Interne Membranen

Zellen stellen ständig Proteine her. Mit Ausnahme der letzten Phasen der Zellteilung synthetisieren, lagern, bewegen, scheiden sie Proteine aus, bauen sie ab und manipulieren sie in jedem Augenblick ihres Lebens. Dies ist ein komplexer Prozess, der mindestens drei Elemente erfordert: die genetische Information, die für den Aufbau notwendige Maschinerie und das Organisationssystem, das die Zwischen- und Endprodukte verarbeitet.

Die genetische Information wird auf den DNA-Molekülen gespeichert und reguliert, und die Hauptkomponente, die für den Zusammenbau der Proteine benötigt wird, ist ein Komplex aus RNA und Protein, der als Ribosom bekannt ist, aber das System für die Organisation und Verarbeitung der Zwischenprodukte ist ein Komplex interner Membranen, die gemeinsam als endoplasmatisches Retikulum und Golgi-Körper bezeichnet werden.

Die im Zellkern hergestellte RNA trägt die Botschaft der Gene in das Zytoplasma, wo sie auf den Ribosomen entschlüsselt wird. Diese Ribosomenkomplexe befinden sich oft lose im Zytoplasma, aber ebenso häufig sind die Ribosomen entweder an der äußeren Membran des Zellkerns oder an einem Netz abgeflachter Membransäcke oder -röhren befestigt, die miteinander verbunden sind und ein ausgeklügeltes System von Kanälen und Zisternen bilden, die sich durch das Zytoplasma schlängeln und fließen. In einigen Bereichen bedecken Ribosomen die Außenflächen des endoplasmatischen Retikulums (oft mit den Initialen ER abgekürzt), das zum Ort der wichtigsten Proteinsynthese wird. Andere Bereiche des ER sind jedoch glatt und frei von Ribosomen. Hier werden Lipide hergestellt. Wenn Proteine die Ribosomen verlassen, werden sie in das ER-Netzwerk weitergeleitet und in den Tubuli modifiziert. Diese Modifikation kann viele Formen annehmen, aber in einem Fall werden Kohlenhydrate hinzugefügt.

Am Ende ihrer Reise treten die Proteine in blinde Enden der Tubuli ein und werden für den Transport in Säcke abgeklemmt. Die meisten, aber nicht alle dieser Säcke werden Teil des zweiten internen Membransystems, der Golgi, wo die Proteine noch weiter modifiziert werden können. Inzwischen können einige dieser Proteine für die Zelle sehr gefährlich sein (z. B. Verdauungsenzyme) oder sie sind stark hydrophob. Diese Proteine werden an die Zelloberfläche gebracht, und wenn der Sack oder das Vesikel mit der Plasmamembran verschmilzt, werden sie entweder in die Membran eingebaut oder nach außen abgegeben.

Einige Vesikel, die Verdauungs- und andere Enzyme enthalten, werden in der Zelle zurückgehalten. Lysosomen sind ein solches kugelförmiges Vesikel, das mit verschlungenen Nahrungsvakuolen verschmolzen werden kann. Sobald sich der Inhalt des Lysosoms mit der Nahrungsvakuole vermischt, machen sich die Enzyme an die Arbeit und verdauen die Nahrung. Die Nährstoffe werden durch die Vesikelmembran in das Zytoplasma der Zelle aufgenommen. Abfallstoffe werden im Vesikel zurückgehalten und schließlich durch Exozytose ausgeschieden, wenn der Sack wieder mit der Plasmamembran verschmilzt.