Golgiho zařízení: funkce, struktura (s analogií a schématem)

Většina lidí vytvořila model buňky pro vědecký veletrh nebo vědecký projekt ve třídě a jen málo z nich eukaryotická buňka komponenty jsou stejně zajímavé na pohled nebo sestavení jako Golgiho aparát.

Na rozdíl od mnoha organely, které mají tendenci mít jednotnější a často kulaté tvary, je Golgiho aparát - nazývaný také Golgiho komplex, Golgiho tělo nebo dokonce jen Golgi - řada plochých disků nebo váčků naskládaných dohromady.

Pro příležitostného pozorovatele vypadá Golgiho aparát jako pohled z ptačí perspektivy na bludiště nebo možná i na kousek stuhy.

Tato zajímavá struktura pomáhá Golgiho aparátu s jeho rolí jako součásti endomembránový systém, který zahrnuje Golgiho tělo a několik dalších organel, včetně lysozomy a endoplazmatické retikulum.

Tyto organely se spojují, aby změnily, zabalily a transportovaly důležitý obsah buněk, jako jsou lipidy a proteiny.

Analogie Golgiho aparátu: Golgiho aparát se někdy označuje jako balírna nebo pošta buňky, protože přijímá molekuly a provádí změny k nim pak tyto molekuly roztřídí a osloví k transportu do jiných oblastí buňky, stejně jako pošta s dopisy a balíčky.

Struktura Golgiho aparátu je zásadní pro jeho funkci.

Každý z plochých membránových vaků, které se skládají dohromady a tvoří organelu, se nazývá cisterny. Ve většině organismů existují čtyři až osm těchto disků, ale některé organismy mohou mít v jediném těle Golgiho těla až 60 cisteren. Prostory mezi jednotlivými kapsičkami jsou stejně důležité jako kapsičky samotné.

Tyto prostory jsou Golgiho aparát ' lumen.

Vědci dělí Golgiho tělo na tři části: cisterny blízko endoplazmatického retikula, což je cis přihrádka; cisterny daleko od endoplazmatického retikula, kterým je trans přihrádka; a prostřední cisterny, zvané mediální přihrádka.

Tyto štítky jsou důležité pro pochopení toho, jak Golgiho aparát funguje, protože nejvzdálenější strany neboli sítě Golgiho těla plní velmi odlišné funkce.

Pokud si myslíte, že Golgiho aparát je balírnou buněk, můžete si vizualizovat stranu cis nebo cis tvář jako Golgiho přijímací dok. Zde Golgiho aparát přijímá náklad odeslaný z endoplazmatického retikula speciálními transportéry zvanými vezikuly.

Na opačné straně, zvané trans face, je přepravní dok těla Golgiho těla.

Po roztřídění a zabalení uvolňuje Golgiho aparát bílkoviny a lipidy z trans tváře.

Organela načte proteinový nebo lipidový náklad transportéry vezikul, které vycházejí z Golgi, určené pro další místa v buňce. Například nějaký náklad může jít do lysozomu k recyklaci a degradaci.

Jiný náklad by se po přepravě na plazmatickou membránu buňky mohl dokonce skončit mimo buňku.

Buňka je cytoskelet, což je matice strukturních proteinů, které dávají buňce její tvar a pomáhají organizovat její obsah, ukotví Golgiho tělo na místě poblíž endoplazmatického retikula a buňky jádro.

Vzhledem k tomu, že tyto organely spolupracují na vytváření důležitých biomolekul, jako jsou proteiny a lipidy, je pro ně smysluplné zřídit obchod v těsné vzájemné blízkosti.

Některé z proteinů v cytoskeletu, tzv mikrotubuly, fungují jako železniční tratě mezi těmito organelami a dalšími místy v buňce. To usnadňuje transportním vezikulům přesun nákladu mezi organelami a jejich konečnými cíli v buňce.

To, co se děje v Golgi mezi přijetím nákladu na čelní stěně cisternové lodi a jeho opětovným odesláním na palubní stěnu, je jednou z hlavních prací Golgiho aparátu. Hnací silou této funkce jsou také poháněny bílkoviny.

