Cell Organelles: Structure

and Functions

التركيب والوظائف: عضيات الخلية

1. Mitochondria and its role

in energy processing

الميتوكندريا ودورها في معالجة . 1 الطاقة

Mitochondrial compartments أجزاء الميتوكندريا

Inner membrane

:الغشاء الداخلي•Respiratory chain and ATP synthase

سلسلة التنفس وتمثيل األدنين ثالثي الفوسفات •

•impermeable to most charged molecules غير نفاذ لمعظم شحنات الجزيئات •

•highly folded into invaginations called cristae. له إلتفافات تعرف بالكرستا •

Outer membrane الغشاء الخارجي -

•Permeable to larger molecules نفاذ للجزيئات الكبيرة •

Matrix الحشوة -

•Enzymes of the citric acid cycle, mtDNA

تحوي إنزيمات دورة حامض الستريك إضافة الى الحمض النووي • للميتوكندريا

Intermembrane space الفراغ بين الغشائين -

•space between inner and outer membranes عبارة عن فراغ يقع بين الغشاء الداخلي والخارجي •

Mitochondrial compartments أجزاء الميتوكندريا

Mitochondrial morphology and

movement

شكل وحركة الميتوكندريا

Mitochondria are dynamic organelles :تعتبر الميتوكندريا عبارة عن عضية دينامكية حيث أنها -

•they may exist as individual organelles لها وضع منفصل بين عضيات الخلية •

•may become elaborate network عبارة عن شبكة •

•move throughout the cell on cytoskeleton تتحرك في جميع الخلية على الهيكل الخلوي •

Changes in the network are mediated by fission and fusion

proteins تساعد بروتينات اإلنفالق واإلنشطار في تغيرات شبكة الميتوكندريا

• Dynamin-Related Protein causes fission البروتين المرتبط بالدانمين يعمل على إنفالق العضية •

• Fuzzy Onion Protein (FZO) causes fusion البروتين الضبابي يعمل على إنصهار العضية •

Mitochondrial reticulum شبكة الميتوكندريا

Fusion and fission proteins regulate

network

بروتينات اإلنصهار واإلنفالق المنظمة لشبكة الميتوكندريا

Mitochondria is the Power of house of the cell.

تعتبر الميتوكندريا أنها مصدر ومركز الطاقة في الخلية -

How are mitochondria organized to be power house.

كيف تنظم الخلية بأن تكون مركز الطاقة في الخلية؟

The food we eat is oxidized to produce high energy

electrons that converted to store energy. This energy

is stored in high energy phosphat bond in a molecule

called Adenosine Triphosphate (ATP).

الذي نتناوله يؤكسد الى إلكترونات عالية الطاقة والتي تتحول الغذاء تخزن الطاقة في شكل جزيئات فوسفات عالية . الى مخزن طاقة

(.ATP)الطاقة تعرف باألدينوسين ثالثي الفوسفات

Mitochondrial energy production إنتاج الميتوكندريا للطاقة

ATP is converted from Adenosine Diphosphat by

adding the phophat group with high energy

bond.

يتحول اإلدينوسين ثالثي الفوسفات من األدينوسين ثنائي الفوسفات بإضافة مجموعة فوسفات ذات طاقة عالية

Various reaction in the cells can be either use

energy ( where by the ATP is converted back to

ADP( releasing the high energy bond).

هناك العديد من التفاعالت تتم داخل الخلية تستخدم الطاقة بتحويل األدينوسين ثالثي الفوسفات الى أدينوسين ثنائي

.الفوسفات ومن ثم تحرير جزئي من الطاقة

C6 (H2O)6 + H2O O2 + 4H+

+ 4 e

NADP+ + 2 H

+ + 2 e NADPH + H

+ + Energy

Energy + ADP + H3 PO

4 ATP

Why are mitochondria important

ما هي أهمية عضية الميتوكندريا

The food we eat must first be converted to basic

chemicals that the cell can use. Some of the best

energy supplying foods contain sugar or

carbohydrates.

يجب أن يتحول الغذاء الذي نتناوله الى مواد كيميائية من أفضل األطعمة التي . أساسية إلستخدام الخلية

يمكن إستخالص الطاقة منها هي السكريات أو النشويات

The sugars are broken down by enzymes that split

them into simplest form sugar which called

glucose . Then glucose enters the cell by

special molecules in the membrane called “

Glucose transporter”.

تكسر السكريات بواسطة اإلنزيمات الى سكريات أحادية تعرف بالجلكوز، ومن ثم يدخل الجلكوز الى داخل الخلية

بواسطة جزيئات خاصة في الغشاء الخلوي تسمي بنواقل الجلكوز

Once inside the cell, glucose is broken down to make

ATP in two pathways.

عند دخوله الى الخلية يكسر الجلكوز ليكون األدينوسين ثالثي :الفوسفات عبر مسارين

The first pathways requires no oxygen and is called “

anaerobic metabolism” this pathway is called

glycolysis and it occur in the cytoplasm, outside of

mitochondria.

