comunicare intracelulară

o celulă cu multe molecule diferite de ADN, ARN și proteine este destul de diferită de o eprubetă care conține aceleași componente. Când o celulă este dizolvată într-o eprubetă, mii de tipuri diferite de molecule se amestecă aleatoriu. Cu toate acestea, în celula vie, aceste componente sunt păstrate în locuri specifice, reflectând gradul ridicat de organizare esențial pentru creșterea și diviziunea celulei. Menținerea acestei organizări interne necesită un aport continuu de energie, deoarece reacțiile chimice spontane creează întotdeauna dezorganizare. Astfel, o mare parte din energia eliberată de hidroliza ATP alimentează procesele care organizează macromoleculele în interiorul celulei.

când o celulă eucariotă este examinată la mărire mare într-un microscop electronic, devine evident că organele specifice legate de membrană împart interiorul într-o varietate de subcompartimente. Deși nu este detectabil la microscopul electronic, este clar din testele biochimice că fiecare organet conține un set diferit de macromolecule. Această segregare biochimică reflectă Specializarea funcțională a fiecărui compartiment. Astfel, mitocondriile, care produc cea mai mare parte a ATP-ului celulei, conțin toate enzimele necesare pentru a efectua ciclul acidului tricarboxilic și fosforilarea oxidativă. În mod similar, enzimele degradative necesare digestiei intracelulare a macromoleculelor nedorite sunt limitate la lizozomi.

este clar din această segregare funcțională că numeroasele proteine diferite specificate de genele din nucleul celular trebuie transportate în compartimentul în care vor fi utilizate. Nu este surprinzător că celula conține un sistem extins legat de membrană dedicat menținerii doar a acestei ordini intracelulare. Sistemul servește ca oficiu poștal, garantând direcționarea corectă a macromoleculelor nou sintetizate către destinațiile lor adecvate.

toate proteinele sunt sintetizate pe ribozomi localizați în citosol. De îndată ce prima porțiune a secvenței de aminoacizi a unei proteine iese din ribozom, aceasta este inspectată pentru prezența unui scurt „reticul endoplasmatic (ER) secvență de semnal.”Acei ribozomi care produc proteine cu o astfel de secvență sunt transportați la suprafața membranei ER, unde își finalizează sinteza; proteinele produse pe acești ribozomi sunt transferate imediat prin membrana ER în interiorul compartimentului ER. Proteinele lipsite de secvența semnalului ER rămân în citosol și sunt eliberate din ribozomi atunci când sinteza lor este finalizată. Acest proces de decizie chimică plasează unele lanțuri proteice nou finalizate în citosol și altele într-un compartiment extins delimitat de membrană în citoplasmă, reprezentând primul pas în sortarea proteinelor intracelulare.

proteinele nou create în ambele compartimente celulare sunt apoi sortate în continuare în funcție de secvențe de semnal suplimentare pe care le conțin. Unele dintre proteinele din citosol rămân acolo, în timp ce altele merg la suprafața mitocondriilor sau (în celulele vegetale) cloroplastelor, unde sunt transferate prin membrane în organele. Subsemnalele de pe fiecare dintre aceste proteine desemnează apoi exact unde în organelle aparține proteina. Proteinele sortate inițial în ER au o gamă și mai largă de destinații. Unele dintre ele rămân în ER, unde funcționează ca parte a organelle. Majoritatea intră în veziculele de transport și trec la aparatul Golgi, organele separate cu membrană care conțin cel puțin trei subcompartimente. Unele dintre proteine sunt reținute în subcompartimentele Golgi, unde sunt utilizate pentru funcții specifice acelei organelle. Majoritatea intră în cele din urmă vezicule care părăsesc Golgi pentru alte destinații celulare, cum ar fi membrana celulară, lizozomii sau veziculele secretoare speciale. (Pentru discuții suplimentare, a se vedea mai jos membrane interne.)