Endoplasmaatiline retiikulum (ER) ehk tsütoplasmavõrgustik

Endoplasmaatiline retiikulum (ER) ehk tsütoplasmavõrgustik on organell, mis esineb kõikides eukarüootsetes rakkudes.

Pildil on rakk. 1. Tuumake
2. Rakutuum
3. Ribosoom
4. Vesiikul
5. Kare endoplasmaatiline retiikulum
6. Golgi kompleks
7. Tsütoskelett
8. Sile endoplasmaatiline retiikulum
9. Mitokonder
10.Vakuool
11. Tsütosool
12. Lüsosoom
13. Tsentriool

Tsütoplasmavõrgustik jaguneb kaheks: siledapinnaline endoplasmaatiline retiikulum ("sER" – smooth endoplasmic reticulum) ja karedapinnaline endoplasmaatiline retiikulum ("rER" – rough endoplasmic reticulum).

Ajalugu

Porter, Claude ja Fullam kirjeldasid 1945. aastal, et elektronmikroskoobi abil on rakus võimalik näha "pitsitaolist" retiikulumi. Kolme aasta pärast võtsid Porter ja tema kolleegid esmakordselt kasutusele mõiste endoplasmaatiline retiikulum.

Struktuur

Tsütoplasmavõrgustiku moodustavad ühekordse membraaniga ümbritsetud vesiikulid, tsisternid ja tuubulid. Omavahel ühenduses moodustavad nad võrgustiku. Võrgustiku sisse jäävat valendikku nimetatakse ER luumeniks. Luumen moodustab sageli rohkem kui 10% raku ruumalast ning raku tsütosoolist eraldab seda ERi membraan. Tsütoplasmaatilise retiikulumi ühekihiline membraan koosneb fosfolipiidsest kaksikkihist. Eristatakse kareda- ja siledapinnalist endoplasmaatilist retiikulumi.

Ribosoomid ja karedapinnnaline endoplasmaatiline retiikulum

Siledapinnaline endoplasmaatline retiikulum

Karedapinnaline ER

Karedapinnaline endoplasmaatiline retiikulum on seotud ribosoomidega, mistõttu on ta elektronmikroskoobis nähtav “karedana”. Ribosoomid seonduvad ERi tsütoplasmapoolsel küljel olevatele retseptoritele. Seondumine leiab aset, kui ribosoom hakkab sünteesima sekretoorset valku.

Siledapinnaline ER

Kui ERile ei ole seotud ribosoome, nimetatakse seda siledapinnaliseks tsütoplasmavõrgustikuks. Siledapinnaline ER on lihasrakkudes spetsialiseerunud sarkoplasmaatiliseks retiikulumiks.

Funktsioonid

Tsütoplasmavõrgustikul on rakus palju erinevaid ülesandeid. Olulisemateks funktsioonideks on lipiidide ja valkude süntees ning valkude sekreteerimine. Sileda- ja karedapinnalisel ERil on rakus täita erinevad rollid.

Karedapinnaline ER (rER), mis on seotud ribosoomidega, osaleb membraanide ja sekreteeritavate valkude sünteesis. rERis toimub valkude sorteerimine transpordiks lüsosoomi, väliskeskkonda või teistesse raku piirkondadesse.

rERi on rakkudes hulgaliselt, kuna translatsioon (valgusüntees) on organismi seisukohalt äärmiselt oluline protsess. Näiteks on rERi palju plasmarakkudes, mis toodavad antikehi.

Siledapinnaline tsütoplasmavõrgustik vastutab rasvhapete, lipiidide ja steroidide sünteesi eest ning on samuti oluline hüdrofoobsete toksiliste ühendite lagundamisel. Toksiliste hüdrofoobsete ühendite detoksifikatsioon toimub keemilise modifitseerimise teel, mille abil muudetakse ühendid vees kergemini lahustuvaks. Tänu sellele on neid kergem rakust välja transportida.

Siledapinnalist ERi on rakkudes vähem kui rERi. Seevastu maksarakkudes on sERi rohkesti.

