intracellulaire communicatie

een cel met zijn vele verschillende DNA -, RNA-en eiwitmoleculen is heel anders dan een reageerbuis die dezelfde componenten bevat. Wanneer een cel in een reageerbuis wordt opgelost, mengen duizenden verschillende soorten moleculen willekeurig samen. In de levende cel, echter, worden deze componenten gehouden op specifieke plaatsen, die de hoge graad van organisatie essentieel voor de groei en verdeling van de cel weerspiegelen. Het handhaven van deze interne organisatie vereist een continue input van energie, omdat spontane chemische reacties altijd desorganisatie veroorzaken. Aldus, veel van de energie vrijgegeven door ATP hydrolyse brandstoffen processen die macromoleculen binnen de cel organiseren.

wanneer een eukaryotische cel met een elektronenmicroscoop bij hoge vergroting wordt onderzocht, wordt het duidelijk dat specifieke membraangebonden organellen het inwendige in verschillende subcompartimenten verdelen. Hoewel niet detecteerbaar in de elektronenmicroscoop, is het duidelijk uit biochemische analyses dat elke organelle een verschillende reeks macromoleculen bevat. Deze biochemische segregatie weerspiegelt de functionele specialisatie van elk compartiment. Aldus, bevatten mitochondria, die het grootste deel van ATP van de cel produceren, alle enzymen die nodig zijn om de tricarbonylic zure cyclus en oxidatieve phosphorylation uit te voeren. Op dezelfde manier zijn de degradatieve enzymen die nodig zijn voor de intracellulaire vertering van ongewenste macromoleculen beperkt tot de lysosomen.

uit deze functionele scheiding blijkt dat de vele verschillende eiwitten die door de genen in de celkern worden gespecificeerd, naar het compartiment moeten worden getransporteerd waar ze zullen worden gebruikt. Niet verrassend, bevat de cel een uitgebreid membraan-gebonden systeem gewijd aan het handhaven van enkel deze intracellular orde. Het systeem dient als een postkantoor, het garanderen van de juiste routing van nieuw gesynthetiseerde macromoleculen naar hun juiste bestemming.

alle eiwitten worden gesynthetiseerd op ribosomen in het cytosol. Zodra het eerste gedeelte van de aminozuurvolgorde van een proteã ne uit het ribosoom komt, wordt het op de aanwezigheid van een korte “endoplasmic reticulum (ER) signaalvolgorde geïnspecteerd.”Die ribosomen die eiwitten maken met zo’ n sequentie worden getransporteerd naar het oppervlak van het er-membraan, waar ze hun synthese voltooien; de eiwitten die op deze ribosomen worden gemaakt, worden onmiddellijk via het er-membraan naar de binnenkant van het er-compartiment overgebracht. De proteã nen die de signaalopeenvolging er missen blijven in cytosol en worden vrijgegeven van de ribosomen wanneer hun synthese wordt voltooid. Dit chemische beslissingsproces plaatst sommige nieuw voltooide eiwitketens in cytosol en anderen binnen een uitgebreid membraan-Begrensd compartiment in het cytoplasma, die de eerste stap in het intracellular eiwit Sorteren vertegenwoordigen.

De nieuw gemaakte eiwitten in beide celcompartimenten worden vervolgens verder gesorteerd op basis van extra signaalsequenties die ze bevatten. Sommige proteã nen in cytosol blijven daar, terwijl anderen naar de oppervlakte van mitochondria of (in installatiecellen) chloroplasten gaan, waar zij door de membranen in de organellen worden overgebracht. Subsignals op elk van deze proteã nen dan precies aanwijzen waar in de organelle de proteã ne behoort. De proteã nen aanvankelijk gesorteerd in ER hebben een nog bredere waaier van bestemmingen. Sommige van hen blijven in de eerste hulp, waar ze functioneren als onderdeel van de organelle. De meeste gaan transportblaasjes binnen en gaan over naar het Golgi-apparaat, aparte membraan-begrensde organellen die ten minste drie subcompartimenten bevatten. Sommige proteã nen worden behouden in de subcompartments van Golgi, waar zij voor functies worden gebruikt eigen aan die organelle. De meeste gaan uiteindelijk blaasjes in die Golgi voor andere cellulaire bestemmingen zoals het celmembraan, lysosomes, of speciale secretorische blaasjes verlaten. (Voor verdere bespreking, zie hieronder interne membranen.)