Golgi-laite: Toiminto, rakenne (analogian ja kaavion kanssa)

Useimmat ihmiset ovat rakentaneet solumallin tiedemessuille tai luokkahuoneen tiedeprojektille, ja harvat eukaryoottinen solu komponentit ovat yhtä mielenkiintoisia tarkastella tai rakentaa kuin Golgin laite.

Toisin kuin monet organellit, jolla on yleensä yhtenäisempiä ja usein pyöreitä muotoja, Golgi-laite - jota kutsutaan myös Golgi-kompleksiksi, Golgi-rungoksi tai jopa vain Golgiksi - on sarja tasaisia ​​levyjä tai pusseja, jotka on pinottu yhteen.

Satunnaiselle tarkkailijalle Golgi-laite näyttää kuin lintuperspektiivi sokkelosta tai ehkä pala pala karkkia.

Tämä mielenkiintoinen rakenne auttaa Golgi-laitetta sen roolissa osana endomembraanijärjestelmä, joka käsittää Golgin rungon ja muutamia muita organelleja, mukaan lukien lysosomit ja endoplasminen verkkokalvo.

Nämä organellit yhdistyvät toisiinsa muuttamaan, pakkaamaan ja kuljettamaan tärkeitä solusisältöjä, kuten lipidejä ja proteiineja.

Golgin laitteiden analogia: Golgi-laitteistoa kutsutaan joskus solun pakkauslaitokseksi tai postitoimistoksi, koska se vastaanottaa molekyylejä ja tekee muutoksia heille sitten lajitellaan ja osoitetaan nämä molekyylit kuljetettaviksi solun muille alueille, aivan kuten posti tekee kirjeillä ja paketeilla.

instagram story viewer

Golgi-laitteen rakenne on ratkaiseva sen toiminnalle.

Kutakin tasaista kalvopussia, joka pinotaan yhteen muodostamaan organelle, kutsutaan cisternae. Useimmissa organismeissa näitä levyjä on neljä tai kahdeksan, mutta joillakin organismeilla voi olla jopa 60 sisternaa yhdessä Golgi-kehossa. Jokaisen pussin välit ovat yhtä tärkeitä kuin itse pussit.

Nämä tilat ovat Golgin laite ' ontelo.

Tutkijat jakavat Golgi-ruumiin kolmeen osaan: cisternae lähellä endoplasman verkkokalvoa, joka on IVY lokero; cisternae kaukana endoplasmisesta verkkokerroksesta, joka on kään lokero; ja keskimmäiset cisternae, kutsutaan mediaalinen lokero.

Nämä tarrat ovat tärkeitä Golgi-laitteen toiminnan ymmärtämiselle, koska Golgi-kehon uloimmat sivut tai verkot suorittavat hyvin erilaisia ​​toimintoja.

Jos ajattelet Golgi-laitetta solun pakkauslaitoksena, voit visualisoida cis-puolen tai cis-kasvot Golgin vastaanottolaituriksi. Tässä Golgin laite ottaa vastaan ​​lastin, joka lähetetään endoplasmisesta verkkokalvosta erityisten kuljettimien kautta, joita kutsutaan vesikkeleiksi.

Vastakkaisella puolella, jota kutsutaan trans-kasvoksi, on Golgi-ruumiin kuljetuslaituri.

Lajittelun ja pakkaamisen jälkeen Golgi-laite vapauttaa proteiineja ja lipidit trans-kasvoista.

Organelli lataa proteiini- tai lipidirastin rakkuloiden kuljettajat, joka sieppaa Golgista, tarkoitettu muihin solun paikkoihin. Esimerkiksi osa lastista voi mennä lysosomiin kierrätystä ja hajoamista varten.

Muu lasti saattaa jopa purkautua solun ulkopuolelle sen jälkeen, kun se on kuljetettu solun plasmakalvolle.

Solun sytoskeleton, joka on matriisi rakenteellisia proteiineja, jotka antavat solulle muodon ja auttavat organisoimaan sen sisältöä, ankkuroi Golgi-rungon paikalleen lähellä endoplasman verkkokerrosta ja solua ydin.