المسار األول اليتطلب األوكسجين ويعرف باأليض الألهوائي ويتم في السيتوبالزم، خارج الميتوكندريا

During glycolysis, glucose is broken down into

pyruvate.

يتحول الجلكوز الى بيروفيت Glycolysisأثناء الـ

Each reaction is designed to produce some hydrogen

ions (electron) that can be used to make energy

packet ( ATP ). However, only 4 ATP molecules can be

made by one molecule of glucose run through this

pathway.

والتي ( إلكترونات)تفاعل مصمم إلنتاج بعض أيونات الهيدروجين كل وكل جزئي من الجلكوز ينتج أربع جزئيات . تستخدم إلنتاج الطاقة

من األدينوسين ثالثي الفوسفات

That is why mitochondria and oxygen are so important.

We need to continuo the breakdown with the Krebs

cycle inside the mitochondria in order to enough ATP

to run all the cell function.

تكمن أهمية األوكسجين والميتوكندريا في دورة الكرب داخل الميتوكندريا

Anaerobic and aerobic metabolism

األيض الالهوائي والهوائي

Pyruvat is carried into the mitochondria and it

converted into Acetyl Coa which enter the Krebs cycle.

This first reaction produce carbon dioxide, because it

involves the removal of one carbon from pyruv, atc.

يحمل البيروفيت الى داخل الميتوكندريا ويتحول الى أستيل كو إنزايم أ

والذي يدخل الى دورة الكرب، هذا التفاعل ينتج عنه ثاني أكسيد الكربون الن فيه تزاح ذرة كربون من البيروفيت

How does the Krebs Cycles work.

The whole idea behind respiration in the mitochondria

is to use the Krebs ( also called the Citric acid Cycle )

to get many electron ( in the form of hydrogen ions ),

are then used to drive pumps that produce ATP. The

energy carried by ATP is than used for all kind of

cellular function, like movement, transport, entry and

exit products, division, etc.

فكرة التنفس الخلوي في الميتوكندريا هي إستخدام تفاعل حامض الستريك إلنتاج العديد من اإللكترونات في شكل أيونات هيدروجين

ومن ثم عمل مضخات إلنتاج األدينوسين ثالثي الفوسفات والذي يستخدم في كل أنواع الوظائف الخلوية مثل الحركة، النقل، دخول

الخ....وخروج المنتجات

First, you need pyruvate, which is made by glycolysis

from glucose. Next you need some carrier molecule for

the electrons. There are two types of these : one

called Nicotinamide Adenin Dinucleotide ( NAD+ ), and

the other is called Flavin Adenin Dinucleotid ( FAD+ ),

The third molecule, of course is oxygen.

من Glycolysisاإلحتياج األول يكون للبيروفيت والذي يصنع بالـ

الجلكوز، ثم الى جزيئات ناقلة لإللكترونات وهناك إثنان منها هي :NAD+ والثاني هو الـFAD+ والثالث هو األوكسجين

Pyruvat is a 3 carbon molecule. After inter the

mitochondria, it is broken down to a 2 carbon molecule

by special enzyme. This release

جزيئ البروفيت يحوي ثالث ذرات كربون، عند دخوله الى الخلية .يتكسر الى جزئين من الكربون بواسطة إنزيم يختص بذلك

molecule are called acetyl Coa and it enters the Krebs

Cycle by joining to 4 carbon molecule called Citric acid

( 2 carbon + 4 carbon = 6 carbon). That is where the

citric acid cycle got it name. ( from the first reaction,

that make citric acid).

ويكون نتاج ذلك إطالق جزيئ يعرف بـأستايل كو إنزايم أ والذي يدخل الستريك باإلرتباط مع جزيئات الكربون األربع في الى دورة حامض

.حامض الستريك لذلك جاء اإلسم دورة حامض الستريك

Citric acid is then broken down, and modified in a

stepwise fashion, and as the happens, hydrogen ions

and carbon molecules are released.

يتكسر حامض الستريك ويتحور في خطوات ويطلق ذلك أيونات الهيدروجين وجزيئات الكربون

The carbon molecules are used to make more carbon

dioxide and the hydrogen ions are picked up by NAD

and FAD.

تستخدم جزيئات الكربون إلنتاج المزيد من ثاني أكسيد الكربون

FADوالـ NADوتلتقط أيونات الهيدروجين بواسطة الـ

Eventually the process produces the 4

carbon oxalo acetat again. The reason,

the process called cycle, is because its

ends up always where it started, with

oxalo acetat available to combine with

more acetyl Coa.

