Reticulul endoplasmic

                       

                               tipuri, structura si  functii 

                                                             Pavelea Sinziana – Ionela

                                                                                grupa 7

1

                                                                  Medicina generala,Anul I

         

             Biologia celulei se intrepatrunde cu ecologia. Valul actual al 

medicamentelor administrate bolnavilor impune actiunea detoxifianta a 

reticulului endoplasmatic neted si pentru a stopa chiar ineficacitatea unor 

medicamente. Efectele anestezicelor se simt si la 3 saptamani dupa operatii 

atat la pacienti cat si la personalul medical.

             Reticulul endoplasmatic rugos fabrica proteine specie‐specifice folosind 

un cod genetic universal care inscrie toata comoara genofondurilor pe care ne 

angajam sa le salvam de la pieire.

            Fiecare specie face aceasta biosinteza asigurand hrana pentru ea si 

pentru alta specie consumatoare.

 Nu exageram sa spunem ca fara minusculele reticule endoplasmatice, 

rugos si neted, nu pot functiona ecosistemele caci nu s‐ar sintetiza proteine si 

nici membrane biologice reciclabile

2

            Folosirea  microscopului  electronic  a  dus  la  descoperirea  reticulului 

endoplasmic de catre Porter si colaboratorii sai  in 1945.Reticulul endoplasmic 

este o retea de canale, tuburi, care au din  loc  in  loc dilatatii cu aspect de saci 

turtiti  numiti  “cisterne”.  Aceasta  retea  este  un  sistem  de  membrane  care 

continua practic  fata externa a membranei nucleare duble  si  se extinde  spre 

zonele  periferice  ale  citoplasmei  celulare  fara  a  fuziona  cu  plasmalema 

(membrana celulara). Denumirea acestei structuri specifica celulelor eucariote: 

“reticulul  endoplasmic”  a  fost  data  de  insusi  descoperitorul  si  se  noteaza 

simbolic prescurtat RE.

S‐a  observat  ulterior  ca  portiuni  insemnate  de  reticul  endoplasmic 

prezinta  atasati  de  membranele  sale  numerosi  ribozomi.  Acest  reticul 

endoplasmic a  fost numit  rugos  sau RE  rugos. Alte portiuni ale  sistemului de 

membrane mentionat este  lipsit de  ribozomi si a  fost numit   RE neted.  In RE 

rugos predomina cisternele‐ saci membranosi turtiti, dispusi in teancuri ca foile 

de tort sau de carte si avand pe suprafata dinspre citoplasma asezati ribozomii. 

Interiorul acestei cisterne sau sacii turtiti este numit lumen iar fata membranei 

reticulului dinspre lumen, este fata luminala. (Plansa I)

3

4

5

      In reticulul endoplasmatic neted, sistemul de membrane ia aspectul unei 

retele de tuburi si nu exista o granita separatoare precisa intre reticul 

endoplamatic rugos si cel neted. Totusi astazi este stiut ca reticulul 

endoplasmatic rugos este specializat functional in realizarea procesului 

complex al biosintezei proteinelor iar reticulul endoplasmatic neted in 

sinteza lipidelor si detoxificare. 

 Pentru cercetarea celulei, metodele moderne folosesc observatiile la  

microscopul optic, microscopul electronic si fractionarea celulei prin 

omogenizare si apoi centrifugare diferentiata prin care reticulul 

endoplasatic se rupe, membranele fragmentate se reinchid sub forma de 

vezicule mici numite microzomi. Acesti microzomi au derutat un timp pe 

cercetatori, care astazi stiu bine ca ei (microzomii) nu sunt organisme 

celulare propriuzise, ci fractiunea subcelulara obtinuta prin centrifugare si 

care corespunde reticulului endoplasmatic din celula vie. Pe acesti 

microzomi se poate studia compozitia chimica si functiile reticulului 

endoplasmatic.

  O diferenta principala intre reticulul endoplasmatic rugos si reticulul 

endoplasmatic neted este ca cel rugos are in componenta sa proteinele 

numite riboforine care au rolul esential de a lega pe membrana ribozomii. 

