Golgi aparaat: funktsioon, struktuur (analoogia ja skeemiga)

Enamik inimesi on loonud teadusmesside või klassiruumide teadusprojekti jaoks rakumudeli ja vähesed eukarüootne rakk komponente on sama huvitav vaadata või ehitada kui Golgi aparaat.

Erinevalt paljudest organellid, millel on tavaliselt ühtlasem ja sageli ümar kuju, on Golgi aparaat - seda nimetatakse ka Golgi kompleksiks, Golgi kehaks või isegi lihtsalt Golgiks - seeria lamedatest ketastest või kottidest, mis on kokku pandud.

Juhusliku vaatleja jaoks näeb Golgi aparaat välja nagu linnulennult rägastik või võib-olla isegi tükk lintkompvekke.

See huvitav struktuur aitab Golgi aparaadil oma rolli osana endomembraansüsteem, mis koosneb Golgi kehast ja mõnest teisest organellist, sealhulgas lüsosoomid ja endoplasmaatiline retikulum.

Need organellid ühinevad, muutes, pakkides ja transportides rakkude olulist sisu, näiteks lipiide ja valke.

Golgi aparaatide analoogia: Golgi aparaati nimetatakse mõnikord raku pakkimisettevõtteks või postkontoriks, kuna see võtab vastu molekule ja muudab muutusi neile siis sorteeritakse ja adresseeritakse need molekulid transportimiseks raku teistesse piirkondadesse, täpselt nagu postkontor kirjade ja pakkidega.

instagram story viewer

Golgi aparaadi struktuur on selle funktsiooni jaoks ülioluline.

Kõiki organelli moodustamiseks kokku pandud lamedaid membraankotte nimetatakse tsisternae. Enamikus organismides on neid kettaid neli kuni kaheksa, kuid mõnel organismil võib ühes Golgi kehas olla kuni 60 tsisterna. Iga koti vahelised ruumid on sama olulised kui kotid ise.

Need ruumid on Golgi aparaat " luumen.

Teadlased jagavad Golgi keha kolmeks osaks: endoplasmaatilise retikulumi lähedal asuvad tsisternaed cis sektsioon; cisternae endoplasmaatilisest retikulumist kaugel, mis on tõlk sektsioon; ja keskmised tsisternaed, mida nimetatakse mediaalne sektsioon.

Need sildid on olulised Golgi aparaadi töö mõistmiseks, kuna Golgi keha äärmised küljed ehk võrgud täidavad väga erinevaid funktsioone.

Kui mõtlete Golgi aparaadist kui raku pakkimisettevõttest, saate visualiseerida cis-külje või cis-näo kui Golgi vastuvõtudoki. Siin võtab Golgi aparaat endoplasmaatilisest retikulumist saadetud lasti läbi spetsiaalsete vedelikukandjate kaudu.

Vastaskülg, mida nimetatakse trans-näoks, on Golgi keha laevatokk.

Pärast sorteerimist ja pakkimist vabastab Golgi aparaat valke ja lipiidid trans-näost.

Organell laadib valgu või lipiidide lasti sisse vesiikulite transportöörid, mis tärkab Golgi juurest, mis on ette nähtud raku teistesse kohtadesse. Näiteks võib osa lasti minna lüsosoomi ringlusse ja lagundamiseks.

Muu rakk võib pärast raku plasmamembraanile saatmist isegi rakust välja kerida.

Rakk tsütoskelett, mis on struktuurvalkude maatriks, mis annavad rakule kuju ja aitavad selle sisu korrastada, ankurdab Golgi keha endoplasmaatilise retikulumi ja raku lähedal tuum.

Kuna need organellid loovad koostöös olulisi biomolekule, näiteks valke ja lipiide, on neil otstarbekas rajada pood üksteise lähedusse.

Osa tsütoskeleti valkudest, nn mikrotuubulid, käituvad nagu raudteed nende organellide vahel, aga ka muudes rakus paiknevates kohtades. See muudab transpordi vesiikulite jaoks lihtsaks lasti liikumise rakkudes organellide vahel ja nende lõppsihtkohta.

Golgis toimuv on Golgi aparaadi peamine töö, mis toimub lasti vastuvõtmise kaudu cis-näol ja selle uuesti väljavõtmisel põikipinnal. Selle funktsiooni liikumapanevat jõudu juhivad ka valgud.