وفي النهاية تنتج العملية مركب األستيت ذو األربع ذرات كربون مرة أخري، لذلك سميت .العملية بالدورة حيث تنتهي من حيث إبتدأت

Mitochondrial energy production إنتاج الميتوكندريا للطاقة

Three major steps in oxidative phosphorylation

:ثالث خطوات أساسية في عملية األكسدة الفسفورية وهي 1) Production of reducing equivalents (NADH, FADH

2) from

glycolysis, fatty acid oxidation, and the citric acid

cycle أكسدة الدهون glycolysisإنتاج مكافئات اإلختزال من عمليات الـ -1

ودورة حامض الستريك

2) Electron transport and generation of proton motive

force

نقل اإللكترونات وإنتاج قوة دفع البروتون -2

3) Phosphorylation - Synthesis of ATP, driven by the proton

motive force

تمثيل األدنوسين ثالثي الفوسفات بواسطة قوة دفع -الفسفرة -3 البروتون

Mitochondria make other

products منتجات أخري للميتوكندريا

Mitochondria produce biosynthetic precursors تنتج الميتوكندريا أيضا بادئات تمثيلية حيوية

OXPHOS also leads to the production of:

:تؤدي عملية الفسفرة الى إنتاج

•Superoxide: formed when O2 steals electrons from the ETC complexes

المؤكسدات •

•Heat: a by-product of the reactions of OXPHOS الحرارة وهي نتاج لعملية الفسفرة •

Peculiarities of mtDNA

خواص المادة الوراثية للميتوكندريا

mtDNA is a very compact genome

تعتبر المادة الوراثية للميتوكندريا عبارة عن جينوم موثوق

-genes attached end to end, with mRNA regions

interspersed among rRNA and tRNA genes

ترتبط الجينات بنهاياتها مع مناطق الرنا الرسولي والمنتشر بين جينات - الرنا الرايبوسومي والرنا الناقل

-tRNA excision liberates protein-coding genes

تحرر قطع الرنا الناقل جينات مشفرة للبروتين -

-many genes lack a full termination codon (TAA)

(TAA)الكثير من الجينات تفتقد لكودون الوقف -

Diversity

التنوع

-maternal origin (most animals)

(معظم الحيوانات)مصدرها اآلباء -

-many cells have multiple genotypes within a

single cell (heteroplasmy)

كثير من الخاليا لها تراكيب وراثية متضاعفة في الخلية - المفردة

-defects accumulate with age

تتراكم العيوب بتقادم العمر -

2. Endoplasmic reticulum

and its role in protein

synthesis

الشبكة اإلندوبالزمية ودورها . 2 في تصنيع البروتين

ENDOPLASMIC RETICULUM

الشبكة اإلندوبالزمية

INTRODUCTION مقدمة

In the year 1945- The lace like membranes of the

endoplasmic reticulum were first seen in the cytoplasm

of chick embryo cells.

في 1945شوهدت الشبكة اإلندوبالزمية ألول مرة في العام سيتوبالزم خاليا الكتكوت كأربطة تشابه الشبكات

These are membrane bound channels, seen in the form

of a network of delicate strands and vesicles in the

cytoplasm.

وهي عبارة عن حلقات مرتبطة بالغشاء، يمكن رؤيتها في شكل شبكة مكونة من خيوط وحويصالت في السيتوبالزم

These are single membrane cell organelles.

هذه هي العضيات األحادية

These form an interconnected network of tubules,

vesicles and cisternae with in cells.

وتكون شبكة متصلة من األنيبات والحويصالت والمستودعات داخل الخلية

ER are considered as one of the components of

cytoskeleton along with

microtubules,microfilaments and intermediate

filaments.

تعتبر الشبكة اإلندوبالزمية واحدة من أهم مكونات الهيكلالخلوي مع األنيبات الدقيقة، األلياف الدقيقة والخيوط

الوسطية

Location

الموقع

Present in almost all eukaryotic cell.

توجد تقريبا في كل الخاليا حقيقية النواة

These are found to be absent in mature

erythrocytes,ova,embryonic cells and prokaryotes.

هذه العضيات ال توجد في خاليا الدم الحمراء البالغة، البويضات، خاليا األجنة والخاليا أولية النواة

The ER often occupies most of the cytoplasm.

تحتل الشبكة اإلندوبالزمية معظم السيتوبالزم

Amount

الكمية

• The ER varies in amount from cell to cell. In

spermatocytes, it is represented by a few

vacuoles only.

تتباين كمية الشبكة اإلندوبالزمية من خلية ألخري، تمثل • في الحيوانات المنوية بحيوصالت قليلة

• In the cells of adipose tissue, it is quite simple,

having the form of a few tubules.

في خاليا النسيج الدهني تكون الشبكة اإلندوبالزمية • بسيطة ولها أنيبات قليلة

• The cells that are actively synthesizing proteins,

such as liver and pancreatic cells and fibroblast,

have abundant ER.

بينما في الخاليا النشطة في تصنيع البروتين مثل خاليا •الكبد، خاليا البنكرياس والخاليا الليفية فهي غنية بالشبكة

اإلندوبالزمية

• Endoplasmic reticulum forms 30-60 % of the

total membrane in a cell.