Reticulul endoplasmatic neted neavand riboforine nu poate atasa pe el 

ribozomii.

      Reticulul endoplasmic in ansamblul sau are proteine de membrana ce 

6

sunt de fapt  glicoproteine care strabat stratul dublu lipidic al membranei 

reticulului, avand gruparile  glucidice dispuse pe fata membranei ce priveste 

spre lumen sau spre cavitatea reticulului endoplasmatic. In acest fel, 

lumenul reticulului endoplasmatic seamana cu spatiul extracelular pentru ca 

si la plasmalema gruparile glucidice sunt pe fata opusa citoplasmei,deci spre 

exterior.

            Atasarea ribozomilor la membrana reticulului endoplasmic arata ca 

principala functie a reticului endoplasmatic rugos este sinteza proteinelor si 

anume “proteinele de export” adica proteinele secretate de celula si 

eliminate in mediul extern sau intern, precum si proteinele necesare tuturor 

membranelor celulare proprii.

            Sinteza proteinelor este insa un complex de procese fiziologice 

celulare finalizate la nivelul reticulului endoplasmatic rugos, in care sunt 

implicati nucleul, citoplasma, ribozomii din reticulul endoplasmatic rugos si 

chiar ribozomii liberi. Asa se explica dezvoltarea mare a reticulului 

endoplasmatic rugos in celulele pancreasului exocrin ce secreta proteine‐

enzime cu rol in digestie; in celulele ficatului‐hepatocite‐ care secreta 

proteina numita albumina si alte proteine serice; in celulele nervoase, 

neuroni, care trebuie sa intretina o suprafata mare de membrane in 

prelungirile lor.

       Inca din secolele XIX si XX s‐au observat la microscopul optic 

granulatii bazofile in pancreas si s‐au numit ergastoplasma, in hepatocite 

(corpii lui Berg) si in neuron (corpusculii lui Nissl). Aceste granulatii erau 

bine dezvoltate la animalele satule si dispareau in infometare. Bazofilia este 

7

colorarea in albastru cu coloranti acizi si este data de prezenta ribozomilor 

din reticulul endoplasmatic rugos.

       Cum se realizeaza la nivel molecular sinteza proteinelor cu 

participarea reticulului endoplasmatic rugos necesita unele clarificari despre 

rolul nucleului si al ribozomilor. In nucleu are loc transcriptia informatiei 

genetice‐ adica transferul sau copierea informatiei genetice din secventa de 

nucleotide a uneia din catenele moleculei de AND a unei gene (de obicei din 

catena 31‐51) in catena de ARNm. Asadar informatia genetica se transcrie 

dintr‐o secventa de nucleotide in alta secventa de nucleotide. Enzima 

necesara procesului de transcriptie este ARN‐polimeraza.

            Codonul de initiere a transcriptiei in molecula de ARNm se afla in 

general pe catena 31‐51 a AND‐ului si este cel mai frecvent TAC (mai rar 

CAC). La sfarsitul transcriptiei, codonii stop ACT, ATT sau ATC din catena 31‐

51 a AND‐ului marcheaza finalizarea transcriptiei prin sinteza unui codon 

complementar. Codonilor stop aratati si care se afla la sfarsitul ARNm fiind 

UGA sau respective UAA sau UAG. Pentru ca analizam structura si functiile 

reticulului endoplasmic rugos, inseamna ca ne referim la celula eucariota 

unde in urma transcriptiei se produce la inceput un ARNm precursor ce 

contine secvente informationale‐ exoni si secvente noninformationale‐

introni.