Cisternae sáčky v různých odděleních těla Golgi obsahují speciální třídu bílkovin zvaných enzymy. Specifické enzymy v každém sáčku mu umožňují modifikovat lipidy a proteiny, když procházejí z cis tváře středním oddílem na cestě k trans tváři.

Tyto modifikace prováděné různými enzymy v cisternaových sáčcích mají obrovský rozdíl ve výsledcích modifikovaných biomolekul. Někdy tyto modifikace pomáhají zajistit funkčnost molekul a schopnost vykonávat svou práci.

Jindy tyto úpravy fungují jako štítky, které informují přepravní středisko přístroje Golgi o konečném určení biomolekul.

Tyto modifikace ovlivňují strukturu proteinů a lipidů. Například mohou enzymy odstranit vedlejší cukerné řetězce nebo přidat do nákladu skupiny cukru, mastných kyselin nebo fosfátů.

•••Vědění

Specifické enzymy přítomné v každé cisterně určují, ke kterým modifikacím dochází v těchto cisternních váčcích. Například jedna modifikace štěpí cukernou manózu. K tomu obvykle dochází v dřívějších cis nebo mediálních kompartmentech na základě přítomných enzymů.

Další modifikace přidává k galaktóze cukr nebo sulfátovou skupinu biomolekuly. Obvykle k tomu dochází na konci cesty nákladu skrz Golgiho tělo v transprostoru.

Vzhledem k tomu, že mnoho modifikací funguje jako štítky, používá Golgiho aparát tuto informaci v transface, aby zajistil, že nově změněné lipidy a proteiny skončí na správném místě určení. Můžete si to představit jako poštovní razítko balíků s adresními štítky a další přepravní pokyny pro zpracovatele pošty.

Golgiho tělo roztřídí náklad na základě těchto štítků a vhodným způsobem načte lipidy a proteiny transportéry vezikul, připraveno k odeslání.

Mnoho změn, ke kterým dochází v cisternách Golgiho aparátu, je posttranslační úpravy.

Jedná se o změny provedené v proteinech poté, co byl protein již vytvořen a složen. Abyste to pochopili, budete muset cestovat zpět ve schématu syntézy bílkovin.

Uvnitř jádra každé buňky je DNA, která funguje jako plán pro vytváření biomolekul, jako jsou proteiny. Celá sada DNA, nazvaný lidský genom, obsahuje jak nekódující DNA, tak proteiny kódující geny. Informace obsažené v každém kódujícím genu poskytují pokyny pro vytváření řetězců aminokyselin.

Nakonec se tyto řetězce skládají do funkčních proteinů.

To se však neděje v měřítku jedna ku jedné. Jelikož existuje více lidských proteinů než genů kódujících genom, musí mít každý gen schopnost produkovat více proteinů.

Přemýšlejte o tom takto: pokud vědci odhadnou, že existuje asi 25 000 lidí geny a více než 1 milion lidských proteinů, to znamená, že lidé potřebují více než 40krát více proteinů, než mají jednotlivé geny.

Řešením pro vytváření tolika proteinů z tak relativně malé sady genů je posttranslační modifikace.

Jedná se o proces, kterým buňka provádí chemické úpravy nově vytvořených proteinů (a starších proteinů) jindy), aby se změnilo to, co protein dělá, kde se nachází a jak interaguje s ostatními molekuly.

Existuje několik běžných typů posttranslačních modifikací. Patří mezi ně fosforylace, glykosylace, methylace, acetylace a lipidace.

• Fosforylace: přidává k proteinu fosfátovou skupinu. Tato modifikace obvykle ovlivňuje buněčné procesy související s buněčným růstem a buněčnou signalizací.

• Glykosylace: nastane, když buňka přidá k proteinu skupinu cukru. Tato modifikace je obzvláště důležitá pro proteiny určené pro plazmatickou membránu buňky nebo pro vylučované proteiny, které se vinou mimo buňku.

