LƯỚI NỘI CHẤT: ĐẶC ĐIỂM, CẤU TẠO VÀ CHỨC NĂNG - GIẢI PHẨU HỌC VÀ SINH LÝ HỌC - 2026

Các lưới nội chất là một màng tế bào bào quan có mặt trong tất cả các tế bào nhân chuẩn. Hệ thống phức tạp này chiếm khoảng hơn một nửa số màng trong tế bào động vật thông thường. Các màng tiếp tục cho đến khi chúng gặp màng nhân, tạo thành phần tử liên tục.

Cấu trúc này phân bố khắp tế bào chất dưới dạng mê cung. Nó là một loại mạng lưới các ống nối với nhau với cấu trúc giống như túi. Quá trình sinh tổng hợp protein và lipid xảy ra trong lưới nội chất. Hầu hết tất cả các protein phải được đưa ra ngoài tế bào đều đi qua lưới trước.

Màng lưới không chỉ có nhiệm vụ ngăn cách bên trong bào quan này với không gian tế bào chất và làm trung gian vận chuyển các phân tử giữa các ngăn tế bào này; Nó cũng tham gia vào quá trình tổng hợp lipid, chất này sẽ tạo nên một phần của màng sinh chất của tế bào và màng của các bào quan khác.

Lưới được chia thành mịn và thô, tùy thuộc vào sự hiện diện hoặc không có của ribosome trong màng của nó. Lưới nội chất thô có các ribosome gắn vào màng (sự hiện diện của các ribosome làm cho nó có vẻ ngoài "thô") và hình dạng của các ống hơi thẳng.

Về phần mình, mạng lưới nội chất trơn thiếu các ribosome và hình dạng của cấu trúc bất thường hơn nhiều. Chức năng của lưới nội chất thô chủ yếu hướng đến việc xử lý protein. Ngược lại, trơn có nhiệm vụ chuyển hóa lipid.

Đặc điểm chung

Lưới nội chất là một mạng lưới có màng trong tất cả các tế bào nhân thực. Nó được cấu tạo bởi các đường ống hoặc các bể chứa và các cấu trúc hình ống tạo thành một thể liên tục với màng nhân và được phân bố khắp tế bào.

Lumen lưới được đặc trưng bởi nồng độ cao của các ion canxi, ngoài môi trường oxy hóa. Cả hai thuộc tính đều cho phép nó thực hiện các chức năng của nó.

Lưới nội chất được coi là bào quan lớn nhất có trong tế bào. Thể tích ô của ngăn này chiếm khoảng 10% diện tích bên trong ô.

Phân loại

Lưới nội tiết thô

Lưới nội chất thô có mật độ ribosome cao trên bề mặt. Đây là vùng diễn ra tất cả các quá trình liên quan đến tổng hợp và biến đổi protein. Sự xuất hiện của nó chủ yếu là hình ống.

Lưới nội chất trơn

Lưới nội chất trơn không có ribôxôm. Nó có nhiều trong các loại tế bào có chuyển hóa tích cực trong tổng hợp lipid; ví dụ, trong các tế bào của tinh hoàn và buồng trứng, là những tế bào sản xuất steroid.

Tương tự, lưới nội chất trơn được tìm thấy với tỷ lệ khá cao trong tế bào gan (tế bào gan). Việc sản xuất lipoprotein diễn ra trong khu vực này.

So với lưới nội chất thô, cấu tạo của nó phức tạp hơn. Sự phong phú của lưới mịn và lưới thô phụ thuộc chủ yếu vào loại tế bào và chức năng của nó.

Kết cấu

Kiến trúc vật lý của lưới nội chất là một hệ thống màng liên tục được tạo thành từ các túi và ống liên kết với nhau. Các màng này kéo dài đến lõi, tạo thành một lumen.

Mạng tinh thể được xây dựng bởi nhiều miền. Sự phân bố liên kết với các bào quan khác, các protein khác nhau và các thành phần của bộ xương tế bào. Những tương tác này là động.