Golgi keha erinevates kambrites asuvad tsisternaekotid sisaldavad spetsiaalset valkude klassi, mida nimetatakse ensüümid. Igas kotikeses olevad spetsiifilised ensüümid võimaldavad sellel modifitseerida lipiide ja valke, kui need läbivad cis-nägu mediaalse sektsiooni kaudu, et minna läbi näo.

Need tsisternae kotikeste erinevate ensüümide poolt tehtud modifikatsioonid muudavad modifitseeritud biomolekulide tulemusi tohutult. Mõnikord aitavad modifikatsioonid muuta molekulid funktsionaalseteks ja suutvat oma tööd teha.

Muul ajal toimivad modifikatsioonid nagu sildid, mis teatavad Golgi aparaadi laevakeskusele biomolekulide lõppsihtkohast.

Need modifikatsioonid mõjutavad valkude ja lipiidide struktuuri. Näiteks võivad ensüümid eemaldada suhkru külgahelad või lisada lastile suhkru-, rasvhappe- või fosfaatrühmi.

•••Teadmine

Igas tsisternas esinevad spetsiifilised ensüümid määravad kindlaks, millised modifikatsioonid nendes tsisternkottides toimuvad. Näiteks üks modifikatsioon lõhustab suhkrumannoosi. Tavaliselt toimub see varasemates cis või mediaalsetes kambrites, lähtudes seal leiduvatest ensüümidest.

Teine modifikatsioon lisab suhkrugalaktoosi või sulfaatrühma biomolekulid. See juhtub tavaliselt lasti reisi lõpus läbi Golgi keha trans-sektsioonis.

Kuna paljud modifikatsioonid toimivad nagu sildid, kasutab Golgi aparaat seda teavet põikipinnal, et tagada äsja muutunud lipiidide ja valkude sulgemine õigesse sihtkohta. Võite seda ette kujutada, nagu postkontor tembeldaks postikäsitlejatele pakke aadressisiltide ja muude saatmisjuhistega.

Golgi keha sorteerib lasti nende siltide põhjal ning laadib lipiidid ja valgud sobivasse vesiikulite transportöörid, valmis välja saatma.

Paljud muudatused, mis toimuvad Golgi aparaadi tsisternaarides, on tõlkimisjärgsed muudatused.

Need on muutused valkudes pärast valgu ehitamist ja voltimist. Selle mõtestamiseks peate valgusünteesi skeemis liikuma tagasi.

Iga raku tuuma sees on DNA, mis toimib nagu biomolekulide nagu valkude ehitamise plaan. Täielik komplekt DNA, mida nimetatakse inimese genoomsisaldab nii mittekodeerivat DNA-d kui ka valke kodeerivaid geene. Igas kodeerivas geenis sisalduv teave annab juhised aminohapete ahelate loomiseks.

Lõpuks murduvad need ahelad funktsionaalseteks valkudeks.

See ei toimu siiski üks-ühele skaalal. Kuna inimvalke on nii, palju rohkem, kui genoomis on kodeerivaid geene, peab igal geenil olema võime toota mitut valku.

Mõelge sellele nii: kui teadlaste hinnangul on inimesi umbes 25 000 geenid ja üle ühe miljoni inimvalgu, see tähendab, et inimene vajab rohkem kui 40 korda rohkem valke, kui neil on individuaalseid geene.

Sellise suhteliselt väikese geenikomplekti nii paljude valkude ehitamise lahendus on posttranslatsiooniline modifikatsioon.

See on protsess, mille käigus rakk muudab äsja moodustatud valke (ja vanemaid valke) keemiliselt muul ajal), et muuta valgu toimimist, lokaliseerumist ja suhtlemist teistega molekulid.

Tõlkimisjärgseid muudatusi on mõned levinumad tüübid. Nende hulka kuuluvad fosforüülimine, glükosüülimine, metüülimine, atsetüülimine ja lipideerimine.

• Fosforüülimine: lisab valgule fosfaatrühma. See modifikatsioon mõjutab tavaliselt rakkude kasvu ja raku signaalimisega seotud rakuprotsesse.

• Glükosüülimine: tekib siis, kui rakk lisab valgule suhkrurühma. See modifikatsioon on eriti oluline valkude jaoks, mis on ette nähtud raku plasmamembraanile, või sekreteeritavate valkude jaoks, mis kerivad rakust väljapoole.