        Acest ARNm precursor este supus unui proces de maturare prin 

inlaturarea intronilor si legarea cap la cap a exonilor in ordinea lor fireasca 

din ARNm precursor. Prin procesul de maturare a ARNm‐ul precursor se 

pregateste etapa a doua a biosintezei proteice‐translatia. Maturarea ARNm 

precursor are loc in spatiul nuclear. Apoi moleculele de ARNm matur trec in 

8

cantitatea necesara din nucleu in citoplasma pana la RE rugos unde are loc 

translatia adica transferul informatiei genetice din secventa de nucleotide a 

ARNm in secventa de aminoacizi a proteinelor. Trebuie precizat ca la 

transcriptie se produc si molecule de ARNt (64 de tipuri corespunzatoare 

celor 20 de categorii de aminoacizi din codul genetic), molecule de ARNr‐

sau ribosomal care reprezinta 85% din cantitatea totala a ARN‐ului celular si 

care asociat cu proteine ribozomale va forma ribozomii ce se observa liberi 

in citoplasma sau atasati membranelor RE rugos. Din plansa I se observa ca 

ribozomul are o subunitate mica si o subunitate mare si pe el se ataseaza 

molecula monocatenara de ARNm matur; de asemenea ribozomul are trei 

locusuri:

1) locusul A (aminoacil): unde se initiaza atasarea primei molecule de 

ARNt1, a carui anticodon este complementar cu secventa initiala a ARNm si 

care e prezenta in dreptul locusului A. ARNt1 transporta metionina 

formiata.

2) locusul P (polipeptid)‐ este locusul unde are loc formarea unei legaturi 

dipeptidice intre doi aminoacizi succesivi. Informatia genetica se “citeste” 

prin miscarea relativa a ARNm fata de ribozom si de la stanga la dreapta, 

facand “pasi” cu o distanta de un codon. Cand locusul P este ocupat, locusul 

A devine liber si la el va veni complexul ARNt2~AA2 si anticodonul sau este 

complementar codonului din ARNm.

3) locusul Ex (exit) are rolul ca atunci cand codonul stop din ARNm ajunge in 

9

dreptul sau, sa se desprinda catena polipeptidica a proteinei sintetizate si sa 

paraseasca suprafata ribozomului, sfarsindu‐se sinteza unei macromolecule 

proteice care initial este un sir de aminoacizi.

  

            In timpul translatiei au loc 3 reactii principale:

a) AA1                    + ATP            ‐‐enzima‐E‐> AA1~AMP    +   P~P

  aminoacidul   adenozintrifosfat                    aminoacid     radical

fosfat                                                                                         activat         

b) AA1~AMP + ARNt1 ‐‐enzimaE1AA1~ARNt1          +     AMP

 adenozi            complex           

monofosfat                aminoacil ARNt      

c) AA1   ~      AA2     +    ARNt1   +    ARNt2

      legatura dipeptidica 

              Plansa II – Ilustreaza foarte schematic codurile genetice ale AND, 

ARN si schema transcriptiei si translatiei informatiei genetice cu implicarea 

in translatie si a RE rugos.

        Sinteza proteinelor la nivel molecular in RE rugos cuprinde anumite 

detalii interesante. Atasarea ribozomilor la membrana reticulului se face cu 

subunitatea ribozomala mare sos iar cea mica ramane spre citoplasma dand 

infatisarea unui “om de zapada”. Ribozomii se leaga in complexe de 

ribozomi cu ajutorul unei singure molecule de ARN formand siruri de 

10

ribozomi numite polizomi. Aceasta dispunere se face numai dupa ce fiecare 

ribozom a sintetizat o portiune scurta din lantul polipeptidic cuprinzand 

pana la 30 de aminoacizi.

        In acest semnal de insertie se leaga un complex macromolecular 

(format din ARN 7s si 6 polipeptide) din citosol numit particula de 

recunoastere a semnalului. Aceasta particula mediaza interactiunea cu 

membrana RE. Particula legata de semnalul de insertie este recunoscuta de 

un receptor din membrana RE numit proteina doc, dupa cum si ribozomul 

este recunoscut de riboforine aflate in membrana cisternelor RE rugos. 

Toate aceste proteine actioneaza coordonat in legarea ribozomilor si apoi 

trecerea lantului polipeptidic prin membrana RE in lumenul cisternelor 

acestuia. 

             Reticulul endoplasmic neted are si el functii specifice. Acest reticul 

este implicat in sinteza grasimilor si e bine dezvoltat, celulele glandei 

11

suprarenale care prelucreaza grasimi producand hormoni, steroizi si de 

asemeni in celulele intestinale au rol in absorptia grasimilor.

