Das Endoplasmatische Retikulum: Struktur und Funktion

Einführung in das Endoplasmatische Retikulum

In allen Eukaryoten (Tiere und Pflanzen) gibt es im Zytoplasma ein komplexes System von miteinander verbundenen Säcken und Behältern, die durch eine Membran getrennt sind. Dieses System durchzieht die gesamte Zelle und trennt zwei nicht miteinander verbundene Räume: das Lumen der Kanäle und das Hyaloplasma (Zytosol). Dieses System, auch bekannt als zytoplasmatisches Vakuolensystem, besteht aus der Kernhülle, dem Endoplasmatischen Retikulum und dem Golgi-Apparat.

Aufbau des ER

Das Endoplasmatische Retikulum (ER) besteht aus einer Reihe von röhrenförmigen Hohlräumen oder Zisternen. Es ist durch eine Membran vom Zytosol isoliert.

Das Raue Endoplasmatische Retikulum (rER)

Das rER besteht aus abgeflachten, gestapelten Vesikeln (Zisternen). Seine Oberfläche ist mit Ribosomen bedeckt. Die Ribosomen, die sich auf den Zisternen des rER befinden, sind an die Wände der großen Untereinheit des rER angeheftet. Die Zisternen stehen in Kontinuität mit der Kernhülle, die ebenfalls Ribosomen an ihrer Wand befestigt hat. Das rER produziert Proteine für die Zelle oder für den Export (Sekretion).

Das Glatte Endoplasmatische Retikulum (gER)

Das glatte ER (gER) besitzt eine tubuläre Struktur, bestehend aus dünnen, miteinander verbundenen Röhren, die mit dem rER verbunden sind und im Querschnitt als Rohrabschnitte erscheinen. Es besitzt keine Ribosomen. Es befindet sich normalerweise in Bereichen, die reich an Glykogen sind. Das gER synthetisiert Steroide und Lipide.

Die ER-Membran

Die ER-Membran ist dünner als die Plasmamembran (50-60 Å). Sie besitzt zwei Seiten: die luminale Seite (zum Lumen hin) und die zytosolische Seite (zum Hyaloplasma/Zytosol hin).

Die ER-Membran enthält etwa 30% Lipide und 70% Proteine sowie eine vernachlässigbare Menge an Kohlenhydraten. Sie ist reich an Phospholipiden und Phosphatidylcholin, enthält jedoch wenig Glykolipide, Cholesterin und Sphingomyelin.

Vorkommen und Spezialisierung des ER

Die Hohlräume des ER können virtuell sein: In aktiven Zellen sind die Hohlräume erweitert, während sie in ruhenden Zellen oder bei fehlender Proteinsynthese kollabieren können. Wenn die Hohlräume leer sind, können die Membranen miteinander verkleben.

Alle Zellen besitzen beide Arten des ER. Jedoch variiert die Dominanz des einen oder anderen Typs je nach Zellart und -funktion. In den Zellen variiert dies mit ihrem passiven oder aktiven Zustand:

• Plasmazellen, die Immunglobuline produzieren, sind reich an rER, das oft in konzentrischer Anordnung vorliegt.
• In Bauchspeicheldrüsenzellen ist ebenfalls viel rER vorhanden.
• gER ist reichlich in Hepatozyten (Leberzellen) vorhanden, oft in unregelmäßiger Anordnung.
• Muskelfasern sind reich an gER, das die Myofibrillen umhüllt und als sarkoplasmatisches Retikulum bezeichnet wird.
• In Nervenzellen bildet das rER die Nissl-Schollen.

Proteine der ER-Membran

Die Proteine der ER-Membran lassen sich nach ihren Funktionen in drei Gruppen einteilen:

1. Etwa 30 verschiedene, noch nicht identifizierte Proteinketten.
2. Zahlreiche Enzyme.
3. Zwei Elektronentransportketten.