من األغشية الكلية % 60-30تكون الشبكة اإلندوبالزمية • في الخلية

Origin of endoplasmic reticulum

مصدر الشبكة اإلندوبالزمية

At present manner of origin of the endoplasmic is not

definitely known. The most concrete hypothesis is that

the ER is “budded” off from the nuclear envelope

لم يعرف على وجه التحديد كيفية نشؤ الشبكة اإلندوبالزمية ولكن أقوي اإلفتراضات تتحدث عن تبرعمها من الغشاء النووي

The ER appears to arise from the outer

membrane of the nuclear envelope by out

folding , or from the plasma membrane by in folding.

من الواضح أن الشبكة اإلندوبالزمية نشأت من الغشاءالخارجي للغشاء النووي بالطي الى الخارج أو من الغشاء

البالزمي بالطي الداخلي

The smooth ER seem to arise from the rough ER

by detachment of ribosomes.

الشبكة اإلندوبالزمية الملساء أفترض نشوئها من الشبكة المحببة بإزالة الرايبوسومات منها

There are two basic morphological types of ER namely

RER and SER.

هناك نوعان من الشبكة اإلندوبالزمية بحسب التركيب هما الشبكة الملساء والشبكة المحببة

The ER membrane is thinner (50 Ǻ) than that of plasma

membrane (80-100Ǻ thick)

من الغشاء ( أنجسترون 50)أغشية الشبكة اإلندوبالزمية أنحف (أنجسترون 100-80)البالزمي

PHYSICAL STRUCTURE-

التركيب

The ER is 3-dimensional network of intracellular.

It is formed of three types of element:

1-Cisternae

2-Tubules

3-Vesicles

الشبكة اإلندوبالزمية عبارة عن شبكة ثالثية األبعاد تتكون من ثالث أنواع من :العناصر هي

المستودعات. 1

األنابيب. 2

الحويصالت. 3

Cisternae-

المستودعات

These are flattened , unbranched, sac-like

element.

عبارة عن عنصر مسطح غير متفرع يشبة الحويصلة

They lie in stacks parallel to one another.

توجد في أكوام موازية لبعضها البعض

They bear ribosomes on the surface that,

therefore, appears rough.

تمتلك رايبوسومات على سطحها لذلك تظهر محببة

It contain glycoproteins named ribophorin-I &

ribophorin-II that bind the ribosomes.

1-تحتوي على جاليكوبروتين يعرف بالرايبوفورين والتي تعمل على ربط الرايبوسومات 2-والرايبوفورين

Tubules

األنابيب

These are irregular branching element which form a

network along with other element.

وهي عبارة عن عناصر متفرعة غير منتظمة تكون شبكة مع األنابيب األخري

These are often free of ribosomes.

عادة تخلو األنابيب من الرايبوسومات

Vesicles

الحويصالت

These are oval and rounded ,vacuole like

element.

عبارة عن عناصر بيضاوية ودائرية تشبه الفجوات أو التجويف

These are also free of ribosomes.

وهي أيضا تخلو من الرايبوسومات

All the element of ER freely communicates with

one another, and contain a fluid called

endoplasmic matrix, in the ER lumen.

كل عناصر الشبكة اإلندوبالزمية حرة في اإلتصال معبعضها البعض وتحوي سائل يعرف بالسائل اإلندوبالزمي

(رابطة هيولية)

These matrix is different from cytoplasmic

matrix outside the ER

ويختلف السائل اإلندوبالزمي عن السائل السيتوبالزمي خارج الشبكة اإلندوبالزمية

The ER may pass from one cell to another

through the plasmodesmata in the form of

desmotubules.

يمكن للشبكة اإلندوبالزمية المرور من خلية ألخري عبر البالزمودزماتا في شكل أنابيب دزماتية

Molecular structure

التركيب الجزيئ

The membrane of ER are composed of two

layers of phospholipid molecules sandwiched by

two layers of proteins molecules like other

membrane in the cell wall

يتكون غشاء الشبكة اإلندوبالزمية من طبقتين من جزيئاتاللبيد الفسفوري يوجد بينهما طبقة من جزيئات البروتين

كما في أغشية جدار الخلية

Types

األنواع

The endoplasmic reticulum is of two types:

للشبكة اإلندوبالزمية نوعين

1-Smooth endoplasmic reticulum

(SER)

الشبكة اإلندوبالزمية الملساء. 1

2-Rough endoplasmic reticulum

(RER)

الشبكة اإلندوبالزمية المحببة. 2

Endoplasmic Matrix

السائل اإلندوبالزمي

The space inside the tubules and vesicles is

filled with a watery medium that is different

from the fluid in the cytosol outside the ER.

في الفراغ داخل األنابيب والحويصالت ممتلئ مائي يختلف عن سائل السيتوبالزم خارج الشبكة اإلندوبالزمية

Their walls are constructed of lipid bilayers

membranes that contains large amount of

proteins , similar to the cell membrane.