             Pe parcursul edificarii sale, lantul polipeptidic aluneca asemenea 

unui “sarpe” in lumenul RE. El se torsioneaza in spatiu si isi realizeaza o 

structura tridimensionala care se apropie de structura moleculara finala a 

proteinei. Membrana RE contribuie si ea aducand modificari moleculei 

proteice prin adaosuri importante de grupari glucidice. Procesul acesta de 

glicolizare este o functie specifica a RE rugos si are loc pe fata dinspre lumen 

a membranei. 

        Se asambleaza de obicei, la inceput, un lant scurt polizaharidic pe o 

molecula lipidica si apoi acest lant scurt este transferat pe molecula 

proteica cu ajutorul unei enzime aflata in membrana RE rugos. “Fabricile” 

de proteine sunt sirurile de ribozomi numite polizomi iar asamblarea 

propriu zisa se face la nivelul ribozomilor unde se construiesc, la fiecare in 

parte, cate un lant polipeptidic. 

        Proteinele de secretie trec in lumenul RE iar proteinele din 

membrana raman inserate in stratul dublu lipidic. Proteinele de membrana 

ale RE raman in membrana si nu pot fi transferate altei membrane celulare.

             Celulele intestinale absorb amestecul de acizi grasi si glucide 

rezultate din digestia grasimilor. RE neted al celulelor intestinale e bine 

dezvoltat si sintetizeaza trigliceride sub forma unor picaturi lipidice numite 

chilomicroni. Ulterior aceste grasimi vor ajunge in sange ceea ce face ca 

dupa o masa abundenta in grasimi, plasma sangvina sa devina latescenta.

        RE neted al hepatocitelor are si acesta doua functii importante:

degradarea glicogenului hepatic‐ prin interventia enzimei glucozo‐6‐

fosfataza care depolimerizeaza glicogenul eliberand glucoza in 

lumenul reticulului endoplasmic si de aici ea trece in sange.

detoxificarea: cu ajutorul RE neted, substante toxice de natura 

12

endogena sau exogena (medicamente, toxine, poluanti) sunt fie mai 

usor eliminate din corp, fie neutralizate si apoi evacuate.

              Detoxificarea tuturor acestor substante se face prin reactii chimice 

de: oxidare, hidroliza, reducere sau  conjugare (cu acidul glucuronic). 

Substantele potential toxice sunt transformate devenind mai solubile si 

atunci se evacueaza mai usor prin rinichi sau isi pierd toxicitatea 

(detoxificare), sau isi pierd actiunea biologica (inactivare).

         Aceste reactii au loc si atunci cand se prelucreaza normal unele 

substante in organism de exemplu metabolizarea sarurilor biliare, a 

hormonilor steroizi (cortizol, estradiol), metabolizarea colesterolului la una 

din etapele sintezei sale cand se grefeaza o grupare OH in nucleul sterolic, in 

degradarea hemoglobinei.

          Aceleasi reactii se petrec cu ajutorul RE neted si la neutralizarea 

substantelor toxice si metabolizarea medicamentelor cu diferite grade de 

toxicitate. Toate aceste reactii se numesc generic detoxificare. Detoxificarile 

in cele mai multe cazuri sunt oxidari generate de un sistem enzimatic 

specific microzomilor.

         Acest sistem enzimatic este numit “oxidaze cu functii mixte” si 

folosesc oxigenul molecular si electroni pentru a trece un atom de oxigen pe 

substanta transformata (substrat).

             Substanta transformata primeste grupari OH, in timp ce al doilea 

atom de O (oxigen) se combina cu H+ pentru a forma apa. Denumirea de 

oxidaze cu functii mixte este datorata deci faptului ca necesita doi acceptori 

diferiti, cate unul pentru fiecare atom de oxigen. Enzima principala este 

citocromul P450 – o hemoproteina cu maximul de absorbtie a luminii la 450 

nm (lungime de unda). Electronii sunt furnizati citocromului P450 printr‐un 

sistem enzimatic propriu membranei RE, numit lant transportor de 

13

electroni‐ microzomal. 