Sarkoplasmaatiline retiikulum on oluline kaltsiumi kontsentratsiooni regulatsioonis. Selle luumenis on palju kaltsiumiga seonduvaid proteiine, mis teevad võimalikuks kaltsiumi hoiustamise ERis. Kaltsium pääseb luumenisse tänu membraanis olevatele kaltsium-ATPaasidele.

Valkude muutmine endoplasmaatilises retiikulumis

Enne kui sekreteeritavad valgud transporditakse ERist nende sihtmärk piirkonda, toimub tsütoplasmavõrgustikus nende muutmine ehk modifitseerimine. Modifikatsioonid, mida viiakse läbi ERis, jagunevad neljaks: valkude glükosüleerimine, disulfiidsildade moodustumine, spetsiifiline proteolüüs ning valkude kokkupakkimine ja multimeeride teke.

Valkude glükosüleerimine

Enamik membraanidega seotud ja sekretoorseid valke on glükoproteiinid. Seetõttu on valkude glükosüleerimine üks levinumaid keemilisi modifikatsioone.

Esineb kaks enamlevinud glükosüleerimise tüüpi: O-seoseline ja N-seoseline. N-seoseline glükosüleerimine toimub ERis ning on komplekssem kui O-seoseline. O-seoseline glükosüleerimine toimub Golgi kompleksis.

N-seoseline glükosüleerimine on oma nime saanud sellest, et oligosahhariidid seotakse valgu külge üle lämmastiku. O-seoseline glükosüleerimine toimub oligosahhariidide seostumisel OH-rühmale.

Disulfiidsidemete moodustumine

Disulfiidsidemete teke on oluline valkude tertsiaar- ja kvarternaarstruktuuride moodustumisel. Disulfiidsed sidemed( –S-S-) moodustuvad valkude tsüsteiinijääkide tioolrühmade (-SH) oksüdeerumisel. Kuna oksüdeerumine toimub spontaanselt, on oluline, et keskkonnas oleks piisavalt oksüdanti. Seega saab disulfiidsete sidemete teke toimuda vaid luumenis, mitte aga tsütoplasmas. Vabadel ribosoomidel sünteesitavad tsütosooli lahustuvad valgud vajavad struktuuri stabiliseerimiseks teisi vahendeid kui disulfiidsidemed.

Spetsiifiline proteolüüs

Mõningad valgud sünteesitakse mitteaktiivsete eellasvalkudena. Seda tüüpi valgud alluvad täiendavale proteolüüsile, mille käigus proteaasid lõikavad ära kahest aluselisest aminohappest (arginiin ja arginiin või arginiin ja lüsiin) koosneva C-terminaalse otsa pool paikneva piirkonna. Spetsiifiline proteolüüs toimub enamasti Golgi kompleksis, kuid vähemal määral ka ERis.

Valkude kokkupakkimine

Selleks, et valgud oleksid funktsionaalsed, peavad nad omama korrektset konformatsiooni. Proteiinide õige struktuuri tagamiseks on ER luumenis spetsiaalsed valgud – chaperonid, mis osalevad teiste valkude kokkupakkimisel. Lisaks on õige struktuuri tagamisel olulised ka disulfiidsidemed ja glükoproteiinide puhul glükosüleerimine. Kui valk ei omanda õiget struktuuri, siis liigub ta läbi translookoni (kanal ERi membraanis) tagasi tsütoplasmasse ning suunatakse lagundamisele proteasoomi.