جدر الشبكة اإلندوبالزمية بنوعيها مبنية من طبقتين الدونالفسفورية تحتوي على كميات كبيرة من البروتين مشابه

لغشاء الخلية

SMOOTH ER الشبكة اإلندوبالزمية الملساء

Smooth ER is an arrangement of tubules, vesicles and

sacs.

األكياس و الحويصالت األنابيب، من نظام عن عبارة هي

The size and structure of the SER varies between the

cells.

الخاليا بين الملساء الشبكة وتركيب حجم يختلف

The SER can change within a cells lifetime to allow the

cell to adapt to changes in its function and

requirements.

للخلية لتتيح الخلية عمر بحسب التغير الملساء للشبكة يمكن والمتطلبات الوظيفة تغيرات مع التكيف

There are no ribosome’s attached to the membrane

surface.

لسطحها مالصقة الملساء الشبكة في رايبوسومات توجد ال

The SER is connected to the nuclear envelope

النووي الغشاء مع الملساء الشبكة تتصل

The network of the SER allows there to

be enough surface area for the action

or storage of key enzymes or the

products of the enzymes.

تتيح شبكة الشبكة الملساء مساحة كافيةلعمل أو تخزين اإلنزيمات المفتاحية أو منتجات

هذه اإلنزيمات

The SER is less stable.

الشبكة الملساء أقل إستقرار

The SER is characteristic of cells in

which synthesis of non-protein

substances takes place.

تعتبر الشبكة الملساء من خواص الخاليا التي تصنع المواد غير البروتينية

ROUGH ENDOPLASMIC RETICULIM (RER)

الشبكة اإلندوبالزمية المحببة

The surface of the RER is studded with

ribosome, giving it a rough appearance.

It mainly consists of cisternae

يالحظ أن سطح الشبكة المحببة مرصع بالرايبوسومات ليعطيها مظهرا خشنا

The membrane of the RER forms large double

membrane sheets

غشاء الشبكة المحببة مكون من طبقتين من األغشية المزدوجة

Which is located near and continuous with the

outer layer of the nuclear envelope

وتقع الشبكة المحببة بالقرب من وإمتدادا مع الغشاء الخارجي للغشاء النووي

RER is very important in the synthesis and

packaging of proteins e:g, Russell’s bodies of

plasma, nissel’s granules of nerve cell

تعتبر الشبكة المحببة مهمة جدا في تصنيع وتغليفالبروتين مثل أجسام روسل في البالزما وحبيبات نسل

للخاليا العصبية

Binding site of the ribosome on the RER is the

translocon

مواضع ربط الرايبوسومات في الشبكة المحببة تعرف بالـ

Translocon

The ribosomes bound to the RER at any one time are not

a stable part of this organelles structure

من المهم معرفة أن الرابطة بين الشبكة المحببة والرايبوسومات هي ليست جزءا مستقرا من تركيب العضية

Because ribosomes are constantly being bound and

released from the membranes

ألن الرايبوسومات تكون على الدوام في إرتباط وإنفكاك من األغشية

Ribosomes only binds to the RER once a specific protein-

nucleic acid complex forms in the cytosol

وترتبط الرايبوسومات مع الشبكة المحببة فقط عندما يتكون مركب الحمض النووي في السيتوبالزم-البروتين

This special complex forms when a free ribosome begins

translating the mRNA of a protein destined for the

secretory pathway

ويتكون هذا المركب عندما يقوم الرايبوسوم الحر بترجمة الرنا الرسولي لبرةتين ممتدا من المسار اإلفرازي

The first 5-30 amino acid polymerized encode a single

peptide, a molecular message that is recognized and

bound by a single recognition particle (SRP)

حمض أميني تتبلمر ألول بتيد مفرد، فالرسالة الجزيئية 30-5أول التي تحدد وترتبط مع الجزيئ المحدد المفرد

The ribosomes that become attached to the

endoplasmic reticulum synthesize all trans

membrane proteins

الرايبوسوم المرتبط مع الشبكة اإلندوبالزمية يقوم بتصنيع كل بروتينات األغشية

Most secreted proteins that are stored in the

Golgi apparatus, lysosomes, and endosomes

معظم البروتينات المفرزة تخزن في جهاز جولجي، األجسام الهاضمة

Translation pauses and the ribosomes complex

binds to the RER translocon

تتوقف الترجمة وترتبط الرايبوسومات مع الـ Translocon

Protein Transport

نقل البروتين

As proteins are formed in the endoplasmic

reticulum, they are transported through the

tubules toward proteins of the SER that lie

nearest to Golgi apparatus

عندما يتكون البروتين في الشبكة اإلندوبالزمية ينقل عبراألنابيب نحو بروتينات الشبكة الملساء ويبقي بالقرب من

جهاز جولجي

At this point, small transport vesicles composed

of small envelopes of smooth ER continually

break away and diffuse to the deepest layer of

Golgi apparatus

في هذه النقطة، تتكون حويصالت صغيرة ناقلة فياألغشية الصغيرة للشبكة الملساء بإستمرار وتنتشر

للطبقة العميقة من جهاز جولجي

Inside this vesicles are the synthesized proteins

and other product from the ER present

داخل هذه الحويصالت توجد البروتينات المصنعة والمنتجات األخري من الشبكة اإلندوبالزمية

Transport vesicles

الحويصالت الناقلة

They are surrounded by coating protein called COP I,

COP II.(Coat Protein complex)

2-و 1-توجد محاطة بطالء يعرف بطالء مركب البروتين

COP II targets vesicles to the Golgi apparatus.