       RE detoxifica si prelucreaza medicamentele. Daca ingeram cantitati 

sporite de medicamente sau toxice, se dezvolta rapid membranele RE 

neted, creste cantitatea de citocrom P450 din membrane. Procesul este 

denumit inductia enzimelor microzomale si apare ca urmare a expunerii 

repetate a organismului la actiunea unor toxice sau medicamente de 

exemplu administrarea cronica de fenobarbital in tratamentul epilepsiei la 

om, in alcoolism etc.

      Proliferarea RE neted in asemenea situatii este o adaptare a 

organismului prin metabolizarea substantelor daunatoare cu ajutorul 

oxidazelor microzomale. Ajustarea dozelor de medicamente in tratamentul 

bolnavilor trebuie sa tina seama de capacitatea RE neted de a stopa 

actiunea toxica a acestor medicamente si de a evita ineficacitatea 

medicamentelor.

      Un om alcoolic tolereaza multe sedative si are un RE neted dezvoltat. 

Daca brusc mult alcool, acesta nu‐l poate tolera si apare puternic 

intoxicarea.

     Personalul medical sin salile de operatii avand expuneri repetate la 

anestezice si la fel si bolnavii pot manifesta si la 3 saptamani dupa operatie 

o inductie a enzimelor microzomale ale RE neted.

              Uneori aceste adaptari sunt nefaste la om deoarece agentii 

provocatori de cancer (ex. Metilcolantrenul) produc inductia sintezei unui 

citocrom P448 care activeaza carcinogeneza.

         Daca o celula produce multe proteine, are RE rugos mult si deci 

14

multi ribozomi astfel incat citoplasma celulei se coloreaza in albastru cu 

coloranti acizi, fenomen numit bazofolie citoplasmatica (ceea ce se vede la 

celulele tinere si la cele canceroase care sunt foarte tinere). Acest fenomen 

este indicator de diagnostic histopatologic de cancer (tumori).

         Daca o celula are RE neted mult, deci cantitate de ARN si de 

ribozomi mica atunci citoplasma se coloreaza in rosu cu ajutorul colorantilor 

bazici, aspect numit eozinofilie citoplasmatica. Citoplasma abundenta 

eozinofila si nucleul mic este caracter de celula adulta.

         Daca la microscop RE apare modificat, cu vacuolizari si distrugeri 

provocate de substante toxice, atunci se stabileste diagnosticul de 

intoxicatie in practica medico‐legala.

          Functii comune ale RE rugos si RE neted. RE vehiculeaza  in celula 

foarte multe substante care circula astfel prin citoplasma. Circulatia se face 

prin lumenul RE cat si prin difuziune in membrana RE care are o fluiditate 

remarcabila. RE este asadar un “aparat circulator intracitoplasmatic”. RE 

compartimenteaza citoplasma, este suport mecanic al acesteia si inlesneste 

schimburile de substante cu matricea citoplasmica si cu lumenul RE.

                 In membrana RE se produce sinteza de fosfolipide de membrana 

cu exceptia cardiolipinei ce este produsa in membranele mitocondriale.

            Tot in RE rugos se produc si proteine de membrana si astfel 

15

putem considera in general RE, o fabrica de membrane a celulei.

            Membrana RE creste continuu alimentand membranele altor 

organite celulare (ex. membrana nucleara).

            Membranele acestea se produc in RE si sub forma de vezicule de 

transport ele se desprind din RE si fuzioneaza cu aparatul Golgi, cu lizozomii, 

cu perixozomii si cu plasmalema (membrana celulara externa). Se poate 

spune deci ca RE are un rol cheie in biogeneza membranelor celulare. 

Reinoirea membranelor celulare se face prin primenirea componentelor lor 

cu proteine si lipide neuzate. Intrucat veziculele de transport includ in 

lumenul lor si proteine provenite din RE inseamna ca reticulul endoplasmic 

participa la biogeneza organitelor celulare (aparatul Golgi, lizozomi, 

peroxizomi).

16

17