Valkude transport tsütoplasmavõrgustikku

1971. aastal avastati, et proteiinide transpordis on oluline roll kanda signaaljärjestusel. On tehtud kindlaks, et sekreteeritavad valgud sisaldavad N-terminaalses otsas nn ER liider- ehk signaaljärjestust. Tavaliselt moodustub signaaljärjestus 16–30 aminohappe jäägist. Signaalpeptiid koosneb positiivselt laetud aminohapetest, mis asuvad peptiidi N- ja C terminaalsetes otstes ning hüdrofoobsetest aminohapetest, mis paiknevad 6–12 positsioonil. Hüdrofoobne piirkond on vajalik, et saaks toimuda proteiini seostumine ERi membraanis olevatele retseptoritele. Kuna liiderjärjestust äratundvad retseptorid paiknevad ERis, siis seetõttu toimubki sekreteeritavate valkude transport läbi tsütoplasmavõrgustiku. Valkude transport ERi toimub kotranslatsiooniliselt (valgusünteesiga samaaegselt). Signaaljärjestuse äratundmises osalevad SRP retseptor ja SRP (signaali äratundmise kompleks). SRP on tsütoplasmas paiknev valguline RNA-d sisaldav kompleks, mis seostub liiderjärjestuse, ribosoomi suure subühiku ja SRP retseptoriga. Kui signaaljärjestus ja SRP retseptor omavahel seostuvad, siis translatsioon peatub, toimub GTP hüdrolüüs, SRP-SRP retseptor-kompleks vabaneb ja signaaljärjestus seostub translookoniga. Kui liiderjärjestus ja translookon on seostunud, siis kanal vabaneb ning sünteesitav valk liigub ER luumeni. Kuna signaalpeptiid ei ole vajalik valgu funktsioonide täitmiseks, eemaldatakse see luumenis signaalpeptidaasi abil. Kui valgu translatsioon on lõppenud, siis toimub ERis valgu modifitseerimine ja valk suunatakse lõpp sihtpunkti.

Endoplasmaatilise retiikulumi stress

Endoplasmaatilise retiikulumi stress on seisund, mille puhul ERi talitlus on häiritud. Kuna ERil on rakus palju erinevaid ülesandeid, siis võib sellist olukorda esile kutsuda suur hulk erinevaid tegureid. Näiteks hüpoksia, glükoosipuudus, viiruslikud infektsioonid, kaltsiumi regulatsiooni häired jne. Need tegurid põhjustavad ERi luumenis voltimata rakkude kuhjumist, mis viib voltimata valkude vastuseni ehk UPR (unfolded protein response) rajani. UPRi esialgne eesmärk rakus on taastada normaalne ER funktsioneerimine. Kui rakus on käivitatud UPR rada, siis aktiveeritakse nende geenide transkriptsioon (RNA süntees), mis on seotud proteiinide kokkupakkimisega. Samuti käivitatakse ERAD (ER-assisted degradation), mis aitab voltimata valke suunata tsütosooli lagundamisele. Lisaks inhibeeritakse mõneks tunniks mRNA transleerimine, et piirata ERi minevate valkude hulka. Kui eelpool toodud adaptiivsed mehhanismid ei suuda ER stressi kõrvaldada, siis kutsutakse esile rakusurm.

UPRi signalisatsiooni mehhanismid

Kui kokkupakkimata valgud hakkavad ERi luumenis kogunema, siis hõivatakse kõik valendikus olevad chaperonid. Kui chaperonid seotakse voltimata valkudega, siis vabanevad transmembraansed proteiinid, mis vastutavad UPRi raja indutseerimise eest. Ühe teooria kohaselt võib UPRi indutseerivate proteiinide N-terminaalne ots olla seotud ERi valendikus olevate chaperonidega. Kui voltimata valkude hulk aga tõuseb ja kõik chaperonid hõivatakse, siis hakkavad UPRi esile kutsuvad valgud agregeeruma ning käivitatakse UPR rada. Arvatavasti osalevad UPRi esile kutsumises ka teised mehhanismid. Üheks UPR raja käivitamise võimaluseks võib olla ka voltimata valkude otsene induktsioon UPRi esile kutsuvatele valkudele.

Metioniin

Metioniin (lühend Met või M, valem HO₂CCH(NH₂)CH₂CH₂SCH₃) on üks kahekümnest α-aminohappest. Metioniin kuulub asendamatute aminohapete hulka, mida loomarakud ei suuda sünteesida ja peavad omandama toiduga. Metioniini kodeerib initsiaatorkoodon AUG, seega märgib see kohta, kus algab translatsioon.