وتعمل هذ المركبات على توجيه الحويصالت نحو جهاز جولجي

Transparent proteins from the RER to Golgi apparatus

تنقل البروتينات من الشبكة المحببة الى جهاز جولجي

This process is termed as anterograde

transport.

بالنقل التقدميهذه الخطوة تعرف

COP I transports proteins from the cis

end of the Golgi complex back to the

RER.

ينقل البروتين نهاية جهاز جولجي الى 1-المركب الخلف للشبكة المحببة

This process is termed as retrograde

transport

بالنقل الخلفيتعرف هذه العملية

Second method of transport out of the

endoplasmic reticulum involves areas called

membrane contact sites.

الطريقة الثانية للنقل خارج الشبكة اإلندوبالزمية ينطوي بمواقع إتصال الغشاءتعرف مناطق

Where membranes of the endoplasmic reticulum

and other organelles are held together , allowing

the transfer of lipid and other small molecules

حيث تحمل كل من أغشية الشبكة اإلندوبالزمية والعضياتاألخري مع بعضها وبالتالي السماح بنقل اللبيد والجزيئات

الصغيرة األخري

FUNCTIONS OF RER

وظائف الشبكة اإلندوبالزمية

Surface for Ribosomes- The RER provides space and

ribophorins for the attachment of ribosomes to itself

توفر الشبكة المحببة المساحة : سطح للرايبوسومات والرايبوفورين إلرتباط الرايبوسومات مع الشبكة

Surface for protein synthesis

سطح لتصنيع البروتين:

Formation of Glycoprotein- Linking of sugars to for glycoprotein

starts in the RER and is completed in Golgi complex

ربط السكريات لتكوين : تكوين الجاليكوبروتينالجاليكوبروتين يبدأ في الشبكة المحببة ويكتمل في جهاز

جولجي

Synthesis of precursors- The RER produce

enzyme precursors for the formation of

lysosomes by Golgi Complex

تنتج الشبكة المحببة بادئات اإلنزيمات : تصنيع البادئات لتكوين األجسام الهاضمة بواسطة جهاز جولجي

Smooth ER formation- The RER gives rise to the

smooth ER by loss of ribosomes

تعطي الشبكة : تكوين الشبكة اإلندوبالزمية الملساء المحببة الشبكة الملساء وذلك بفقدانها للرايبوسومات

FUNCTIONS OF SER

وظائف الشبكة الملساء

The smooth endoplasmic

reticulum lacks ribosomes

and functions

تفتقد الشبكة الملساءللرايبوسومات وبالتالي تؤدي

:الوظائف التالية

Lipid metabolism, carbohydra

te metabolism,and detoxifica

tion and is especially

abundant in mammalian liver

and gonad cells

إستقالب : (األيض)اإلستقالباللبيد، الكربوهيدرات، إبطال

تكثر في خاليا الكبد السموم، لذلك والخاليا الجنسية

synthesizes phospholipids

تصنيع اللبيدات الفسفورية

Cells which secrete these products, such as those

in the testes, ovaries, and skin oil glands have a

great deal of smooth endoplasmic reticulum

توجد الشبكة الملساء بكثرة في الخاليا التي تفرز مثل هذه مثل الخصي، المبايض، ( اللبيدات الفسفورية)المنتجات

الجلد والغدد الدهنية

Detoxification-The SER brings about

detoxification in the liver , i.e., converts harmful

materials(drugs, poisons) into harmless ones for

excretion by the cell

تعمل الشبكة الملساء على إبطال : إبطال مفعول السموم( األدوية، السموم)تحويل المواد الضارة )السموم في الكبد

الى مواد غير ضارة إلخراجها بواسطة الخلية

Formation of organelles- The SER produces

Golgi apparatus , lysosomes and vacuoles

تنتج الشبكة الملساء جهاز جولجي، : تكوين العضيات األجسام الهاضمة والفجوات

It also carries out the attachment of receptors

on cell membrane proteins and steroid

metabolism

على روابط المستقبالتتحمل الشبكة الملساء أيضا إستقالب اإلسترويداتبروتينات غشاء الخلية و

In muscle cells, it regulates calcium ion

concentration

تنظيم تركيز أيونات الكالسيوم في الخاليا العضلية

The smooth endoplasmic reticulum also

contains the enzyme glucose-6-phosphatase,

which converts glucose-6-phosphate to glucose,

a step in gluconeogenesis

فوسفتيز -6-تحتوي الشبكة الملساء على إنزيم الجلكوزفوسفيت الى جلكوز ضمن عملية -6-والذي يحول الجلكوز

