In allen Zellen Deines Körpers werden kontinuierlich Millionen von Molekülen aufgebaut, abgebaut und durch Deine Zellen transportiert. Das endoplasmatische Retikulum (ER) ist mit am Aufbau, Abbau und den Transportprozessen von Proteinen und anderen Stoffen in den Zellen aller eukaryotischen Lebewesen beteiligt, somit ist es ein unverzichtbares Zellorganell.
Endoplasmatisches Retikulum Definition
Ein endoplasmatisches Retikulum (ER) ist ein Zellorganell, welches in jeder eukaryotischen Zelle zu finden ist. Es besteht aus einem Netzwerk von vielen miteinander verbundenen Membran-umhüllten Reaktionsräumen, wobei auf deren Oberfläche Ribosomen (raues ER) oder keine Ribosomen vorzufinden sind (glattes ER).
Die Hauptaufgaben des endoplasmatischen Retikulums sind die Proteinsynthese an den Ribosomen des rauen endoplasmatischen Retikulums, die Lipidsynthese am glatten endoplasmatischen Retikulum sowie der Transport und die Veränderung von chemischen Substanzen in der Zelle.
Das endoplasmatische Retikulum bildet zusammen mit weiteren Membran-umhüllten Zellbestandteilen ein Endomembransystem aus.
Endomembransystem der Eukaryoten
Das Endomembransystem in eukaryotischen Zellen umfasst Zellorganellen und Membranhohlräume, die zusammen an der Synthese, Veränderung, Verpackung und Transport von Proteinen und Lipiden beteiligt sind. Dazu sind sie durch den Stofftransport durch Vesikel miteinander verbunden.
Zum Endomembransystem gehören:
- Endoplasmatisches Retikulum
- Zwischenraum der Zellkernhülle
- Golgi-Apparat
- Lysosomen
- Vesikel
- Plasmamembranen
Lipide sind ein Sammelbegriff für unpolare, nicht oder schwer wasserlösliche Moleküle, die meist lange Kohlenwasserstoffketten besitzen.
Typische Lipide sind die Phospholipide in den Biomembranen aller Organismen. Sie besitzen einen charakteristischen hydrophilen Kopf und einen lipophilen Schwanz, was die Ausbildung der Lipid-Doppelschicht von Biomembranen ermöglicht.
Das Endomembransystem mit dem endoplasmatischen Retikulum ist wichtig für den gesamten Organismus, weil Proteine viele wichtige Aufgaben in unserem Körper übernehmen (z. B. Enzyme oder Membranproteine). Lipide werden wiederum z. B. für den Aufbau von Zellmembranen und die Bildung von Speicherstoffen wie Fetten benötigt.
So könnte der Großteil aller biochemischen Reaktionen in unserem Körper ohne Enzyme nicht ablaufen und auch unsere Nahrung könnten wir nicht verdauen.
In den Drüsenzellen der Bauchspeicheldrüse werden viele Verdauungsenzyme hergestellt. Dementsprechend hoch ist hier die Synthese, der Umbau und der Transport an Proteinen.
Endoplasmatisches Retikulum Aufbau
Ein Endoplasmatisches Retikulum ist ein Netzwerk aus Membran-umhüllten Schläuchen, Hohlräumen und Kanälen, das von seiner Größe her ungefähr 10 % des Zellvolumens ausmacht. Die Abgrenzung durch eigene Membranen ermöglicht eine andere biochemische Zusammensetzung im Lumen als im umgebenden Cytoplasma.
Unterschiedliche Bedingungen in den Membranhohlräumen bieten den Raum für verschiedene Reaktionen zur Modifizierung von Proteinen. Die Innenräume des rauen oder glatten endoplasmatischen Retikulums werden dabei Lumen genannt.
Das endoplasmatische Retikulum wird in das raue ER und das glatte ER unterteilt, welche unterschiedliche Funktionen in der Zelle ausführen. Dabei hat das raue ER seinen Namen durch die vielen an ihm heftenden Ribosomen erhalten.
In der folgenden Abbildung ist ein Zellkern, das raue und glatte ER sowie der Golgi-Apparat abgebildet. Die Beschriftung der einzelnen Teile findest Du in der Bildunterschrift.