Metioniini leidub suurimas koguses munades, kala- ja loomalihas ning mõnda liiki taimede seemnetes. Puu- ja köögiviljades on metioniini tavaliselt üsna vähe.

Antikoodon

Antikoodon (inglise anticodon) on tRNA molekulis olev kolmest nukleotiidist koosnev spetsiifiline järjestus, mis valgu biosünteesis võib mRNA komplementaarse koodoniga moodustada aluspaare.

Koodon

Koodon (inglise codon) on ühele aminohappele vastav mRNA molekuli nukleotiidikolmik (triplett) geneetilises koodis.

Daltonism

Daltonism

ka akromatopsia;
daltonism
Colour blindness (ingl.k)

ka värvipimedus

Seletus
Värvipimeduseks nimetatakse haigust, mille korral ei suuda inimene eristada teatud värve, sagedamini rohelisi ning punaseid toone.

Ülevaade
Värvipimedus on eriti levinud haigus eurooplastel (ca 8% meestest) ning väga haruldane aafriklastel ning asiaatidel.
See on X-kromosoomiga päritav haigus, mis esineb seetõttu valdavalt meestel.
Enamasti on värvipimedus kaasasündinud, harvem tekib traumade, silma võrkkesta ning nägemisnärvi haiguste korral tüsistusena.
Kaasasündinud värvipimedust ravida ei saa. Omandatud juhtudel ravitakse seda põhjustanud haigust.

Tekkepõhjused ja –mehhanismid

Silmamuna taga paikneb silma võrkkest ehk reetina. Võrkkestas on peamiselt kahte liiki rakke, mis osalevad nägemisprotsessis: kepikesed ning kolvikesed. Viimased on tundlikud värvide suhtes ning eristatakse omakorda punaseid, rohelisi ning siniseid kolvikesi. Erinevad kolvikesed reageerivad erineva lainepikkusega valgusele (punane-roheline-sinine).

Kõige sagedamini esineb puna-rohelist värvipimedust, mis tähendab, et inimesel on raskusi punaste ning roheliste toonide eristamisega ehk tal on liiga vähe vastavaid kolvikesi või on nede töövõime langenud.
Enamjaolt on värvipimedus kaasasündinud haigus, mis pärandub X-kromosoomi vahendusel. Seetõttu haigestuvad sagedamini mehed (naistel on kaks X-kromosoomi ning kui üks neist kannab haigust, siis teine on tavaliselt terve ja seega haigus ei avaldu; meestel on üks X- ja üks Y-kromosoom).
Värvipimedus võib avalduda väga erinevate vormide ning raskusastmetega.

Sümptomid ehk avaldumine

Enamikul värvipimedatest isikutest on siiski see haigus vähehäiriv. Olenevalt värvipimeduse vormist on häiritud erinevate värvide nägemine/eristamine:
Näiteks protanoopia korral (punase-rohelise värvipimeduse vorm) ei suuda inimene eristada rohelist ja sinist ning punast ja violetset värvi ehk kui neid värve näidata talle koos (kõrvuti), siis näeb ta neid ühtlase hallina.
Deuteranoopiaga (roheliste kolvikeste puudus) isik ei suuda eristada oranže, rohelisi, pruune ja kahvatu-punaseid toone.

Kui värvipimedus on omandatud (trauma või haiguse tõttu), siis võivad esineda ka muud ilmingud vastavalt põhjusele.

Diagnoosimine ehk millised uuringud võidakse teha ja miks

Värvipimedust saab diagnoosida vastavate jooniste/piltide alusel. Piltidel on segatud erinevaid värve ning moodustatud neist teatud kujundid, mida normaalse nägemisvõimega inimene suudab eristada.
Olenevalt sellest, milliste värvide kombinatsioonidest isik kujundit üles ei leia, määrataksegi värvipimeduse alatüüp.
Kõige sagedamini puutuvad inimesed nende testidega kokku silmaarsti juures ennem autojuhilubade saamist.