الجلكزة

Sarcoplasmic Reticulum (SR)

الشبكة الساركوبالزمية

The sarcoplasmic reticulum (SR) is smooth ER found

in smooth and striated muscle

تعتبر الشبكة الساركوبالزمية شبكة ملساء توجد في خاليا العضالت الملساء والعضالت المخططة

The only structural difference between this organelle

and the smooth endoplasmic reticulum is the medley

of proteins they have, both bound to their membranes

and drifting within the confines of their lumens. This

fundamental difference is indicative of their functions

الفرق الوحيد بينها وبين الشبكة الملساء يكمن في تركيب مزيجالبروتينات التي تحتويها، لكن اإلثنان يرتبطان مع أغشيتهم

ومنجرفان في حدودهم الى تجاويفهم

The endoplasmic reticulum synthesizes

molecules, while the sarcoplasmic reticulum

stores and pumps calcium ions

تصنع الشبكة اإلندوبالزمية الجزيئات بينما تقوم الشبكة الساركوبالزمية بتخزين وضخ أيونات الكالسيوم

The sarcoplasmic reticulum contains large stores of

calcium, which it sequesters and then releases when

the muscle cell is stimulated

تحتوي الشبكة الساركوبالزمية على مخزون كبير من الكالسيوم والذي يعزل ويفرز عندما تنبه العضالت

It plays a major role in excitation-contraction

coupling in muscles cells

تلعب الدور األساسي في عملية إنقباض وإنبساط الخاليا العضلية

Sarcoplasmic reticulum in the excitation-contraction coupling in muscle cells

الشبكة الساركوبالزمية وعمليتي اإلنبساط واإلنقباض في الخاليا العضلية

3. Golgi Apparatus and its

Functions in the cell

جهاز جولجي ووظائفه في . 2 الخلية

DISCOVERY OF GOLGI BODY إكتشاف جسم جولجي

The Golgi apparatus is noticeable with both

light and electron microscope. It is also called

Golgi complex

لوحظ جهاز جولجي بواسطة كل من المجهر الضوئي والمجهر اإللكتروني ويعرف أيضا بمجمع جولجي

The Golgi complex was discovered by an Italian

physician and Noble Laureate Camillo Golgi in

1898 during an investigation of the nervous

system

إكتشفه الطبيب اإليطالي والحائز على جائزة نوبل كاميليو أثناء أبحاثه في الجهاز العصبي 1898جولجي

Its electron microscopic structure was described by

Dalton and Felix in 1954

1954وتم توصيف التركيب اإللكتروني بواسطة دالتون وفيليكس

LOCATION الموقع

The Golgi apparatus is present in all Eukaryotic

cells and absent in Prokaryotes

يوجد حهاز جولجي في كل الخاليا حقيقية النواة واليوجد في أولية النواة

The Golgi apparatus is specially extensive in the

secretory cells

يوجد بتوسع في الخاليا اإلفرازية

It is absent in few cell types, such as the

mammalian RBCs, sperm cells of Bryophytes

and Pteridophytes and sieve tubes of plants

ال يوجد في القليل من خاليا الثديات مثل كريات الدمالحمراء، حبوب اللقاح في الطحلبيات واألنابيب الغربالية

في النباتات

A cell may have one large Golgi complex or

several very small ones. It occupies different

positions in different kind of cells

قد يوجد في الخلية جهاز جولجي واحد كبير أو مجموعة صغيرة، يحتل عدة مواضع حسب نوعية الخلية

In secretory and absorptive cells, it usually lies

near the nucleus

بجوار يقع عادة في الخاليا اإلفرازية وخاليا اإلمتصاص النواة

The invertebrate and plant cells usually have

several small Golgi complexs, called

Dictyosomes, scattered throughout the

cytoplasm

الالفقاريات والخاليا النباتية لها عدد من أجسام جولجيالصغيرى تعرف بالدكتوزوم وتوجد منتشرة في كل

السيتوبالزم

STRUCTURE OF GOLGI COMPLEX تركيب جهاز جولجي

Golgi complex varies in size and form in different

cell types but usually has similar organization for

any one kind of cells

يختلف حجم وشكل جهاز جولجي في الخاليا المختلفة ولكن دائما له تنظيم موحد الي نوع من الخاليا

Electron microscope shows it as a central stack

(pile) of parallel, flattened, intercommunicating

sacs or cisternae and many peripheral tubules and

vesicles

أظهره المجهر اإللكتروني ككومة من األكياس أو الخزانات المتوازية، المسطحة والمترابطة ولها أنيبات وحويصالت جانبية

I. Cisternae

الخزانات. 1

The cisternae vary in number from 3-7 in most animal

cells and from 10-20 in plant cells

10 ومن الحيوانية الخاليا معظم في 7-3 من الخزانات عدد يتباين- النباتية الخاليا في 20

