Endoplasmatisches Retikulum
Das endoplasmatische Retikulum häufig auch kurz "ER" genannt, ist ein bei allen Eukaryoten auftretendes Zellorganell. Als an den Zellkern anliegender Fortläufer der Kernmembran findet an den im Innenraum des endoplasmatischen Retikulums gelegenen Ribosomen die Proteinbiosynthese statt. Desweiteren dient das endoplasmatische Retikulum mit seinen weitläufigen Kanälen der Zelle als interner Calciumspeicher, erweitert im Laufe der Zellteilung die Kernmembran und beteiligt sich am Abbau von Stoffwechselprodukten.
Aufbau
Der Begriff "Retikulum" stammt aus dem Lateinischen ("reticulum"), was übersetzt "Wurfnetz" bedeutet. In der Tat ähnelt das an den Zellkern angrenzende und in dessen Membran teilweise direkt übergehende endoplasmatische Retikulum einem netzartigen Labyrinth mit etlichen Zwischenräumen und Vorwölbungen. Theoretisch kann man sich das endoplasmatische Retikulum vorstellen, als hätte man die Zellmembran des Zellkerns wie einen Luftballon aufgeblasen, gedehnt, und dann wieder zusammengezogen. Die "überschüssige" Kernmembran liegt aufeinandergefalten um den Zellkern herum, ist aber vom Zellkern bis zum äußersten Rand des endoplasmatischen Retikulums wie ein Labyrinth miteinander verbunden.
Oftmals ist das ER in Abbildungen als Schnittbild illustriert, wodurch die netzähnliche Struktur besonders hervorgehoben wird. In der Nähe des Zellkerns, und dessen Öffnungen (Kernporen) liegt das endoplasmatische Retikulum als sogenanntes "raues ER" vor. Aus der Oberfläche des rauen ER bilden anliegende Ribosomen eine im Vergleich zum "glatten ER" raue Oberfläche.
Das ER ist abgesehen von der bei Pflanzenzellen vorhandenen, und in der Größe variablen Zellsaftvakuole mit das volumenreichste Zellorganell der Eukaryoten. Das weit verzweigte ER kann durch die röhrenartigen Ausläufer des glatten ER's die gesamte Zelle durchziehen. Das glatte ER geht unmittelbar aus dem rauen ER hervor, kann allerdings vollkommen andere Formen annehmen, und nimmt auch ganz andere Aufgaben wahr.
Funktion
Das raue endoplasmatischen Retikulum ist auf seiner Innenseite mit Ribosomen besetzt. Das raue ER dient der Zelle somit als Proteinfabrik mit folgenden Funktionen:
1. Proteinbiosynthese
Das raue ER geht unmittelbar in die Zellmembran des Zellkerns über. Aus den Kernporen tritt mRNA als Protein-Bauplan in das raue ER über. Dort wird an den Ribosomen die mRNA in Proteine umgewandelt (Translation), die noch im ER von einem langen Strang zu einem verwobenen "Bündel" gefalten werden. Diese Proteine verbleiben je nach Aufgabe entweder als Enzyme im weitläufigen Komplex des glatten ER um dort verschiedene Funktionen auszuüben, oder werden direkt nach Bildung in kleine Bläschen (sogenannte Transportvesikel) verpackt und durch das Zytoplasma in Richtung Golgi-Apparat geschickt.
2. Erstellung der Kernmenbran
Im Laufe der Zellteilung bildet das endoplasmatische Retikulum die wachsende Kernmambran aus. Die dafür benötigten Elemente werden vom ER auch in Transportvesikeln in das Cytoplasma freigesetzt und von anderen Zellorganellen benutzt, um deren Zellmembranen zu erweitern.
Das glatte endoplasmatische Retikulum besitzt an seiner Innenseite keine Ribosomen, und nimmt daher ganz andere Aufgaben wahr. Die den gesamten Zellinnenraum durchziehende röhrenartige Struktur des glatten ER besitzt eine große Oberfläche die für verschiedene Funktionen benötigt wird:
1. Calcium-Speicher
Durch seine Fähigkeit Calcium zu speichern übernimmt das ER eine überaus wichtige Aufgabe. Calcium spielt im Inneren einer Zelle eine wichtige Aufgabe als sogenannter "second messenger". Durch Freisetzung oder Einlagerung der Calcium-Ionen kann das ER die Calciumkonzentration im Inneren der Zelle signifikant beeinflussen. Je nach Calciumkonzentration führt die Zelle in Zusammenarbeit aller Organellen verschiedene Funktionen aus. Beispielsweise regulieren Teile des zellulären Immunsystems über Calcium ihre Antikörperproduktion, Nervenzellen verändern die Stärke des Signals (neuronale Plastizität), in Muskelzellen hat Calcium Einfluss auf die Kontraktion, und Enzyme werden aktiviert oder in ihrer Funktion gehemmt.
als Calcium-Speicher und -regulator nimmt das endoplasmatische Retikulum damit eine unverzichtbaren Teil in der Koordination der intrazellulären Abläufe ein.
2. Beteiligung am Zellstoffwechsel
Die unter 1. erwähnten Proteine (Enzyme), die das endoplasmatische Retikulum nicht verlassen, wandern in das glatte ER und werden dort an die Innenwand geheftet. Diese Enzyme nehmen dort unterschiedliche Aufgaben war, wie die Umwandlung und Vorbereitung von Zellstoffwechselprodukten auf den Abtransport aus der Zelle.