Bau des Endoplasmatischen Retikulums
Raues und glattes ER unterscheiden und das ER als zusammenhängendes, wandelbares Membransystem verstehen, das in die Kernhülle übergeht.
Das Wichtigste in Kürze
- Das endoplasmatische Retikulum ist ein zusammenhängendes Membransystem des Endomembransystems in Tier-, Pflanzen- und Pilzzellen, das ein eigenes ER-Lumen vom Cytosol abgrenzt.
- Das raue ER besteht aus parallelen Zisternen, die cytosolisch mit 80S-Ribosomen bzw. Polysomen besetzt sind. Es trägt RNA, enthält aber keine DNA.
- Das glatte ER ist ein Netzwerk verzweigter Tubuli ohne Ribosomen.
- Die äußere Kernmembran geht kontinuierlich in das ER über, und das ER-Lumen ist mit dem perinucleären Raum verbunden.
- Das ER ist dynamisch, wird ständig umgebaut und ist in den Membranfluss einbezogen. Es entsteht aus vorhandenem ER und nicht aus dem Golgi-Apparat.
Worum es geht
Das endoplasmatische Retikulum (ER) ist das größte Membransystem der eukaryotischen Zelle. Wer seinen Bau kennt, versteht, wo Membranproteine und viele Arzneistoff-metabolisierende Enzyme sitzen. Außerdem erklärt der Bau, warum Kern, ER und Golgi-Apparat so eng zusammenarbeiten.
Endomembransystem
Tierische Zellen, Pflanzenzellen und Pilzzellen besitzen ein ER, und zwar auch in seiner rauen Form. Es gehört zum Endomembransystem. Dazu zählen Kernhülle, ER, Golgi-Apparat, Endosomen, Lysosomen, Vakuole und Plasmamembran. Diese Kompartimente hängen direkt zusammen oder tauschen Membranstücke über Vesikel aus.
Der Membranfluss ist der ständige Strom von Membranmaterial zwischen den Kompartimenten des Endomembransystems. Er verläuft vom ER über den Golgi-Apparat bis zur Plasmamembran und auch zurück.
Mitochondrien und Plastiden gehören nicht dazu. Sie besitzen eine eigene Doppelmembran und ein eigenes Genom (siehe semiautonome Organellen). Wie Vesikel den Fluss im Einzelnen tragen, zeigt die Einheit zum vesikulären Transport.
Das ER trägt zur Kompartimentierung der Zelle bei. Seine Membran umschließt einen eigenen Innenraum, das ER-Lumen. Es ist vom Cytosol getrennt und bietet Platz für eigene Reaktionen.
Raues und glattes ER
Das ER baut sich aus zwei Grundformen auf. Zisternen sind flache Membransäcke, Tubuli sind dünne Röhren.
Das raue ER besteht aus parallel geschichteten Zisternen. Seine cytosolische Außenseite ist dicht mit Ribosomen besetzt. Oft sind es Polysomen, also mehrere Ribosomen an einer mRNA. Diese Ribosomen sind 80S-Ribosomen, bei Säugern ebenso wie bei Pilzen. 70S-Ribosomen kommen hier nicht vor (siehe Ribosomentypen). Die membrangebundenen Ribosomen sitzen außen am ER. Sie liegen weder im Lumen noch bevorzugt an der Plasmamembran.
Ribosomen bestehen zu einem großen Teil aus rRNA. Am rauen ER findet man deshalb RNA, aber das ER enthält keine DNA.
Das glatte ER ist ein Netzwerk verzweigter Tubuli ohne Ribosomenbesatz. Im Schnittbild erscheinen die Röhren als kleine, runde bis längliche Anschnitte. So grenzt man die Strukturen im EM-Schema ab:
| Struktur | Erkennungsmerkmal |
|---|---|
| Raues ER | parallele Zisternen, außen mit Ribosomen-Punkten |
| Glattes ER | verzweigte Tubuli, glatte Membran, keine Punkte |
| Golgi-Apparat | gebogener Stapel glatter Zisternen mit Randvesikeln |
| Mitochondrium | Doppelmembran, innen gefaltete Cristae |
| Vesikel | einzelne, runde, abgeschlossene Bläschen |
Membrankontinuum und Dynamik
Raues und glattes ER sind zwei Bereiche eines einzigen, zusammenhängenden Membransystems. Dieses System beginnt an der Kernhülle. Deren äußere Kernmembran geht kontinuierlich in die Membran des rauen ER über. Auch das glatte ER kann direkt mit der Kernmembran verbunden sein.
Daraus folgt: Das ER-Lumen und der perinucleäre Raum zwischen den beiden Kernmembranen bilden einen gemeinsamen Raum. Man kann sich das wie ein Rohrsystem vorstellen, dessen Hohlraum ohne Unterbrechung vom Kern bis in die Zellperipherie reicht.
Wird im Examen gerne gefragt: Die äußere Kernmembran geht direkt in das ER über, und das ER-Lumen steht mit dem perinucleären Raum in Verbindung. Achte darauf, dass dieses Membrankontinuum nur zur Kernhülle besteht und nicht zu den Mitochondrien.
Mitochondrien liegen zwar oft dicht am ER. Ihre Membranen bilden aber kein Kontinuum mit dem ER. Das ER entsteht auch nicht durch Abschnürung aus dem Golgi-Apparat. Es wächst aus bereits vorhandenem ER, und der Golgi-Apparat erhält umgekehrt Membranmaterial vom ER.
Die Gestalt des ER ist dynamisch. Zisternen und Tubuli werden ständig umgebaut, verzweigen sich neu und verschmelzen wieder. Das ER und besonders das glatte ER sind in den Membranfluss einbezogen. Das glatte ER dient als intrazelluläres Transportsystem, von dem Vesikel Richtung Golgi abgehen. Seine Stoffwechselleistungen behandelt die Einheit zum glatten ER.
Kernhülle, raues und glattes ER teilen eine durchgehende Membran und ein gemeinsames Lumen.
Quiz
Aussage 1
Im elektronenmikroskopischen Schema erkennt man glattes ER an verzweigten, röhrenförmigen Membranen ohne Ribosomen.
Das glatte ER ist ein Netzwerk verzweigter Tubuli ohne Ribosomenbesatz. Raues ER zeigt dagegen parallele Zisternen mit Ribosomen.
Aussage 2
Neues ER bildet sich durch Abschnürung von Membranstücken aus dem Golgi-Apparat.
Das ER wächst aus bereits vorhandenem ER. Der Golgi-Apparat erhält umgekehrt Membranmaterial vom ER.
Aussage 3
Die Ribosomen auf dem rauen ER einer Hefezelle sind 70S-Ribosomen.
Am rauen ER sitzen bei Pilzen wie bei Säugern 80S-Ribosomen. 70S-Ribosomen kommen dort nicht vor.
Aussage 4
Der Raum zwischen innerer und äußerer Kernmembran steht mit dem Lumen des ER in offener Verbindung.
Die äußere Kernmembran geht kontinuierlich in die ER-Membran über. Deshalb bilden perinucleärer Raum und ER-Lumen einen gemeinsamen Raum.
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