Về mặt cấu tạo, lưới nội chất bao gồm vỏ nhân và lưới nội chất ngoại vi, được tạo thành từ các ống và túi. Mỗi cấu trúc liên quan đến một chức năng cụ thể.

Vỏ nhân, giống như tất cả các màng sinh học, được tạo thành từ một lớp kép lipid. Phần bên trong được phân định bởi phần này được chia sẻ với lưới ngoại vi.

Sacs và ống

Các túi tạo nên lưới nội chất có dạng phẳng và thường xếp chồng lên nhau. Chúng chứa các vùng cong ở các cạnh của màng. Mạng hình ống không phải là một thực thể tĩnh; nó có thể phát triển và tái cấu trúc.

Hệ thống túi và ống lượn có ở tất cả các tế bào nhân thực. Tuy nhiên, nó khác nhau về hình dạng và cấu trúc tùy thuộc vào loại tế bào.

Lưới của các tế bào có chức năng quan trọng trong tổng hợp protein được cấu tạo chủ yếu bởi các túi, trong khi các tế bào liên quan nhiều nhất đến tổng hợp lipid và truyền tín hiệu canxi được cấu tạo bởi một số lượng lớn các ống.

Ví dụ về các tế bào có số lượng túi cao là tế bào tiết của tuyến tụy và tế bào B. Ngược lại, tế bào cơ và tế bào gan có một mạng lưới các ống nổi rõ.

Đặc trưng

Lưới nội chất có liên quan đến một số quá trình bao gồm tổng hợp protein, vận chuyển, xếp nếp và các biến đổi, chẳng hạn như hình thành liên kết disulfide, glycosyl hóa và bổ sung glycolipid. Ngoài ra, nó còn tham gia vào quá trình sinh tổng hợp lipid màng.

Các nghiên cứu gần đây đã liên kết lưới với các phản ứng với căng thẳng tế bào, và thậm chí có thể gây ra quá trình apoptosis, mặc dù các cơ chế vẫn chưa được làm sáng tỏ đầy đủ. Tất cả các quy trình này được mô tả chi tiết dưới đây:

Buôn bán protein

Lưới nội chất liên kết chặt chẽ với quá trình vận chuyển protein; đặc biệt đối với các protein phải được gửi ra nước ngoài, đến bộ máy Golgi, lysosome, đến màng sinh chất và về mặt logic, đối với những protein thuộc cùng một mạng lưới nội chất.

Tiết protein

Lưới nội chất là hoạt động của tế bào tham gia vào quá trình tổng hợp protein phải được đưa ra bên ngoài tế bào. Chức năng này đã được làm sáng tỏ bởi một nhóm các nhà nghiên cứu vào những năm 1960, nghiên cứu các tế bào của tuyến tụy có chức năng tiết ra các enzym tiêu hóa.

Nhóm này do George Palade đứng đầu đã quản lý để đánh dấu các protein bằng cách sử dụng các axit amin phóng xạ. Bằng cách này, người ta có thể theo dõi và xác định vị trí của các protein bằng một kỹ thuật gọi là kỹ thuật tự ghi.

Các protein được đánh dấu phóng xạ có thể được truy tìm từ lưới nội chất. Kết quả này chỉ ra rằng lưới liên quan đến quá trình tổng hợp protein mà đích cuối cùng là sự tiết.

Sau đó, các protein di chuyển đến bộ máy Golgi, nơi chúng được "đóng gói" trong các túi mà nội dung sẽ được tiết ra.

Dung hợp

Quá trình bài tiết xảy ra do màng của túi có thể hợp nhất với màng sinh chất của tế bào (cả hai đều có bản chất là lipid). Bằng cách này, nội dung có thể được phát hành ra bên ngoài ô.

Nói cách khác, các protein được tiết ra (và cả lysosome và các protein nhắm mục tiêu của màng sinh chất) phải theo một con đường cụ thể liên quan đến lưới nội chất thô, bộ máy Golgi, túi tiết và cuối cùng là bên ngoài tế bào.