• Metüülimine: lisab valgule metüülrühma. See modifikatsioon on tuntud epigeneetiline regulaator. See tähendab põhimõtteliselt, et metüülimine võib geeni mõju sisse või välja lülitada. Näiteks annavad inimesed, kes kogevad ulatuslikku traumat, näiteks nälga, oma lastele geneetilisi muutusi, et aidata neil tulevikus toidupuudusest üle elada. Üks levinumaid viise nende muutuste ühelt põlvkonnalt teisele edastamiseks on valkude metüülimine.

• Atsetüülimine: lisab valgule atsetüülrühma. Selle modifikatsiooni roll pole teadlastele täiesti selge. Kuid nad teavad, et see on tavaline modifikatsioon histoonid, mis on valgud, mis toimivad DNA poolidena.

• Lipiidimine: lisab valgule lipiide. See muudab valgu veele vastandlikumaks ehk hüdrofoobseks ja on väga kasulik membraanide hulka kuuluvate valkude puhul.

Translatsioonijärgne modifikatsioon võimaldab rakul suhteliselt väikese hulga geenide abil ehitada väga erinevaid valke. Need modifikatsioonid muudavad valkude käitumist ja mõjutavad seetõttu rakkude üldist funktsiooni. Näiteks võivad need suurendada või vähendada rakuprotsesse, näiteks rakkude kasvu, rakusurma ja rakkude signaalimist.

Mõned translatsioonijärgsed modifikatsioonid mõjutavad inimese haigustega seotud rakufunktsioone, seega tuleb välja mõelda, kuidas ja kuidas miks muutused toimuvad, võib aidata teadlastel välja töötada ravimeid või muid ravimeetodeid selle tervise jaoks tingimused.

Kui modifitseeritud valgud ja lipiidid jõuavad transpoonini, on nad valmis sorteerimiseks ja laadimiseks transpordipõiekestesse, mis transpordivad need rakus oma lõppsihtkohta. Selleks tugineb Golgi keha nendele modifikatsioonidele, mis toimivad siltidena, öeldes organellile, kuhu lasti saata.

Golgi aparaat laadib sorteeritud lasti vesiikulitransportööridesse, mis põrkavad maha Golgi kerest ja suunduvad lasti toimetamiseks lõppsihtkohta.

A vesiikul kõlab keerukalt, kuid see on lihtsalt membraaniga ümbritsetud vedeliku rant, mis kaitseb lasti vesikulaarse transpordi ajal. Golgi aparaadi jaoks on transpordi vesiikulid kolme tüüpi: eksotsütootiline vesiikulid, sekretär vesiikulid ja lüsosomaalne vesiikulid.

Nii eksotsütootilised kui sekretoorsed vesiikulid neelavad lasti ja viivad selle rakumembraanile, et vabaneda rakust väljaspool.

Seal sulandub vesiikul membraaniga ja vabastab rakust membraani pooride kaudu rakust väljapoole. Mõnikord juhtub see kohe pärast teleri dokkimist rakumembraan. Muul ajal dokkib transpordipõieke rakumembraani juurde ja hangub siis, oodates enne lasti vabastamist signaale rakust väljastpoolt.

Hea näide eksotsütootilise vesiikulilaadungi kohta on immuunsüsteemi poolt aktiveeritud antikeha, mis peab patogeenide vastu võitlemiseks oma ülesandest rakust lahkuma. Neurotransmitterid, nagu adrenaliin, on teatud tüüpi molekulid, mis toetuvad sekretoorsetele vesiikulitele.

Need molekulid toimivad nagu signaalid, mis aitavad koordineerida ohule reageerimist, näiteks "võitluse või põgenemise" ajal.

Lüsosomaalsed transpordipõiekesed liigutavad lasti Iisraeli lüsosoom, mis on raku taaskasutuskeskus. See lasti on tavaliselt kahjustatud või vana, nii et lüsosoom eemaldab selle osade jaoks ja halvendab soovimatuid komponente.

Golgi keha on kahtlemata keeruline ja küps ala jätkuvateks uuringuteks. Ehkki Golgit nähti esmakordselt 1897. aastal, töötavad teadlased endiselt mudeli kallal, mis selgitab täielikult Golgi aparaadi toimimist.

Üks arutelu valdkond on see, kuidas täpselt veos liigub cis-pinnalt trans-näole.

Mõned teadlased arvavad, et vesiikulid kannavad lasti ühest tsisterna kotist teise. Teised teadlased arvavad, et tsisternad ise liiguvad, küpsed, kui nad liiguvad cis-sektsioonist trans-sektsiooni ja kannavad lasti endaga kaasas.

Viimane on küpsemise mudel.