Usually equally spaced in the stack, separated from

each other by thin layers of intercisternal cytoplasm

يفصلها الكومة في متساوية مسافات على الخزانات توجد وعادة الخزاني السيتوبالزم من رقيقة طبقة بعض عن

Cisternae may be flat but are often curved

(مقوسة) محدبة أو مسطحة الخزانات تكون قد

Golgi complex has a distinct polarity, the two poles

are called cis face and trans face, which act

respectively as the receiving and shipping

departments

الـ بوجه القطبان ويعرف مميزة أقطاب جولجي لجهاز cis ووجه التوالي على واإلرسال لإلستقبال كشعبة ويعمالن Trans الـ

Convex side of stack -> forming (cis) face

الـ وجه الكومة من المحدب الجانب يكونcis

Concave side of stack -> maturing (trans) face

الـ وجه ليصبح يتطور المقعر الجانب بينماtrans

Secretory materials reach the Golgi complex

from Smooth Endoplasmic Reticulum (SER) by

way of transport vesicles which bud off from

SER and fuse with golgi cisternae on the cis

face

الشبكة من جولجي جهاز الى اإلفرازية المواد تصل تنفصل التي الحويصالت طريق عن الملساء اإلندوبالزمية

جهاز خزانات مع وتندمج الملساء الشبكة من كبراعم cisالـ وجه عند جولجي

From the trans face Secretory vesicles arises

that carry the processed material to their

destination

الـ وجه منtrans المواد حاملة الحويصالت تصل اإلفرازي النهائية وجهتها الى المعالجة

STRUCTURES OF GOLGI COMPLEX تركيب جهاز جولجي

Functions of Golgi Complex

وظائف جهاز جولجي

Secretion

اإلفراز

Synthesis

التصنيع

Sulfation

الكبرتة

Apoptosis

موت الخاليا المبرمج

Phosphorylation

الفسفرة

Cell-specific functions

وظائف محددة في الخلية

1. SECRETION

اإلفراز. 1

Although the golgi apparatus is involved in

many different cellular processes ,its principle

role in many cells is in secretion

من أن جهاز جولجي يدخل في الكثير من بالرغم

العمليات الخلوية الحيوية اال أن دوره األساسي في عدد من الخاليا هو اإلفراز

Golgi plays an important role in the

synthesis

of proteoglycans, which are molecules

present in the extracellular matrix of animals

يلعب جهاز جولجي دورا مهما في عملية تصنيعوجد في السائل الخلوي تالبريتيوجلكان وهي جزيئات

الخارجي للخلية الحيوانية

PATH OF SECRETION مسار اإلفراز

Diagram of secretory process from

endoplasmic reticulum (orange) to Golgi

apparatus (pink). 1. Nuclear membrane; 2.

Nuclear pore; 3. Rough endoplasmic

reticulum (RER); 4. Smooth endoplasmic

reticulum (SER); 5. Ribosome attached to

RER; 6. Macromolecules; 7. Transport

vesicles; 8. Golgi apparatus; 9.Cis face of

Golgi apparatus; 10. Trans face of Golgi

apparatus; 11. Cisternae of the Golgi

Apparatus

الشكل يبين مسار اإلفراز من الشبكة اإلندوبالزمية

( 2)الغشاء النووي، ( 1)الى جهاز جولجي حيث

( 4)الشبكة المحببة، ( 3)النووية، ( الفتحات)المسام

الرايبوسومات المتصلة بالشبكة ( 5)الشبكة الملساء،

الحويصالت الناقلة، ( 7)الجزيئات الكبيرة، ( 6)المحببة،

وجه cis ،(10 )وجه الـ( 9)جهاز جولجي ( 8)

خزانات جهاز جولجيtrans ،(11 )الـ

2. SYNTHESIS

التصنيع .2

It is also a major site

of carbohydrate synthesis

This includes the production

of glycosaminoglycans (GAGs), long

unbranched polysaccharides which the Golgi

then attaches to a protein synthesised in the

endoplasmic reticulum to form proteoglycans

الجهاز هو الموقع الرئيسي لبناء الكربوهيدرات،ويشمل هذا إنتاج الجاليكوزأمينوجلكان وهي سكريات متعددة غير

متفرعة والتي يربطها جهاز جولجي بالبروتين المصنع في الشبكة اإلندوبالزمية مكونا الجلكان

Enzymes in the Golgi polymerize several

of these GAGs via a xylose link onto the core

protein.

تقوم إنزيمات جهاز جولجي ببلمرة عدد من الجلكوزأمينوجلكان عبر رابط الزايلوز الى جوهر البروتين

SYNTHESIS التصنيع

The Golgi apparatus

is involved in cell

secretions;

secretory vesicles

are also shown,

which break off the

membranes and

transport materials

to the cell (plasma)

membrane.

يدخل جهاز جولجي في

إفرازات الخلية، حيث تنفصل

من الحويصالت اإلفرازية

الغشاء ناقلة المواد الى غشاء

(الغشاء البالزمي)الخلية