Protein màng

Các protein được định sẵn để kết hợp vào một số màng sinh học (màng sinh chất, màng Golgi, lysosome, hoặc lưới lưới) trước tiên được đưa vào màng lưới và không được giải phóng ngay lập tức vào lòng mạch. Chúng phải theo cùng một lộ trình đối với các protein bài tiết.

Những protein này có thể được định vị trong màng bởi một khu vực kỵ nước. Vùng này có một loạt 20 đến 25 axit amin hydrobophic, có thể tương tác với các chuỗi carbon của phospholipid. Tuy nhiên, cách mà các protein này chèn vào có thể thay đổi.

Nhiều protein chỉ vượt qua màng một lần, trong khi những protein khác lại đi qua màng nhiều lần. Tương tự, trong một số trường hợp, nó có thể là đầu tận cùng cacboxyl hoặc đầu cuối amino.

Sự định hướng của protein nói trên được thiết lập trong khi peptit phát triển và được chuyển đến lưới nội chất. Tất cả các miền protein hướng về lòng lưới sẽ được tìm thấy ở bên ngoài tế bào ở vị trí cuối cùng của chúng.

Gấp và xử lý protein

Các phân tử có bản chất protein có cấu trúc ba chiều cần thiết để thực hiện tất cả các chức năng của chúng.

DNA (axit deoxyribonucleic), bằng một quá trình gọi là phiên mã, chuyển thông tin của nó đến một phân tử RNA (axit ribonucleic). Sau đó, RNA sẽ đi vào protein thông qua quá trình dịch mã. Các peptit được chuyển đến mạng tinh thể khi quá trình dịch mã đang diễn ra.

Các chuỗi axit amin này được sắp xếp theo cách ba chiều trong lưới với sự trợ giúp của các protein được gọi là chaperones: một protein thuộc họ Hsp70 (protein sốc nhiệt hoặc protein sốc nhiệt cho từ viết tắt của nó trong tiếng Anh; số 70 đề cập đến khối lượng nguyên tử của nó, 70 KDa) được gọi là BiP.

Protein BiP có thể liên kết với chuỗi polypeptide và làm trung gian cho quá trình gấp của nó. Tương tự như vậy, nó tham gia vào quá trình lắp ráp các tiểu đơn vị khác nhau tạo nên cấu trúc bậc bốn của protein.

Các protein không được xếp lại đúng cách sẽ được lưới giữ lại và vẫn bị liên kết với BiP, hoặc bị phân hủy.

Khi tế bào chịu điều kiện căng thẳng, lưới phản ứng với nó và do đó, sự gấp nếp chính xác của các protein không xảy ra. Tế bào có thể chuyển sang các hệ thống khác và tạo ra các protein duy trì cân bằng nội môi của lưới.

Sự hình thành liên kết disulfide

Cầu disulfua là liên kết cộng hóa trị giữa các nhóm sulfhydryl là một phần của cấu trúc axit amin cysteine. Sự tương tác này rất quan trọng đối với hoạt động của một số protein; tương tự như vậy, nó xác định cấu trúc của các protein trình bày chúng.

Các liên kết này không thể được hình thành trong các ngăn tế bào khác (ví dụ, trong tế bào), bởi vì nó không có môi trường oxy hóa tạo điều kiện cho sự hình thành của nó.

Có một loại enzyme tham gia vào việc hình thành (và phá vỡ) các liên kết này: protein disulfide isomerase.

Glycosyl hóa

Trong lưới, quá trình glycosyl hóa xảy ra, trong các gốc asparagin cụ thể. Giống như quá trình gấp protein, quá trình glycosyl hóa xảy ra trong khi quá trình dịch mã đang diễn ra.

Các đơn vị oligosaccharide được tạo thành từ 14 phần dư đường. Chúng được chuyển đến asparagin bởi một enzym gọi là oligosacaryltransferase, nằm trong màng.