Abbildung 1. Endoplasmatisches Retikulum mit Golgi-Apparat. 1 - Kernmembran, 2 - Kernpore, 3 - raues ER, 4 - glattes ER, 5 - Ribosom am rauen ER, 6 - Makromoleküle, 7 - Transportvesikel, 8 - Golgi Appara 9 - Cis-Seite des Golgi-Apparats, 10 - Trans-Seite des Golgi Apparats, 11 - Cisternae des Golgi-Apparats
Endoplasmatisches Retikulum Aufgabe & Funktion
Das endoplasmatische Retikulum ist maßgeblich an der Proteinsynthese an den Ribosomen des rauen ERs, die Lipidsynthese am glatten ER sowie der Transport und die Veränderung von chemischen Substanzen in der Zelle beteiligt. Allerdings unterscheiden sich die Aufgaben des endoplasmatischen Retikulums zwischen dem rauen und dem glatten ER.
Die grundsätzlichen Funktionen des ERs sind:
- Signalübertragung
- Aufnahme und Speicherung von Cacium-Ionen
Raues endoplasmatisches Retikulum
Am rauen endoplasmatischen Retikulum werden vor allem Proteine an den Ribosomen synthetisiert und im Anschluss in das Lumen des rauen ERs eingebracht. Dabei handelt es sich um Proteine, die ein Bestandteil von Biomembranen sind, für Lysosomen benötigt werden, oder aus der Zelle heraus transportiert werden müssen.
Damit die Proteine an den richtigen Ort transportiert werden können, werden sie im Lumen des rauen endoplasmatischen Retikulums markiert und daraufhin in Vesikeln aus der Membran des rauen ER verpackt. In den Vesikeln werden die Proteine zu ihrem Zielort transportiert.
Die Markierung der Proteine geschieht durch das Anhängen von Kohlenhydratketten. Die Proteine werden dadurch zu Glykoproteinen.
Funktionen des rauen ERs sind somit:
- Proteinherstellung
- Proteinmodifikation
Glattes endoplasmatisches Retikulum
Am glatten endoplasmatischen Retikulum befinden sich keine Ribosomen. Es hat eine eher röhrenförmige Form und ist der Ort für die weitere chemische Anpassung von Proteinen sowie die Synthese von Lipiden.
Neben der Synthese von Lipiden ist das glatte endoplasmatische Retikulum ebenfalls an folgenden Prozessen beteiligt:
- Steroidsynthese
- Speicherung von Clacium-Ionen (Ca2+)
- Umbau potenziell toxischer Moleküle
- Glykogenabbau in Tierzellen
- Polysaccharidsynthese in Pflanzenzellen
Sarkoplasmatisches Retikulum
Das Sarkoplasmatische Retikulum ist eine Sonderform des ERs. Es ist im Sarkoplasma von Muskelfasern zu finden. Das SR ähnelt dem glatten ER, da es ebenfalls keine Ribosomen besitzt, außerdem weist es eine netzartige Struktur auf.
Die Hauptaufgabe des SRs ist:
- Speicherung von Calcium-Ionen
Endoplasmatisches Retikulum – Das Wichtigste
- Endoplasmatisches Retikulum Definition: Ein ER ist ein Zellorganell, das für die Synthese, Umbau und Transport von Proteinen und Lipiden innerhalb der Zelle zuständig ist. Dabei kann das endoplasmatische Retikulum in das raue und das glatte ER eingeteilt werden, die unterschiedliche Aufgaben innehaben.
- Die Funktion des rauen ER ist die Synthese, Faltung, Markierung und der Transport von Proteinen.
- Zu den Aufgaben des glatten ER zählt die Synthese von Lipiden und Steroiden sowie die Speicherung von Calcium-Ionen und der Umbau von toxischen Molekülen.
- Endoplasmatisches Retikulum Aufbau: Ein ER ist ein Netzwerk aus Membran-umhüllten Schläuchen, Hohlräumen und Kanälen, das ungefähr 10 % des Zellvolumens ausmacht.
Nachweise
- Sadava et al. (2019), Purves Biologie, Springer Spektrum.
- Triebel (2019), Biologie-KOMPAKT-Band 1, STARK.
- Abb. 1: Nucleus ER golgi (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Nucleus_ER_golgi.svg) von Magnus Manske und Pbroks13 (https://commons.wikimedia.org/wiki/User:Pbroks13) lizenz nach CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/)
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