• Methylace: přidává k proteinu methylovou skupinu. Tato modifikace je dobře známá epigenetický regulátor. To v podstatě znamená, že methylace může zapnout nebo vypnout vliv genu. Například lidé, kteří zažijí rozsáhlé trauma, jako je hladomor, předávají svým dětem genetické změny, které jim pomohou přežít budoucí nedostatek potravin. Jedním z nejběžnějších způsobů přenosu těchto změn z jedné generace na druhou je methylace bílkovin.

• Acetylace: přidává k proteinu acetylovou skupinu. Role této úpravy není vědcům zcela jasná. Vědí však, že je to běžná modifikace pro histony, což jsou proteiny, které působí jako cívky pro DNA.

• Lipidace: přidává lipidy k proteinu. Díky tomu je protein více odolný proti vodě nebo hydrofobní a je velmi užitečný pro proteiny, které jsou součástí membrán.

Posttranslační modifikace umožňuje buňce vybudovat širokou škálu proteinů pomocí relativně malého počtu genů. Tyto modifikace mění způsob, jakým se proteiny chovají, a proto ovlivňují celkovou funkci buněk. Například mohou zvyšovat nebo snižovat buněčné procesy, jako je buněčný růst, buněčná smrt a buněčná signalizace.

Některé posttranslační úpravy ovlivňují buněčné funkce související s lidskými chorobami, takže je třeba zjistit, jak a proč dochází k úpravám, může vědcům pomoci vyvinout léky nebo jiné způsoby léčby tohoto zdraví podmínky.

Jakmile modifikované proteiny a lipidy dosáhnou transface, jsou připraveny k třídění a nakládání do transportních vezikul, které je přenesou do jejich konečných cílů v buňce. K tomu se tělo Golgi spoléhá na ty úpravy, které fungují jako štítky a říkají organelle, kam má odeslat náklad.

Golgiho aparát načte tříděný náklad do transportérů vezikul, které se uvolní z těla Golgiho a cestují do konečného cíle, aby doručily náklad.

A váček zní to komplexně, ale je to prostě kapka tekutiny obklopená membránou, která chrání náklad během vezikulárního transportu. U Golgiho aparátu existují tři typy transportních vezikul: exocytotický vezikuly, sekretářka vezikuly a lysozomální vezikuly.

Exocytotické i sekreční vezikuly pohlcují náklad a přesouvají jej do buněčné membrány, aby se uvolnily mimo buňku.

Tam se váček spojí s membránou a uvolní náklad mimo buňku póry v membráně. Někdy se to stane okamžitě po připojení k buněčná membrána. Jindy se transportní vezikul zakotví v buněčné membráně a poté visí ven a před uvolněním nákladu čeká na signály z vnějšku buňky.

Dobrým příkladem nákladu exocytotických vezikul je protilátka aktivovaná imunitním systémem, která potřebuje opustit buňku, aby mohla vykonávat svou práci v boji proti patogenům. Neurotransmitery, jako je adrenalin, jsou typem molekuly, které se spoléhají na sekreční vezikuly.

Tyto molekuly fungují jako signály, které pomáhají koordinovat reakci na hrozbu, například během „boje nebo letu“.

Lysozomální transportní vezikuly přesouvají náklad do lysozom, což je recyklační centrum buňky. Tento náklad je obecně poškozený nebo starý, proto ho lysosom oddělí na části a degraduje nežádoucí součásti.

Golgiho tělo je bezpochyby komplexní a zralá oblast pro pokračující výzkum. Ve skutečnosti, i když byl Golgi poprvé viděn v roce 1897, vědci stále pracují na modelu, který plně vysvětluje, jak funguje Golgiho aparát.

Jednou z oblastí debaty je, jak přesně se náklad pohybuje od cis tváře k trans face.

Někteří vědci si myslí, že vezikuly přepravují náklad z jednoho cisternového vaku do druhého. Jiní vědci si myslí, že se cisterny samy pohybují, dospívají, když se pohybují z cis-komory do trans-komory a nesou s sebou náklad.

Ten druhý je model zrání.