Trong khi protein ở trong lưới, ba phần dư glucose và một phần dư mannose được loại bỏ. Các protein này được đưa đến bộ máy Golgi để xử lý thêm.

Mặt khác, một số protein nhất định không được neo vào màng sinh chất bởi một phần các peptit kỵ nước. Ngược lại, chúng được gắn vào một số glycolipid nhất định có chức năng như một hệ thống neo và được gọi là glycosylphosphatidylinositol (viết tắt là GPI).

Hệ thống này được lắp ráp trong màng lưới và liên quan đến sự liên kết của GPI ở carbon tận cùng của protein.

Tổng hợp lipid

Lưới nội chất đóng vai trò cốt yếu trong sinh tổng hợp lipid; cụ thể là lưới nội chất trơn. Lipid là thành phần không thể thiếu của màng sinh chất của tế bào.

Lipit là những phân tử có tính kỵ nước cao nên không thể tổng hợp được trong môi trường nước. Do đó, sự tổng hợp của nó xảy ra cùng với các thành phần màng hiện có. Sự vận chuyển các lipid này xảy ra trong các túi hoặc nhờ các protein vận chuyển.

Màng của tế bào nhân thực được tạo thành từ ba loại lipid: phospholipid, glycolipid và cholesterol.

Phospholipid có nguồn gốc từ glycerol và là thành phần cấu trúc quan trọng nhất. Chúng được tổng hợp trong vùng của màng lưới hướng vào mặt tế bào. Các enzym khác nhau tham gia vào quá trình này.

Màng phát triển nhờ sự tích hợp của các lipid mới. Nhờ sự tồn tại của enzyme flipase, sự phát triển có thể xảy ra ở cả hai nửa của màng. Enzyme này có nhiệm vụ chuyển lipid từ bên này sang bên kia của lớp kép.

Các quá trình tổng hợp cholesterol và ceramide cũng xảy ra trong lưới. Phần sau di chuyển đến bộ máy Golgi để tạo ra glycolipid hoặc sphingomyelin.

Dự trữ canxi

Phân tử canxi tham gia như một chất tín hiệu trong các quá trình khác nhau, có thể là sự dung hợp hoặc liên kết của protein với các protein khác hoặc với axit nucleic.

Bên trong lưới nội chất có nồng độ canxi từ 100–800 uM. Các kênh canxi và các thụ thể giải phóng canxi được tìm thấy trong lưới. Sự giải phóng canxi xảy ra khi phospholipase C được kích thích bởi sự hoạt hóa của các thụ thể liên kết với protein G (GPCR).

Ngoài ra, sự loại bỏ phosphatidylinositol 4,5 bisphosphat trong diacylglycerol và inositol triphosphat xảy ra; chất thứ hai chịu trách nhiệm giải phóng canxi.

Tế bào cơ sở hữu một mạng lưới nội chất chuyên dùng để hấp thụ các ion canxi, được gọi là mạng lưới cơ chất. Nó tham gia vào quá trình co và giãn cơ.

Người giới thiệu

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Sinh học tế bào cần thiết. Khoa học Garland.
2. Cooper, GM (2000). Tế bào: Phương pháp tiếp cận phân tử. Ấn bản lần 2. Sinauer Associates
3. Namba, T. (2015). Quy định các chức năng của lưới nội chất. Lão hóa (Albany NY), 7 (11), 901–902.
4. Schwarz, DS & Blower, MD (2016). Lưới nội chất: cấu trúc, chức năng và phản ứng với tín hiệu tế bào. Khoa học Sự sống Tế bào và Phân tử, 73, 79–94.
5. Voeltz, GK, Rolls, MM và Rapoport, TA (2002). Tổ chức cấu tạo của lưới nội chất. Báo cáo EMBO, 3 (10), 944-950.
6. Xu, C., Bailly-Maitre, B., & Reed, JC (2005). Sự căng thẳng của lưới nội chất: quyết định sự sống và cái chết của tế bào. Tạp chí Điều tra Lâm sàng, 115 (10), 2656-2664.