Ravivõimalused

Kaasasündinud värvipimedust ravida ei saa. Omandatud juhtudel ravitakse seda põhjustanud haigust/traumat.

Prognoos

Enamjaolt on siiski tegemist kergete värvipimeduse vormidega, mis ei põhjusta igapäevaelus inimesele probleeme. Vahel peab loobuma teatud ametist, mis nõuab täpset värvide eristamist (piloodid, autojuhid jt).

Ennetamine

Värvipimedust ennetada ei saa.

Tsiilid ehk ripsmed

Ripsmed ehk tsiilid (cilia) on eukarüootsete rakkude 5–10 µm pikkused ja 250 nm paksused tsütoplasma väljasopistised. Ripsmed on enamasti liikuvad ning võivad olla epiteelrakkude pinnal asetsevad diferentseerunud väljasopistised (elundid). Ripsmed täidavad enamasti liikumis- või toitumisülesannet.

Ripsmeid esineb kõikidel loomadel. Ripsloomad ehk tsiliaadid on raku pinnal olevate liikuvate ripsmete järgi oma nime saanud. Seevastu ümarloomade ehk nematoodide ripsmed on liikumatud.

Ripsmed on ehituselt viburiga sarnased, nad koosnevad protoplasmast. Viburiga võrreldes on ripsmed suhteliselt lühemad (5-10 (harva kuni 20) mikromeetrit) ja erinev liikumisviis: kui viburid liiguvad kruvitaoliselt, siis ripsmed löövad ühes suunas. Mõnikord on ripsmed kokkuliitunud ja moodustavad väädikuid.

Glükoos

Glükoos

Lisateave Artiklis ei ole piisavalt viiteid.

Glükoos ehk viinamarjasuhkur on monosahhariid, mis kuulub disahhariidide sahharoosi ja laktoosi koostisse. Glükoos tekib taimedes fotosünteesi tulemusena.

Glükoos on püsisoojaste loomade eelistatud energiaallikas. Nad varuvad glükoosi lihastesse ja maksa glükogeeni kujul.

Glükoos on tselluloosi polümeerse molekuli elementaarlülina oluline taime rakukesta komponent. Taimede glükoosivarud on tärklise kujul põhiliselt seemnetes ja mugulates.

Keemiline valem on C₆H₁₂O₆.

Protoplast

Protoplast on rakuseinaga raku "elus osa". See hõlmab rakutuuma ja protoplasmat.

Sellesse ei kuulu muu hulgas rakukest, varuained ja eritusained.

Taimeraku protoplast silsaldab membraan-, fibrillaar- ja makromolekulaarseid struktuure (kromosoomid, ribosoomid). Need paiknevad tsütosooliks nimetatavas vedelikus.

Amitoos

Amitoos (ka lihtpooldumine) on otsene raku- või rakutuuma jagunemine ilma mitoosile omaste protsessideta. Jagunemine toimub enamasti rakutuuma läbinöördumisega, kusjuures ei teki käävi.

Enne amitoosi toimub sageli rakutuuma suurenemine ja kromosoomide arvu kordistumine.

Looduses esineb amitoosi ainuraksetel ja teistel alamatel organismidel.

Tuumamembraan

Tuumamembraaniks ehk tuumaümbriseks nimetatakse rakutuuma ümbritsevat membraani. See eristab tsütoplasmas asuvaid raku organelle rakutuuma sees karüoplasmas asuvatest raku osadest. Elektronmikroskoobiga saab näha, et rakutuuma ümbris, tuumamembraan koosneb tegelikult kahest kihist, kahest membraanist. Nendes paiknevad avaused, poorid, mille kaudu toimub ainete liikumine tuuma sisemusse ja sealt välja. Tuumamembraanid on oma ehituselt sarnased teiste rakumembraanidega, mis koosnevad põhiliselt fosfolipiididest ja valkudest