Koska nämä organellit rakentavat yhdessä tärkeiden biomolekyylien, kuten proteiinien ja lipidien, rakentamisen, on järkevää, että ne perustavat myymälän läheisyyteen.

Jotkut sytoskeletonin proteiineista, kutsutaan mikrotubulukset, toimivat kuin rautatie näiden organellien välillä sekä muissa paikoissa solussa. Tämä helpottaa kuljetusvesikkeleiden kuljettamista lastilla organellien välillä ja niiden lopullisiin kohteisiin solussa.

Se, mitä tapahtuu Golgissa, välillä lastin vastaanottamisen cis-pintaan ja sen lähettämisen uudelleen poikittaispinnalle, on eräs Golgi-laitteen tärkeimmistä töistä. Tämän toiminnan liikkeellepanevaa voimaa ohjaavat myös proteiinit.

Golgi-ruumiin eri osastoissa olevat säkkipussit sisältävät erityisen luokan proteiineja, joita kutsutaan entsyymit. Kussakin pussissa olevat spesifiset entsyymit mahdollistavat sen modifioida lipidit ja proteiinit, kun ne kulkevat cis-pinnalta mediaalisen osaston läpi matkalla pintaan.

Nämä modifikaatiot, joita eri entsyymit suorittavat cisternae-pusseissa, vaikuttavat valtavasti muokattujen biomolekyylien tuloksiin. Joskus modifikaatiot auttavat molekyylejä toimimaan ja kykeneviksi tekemään työnsä.

Muina aikoina muutokset toimivat kuten tarrat, jotka ilmoittavat Golgin laitteiden lähetyskeskukselle biomolekyylien lopullisesta määränpäästä.

Nämä modifikaatiot vaikuttavat proteiinien ja lipidien rakenteeseen. Esimerkiksi entsyymit saattavat poistaa sokerin sivuketjut tai lisätä lastiin sokeri-, rasvahappo- tai fosfaattiryhmiä.

•••Tutkiminen

Kussakin sisterna-alueella olevat spesifiset entsyymit määräävät, mitä muutoksia näissä säiliöpusseissa tapahtuu. Esimerkiksi yksi modifikaatio pilkkoo sokerimannoosin. Tämä tapahtuu yleensä aikaisemmissa cis- tai mediaalisissa osastoissa siellä olevien entsyymien perusteella.

Toinen modifikaatio lisää sokerigalaktoosin tai sulfaattiryhmän biomolekyylit. Tämä tapahtuu yleensä lähellä rahdin matkan loppua Golgi-kehon läpi kuljetusosastossa.

Koska monet modifikaatioista toimivat kuin etiketit, Golgi-laite käyttää tätä tietoa poikkipinnalla varmistaakseen, että uudet muutetut lipidit ja proteiinit purkautuvat oikeaan määränpäähän. Voitte kuvitella tämän postin leimaamalla paketteja osoitetarroilla ja muilla toimitusohjeilla postinkäsittelijöille.

Golgin runko lajittelee lastin näiden etikettien perusteella ja lataa lipidit ja proteiinit sopiviin rakkuloiden kuljettajat, valmis lähetettäväksi.

Monet muutoksista, jotka tapahtuvat Golgi-laitteen sisäkkeissä, ovat translaation jälkeiset muutokset.

Nämä ovat muutoksia proteiineihin sen jälkeen kun proteiini on jo rakennettu ja taitettu. Tämän ymmärtämiseksi sinun on matkustettava taaksepäin proteiinisynteesikaaviossa.

Jokaisen solun ytimen sisällä on DNA, joka toimii kuin suunnitelma biomolekyylien kuten proteiinien rakentamiseksi. Täydellinen sarja DNA, soitti ihmisen genomi, sisältää sekä ei-koodaavaa DNA: ta että proteiineja koodaavia geenejä. Kunkin koodaavan geenin sisältämät tiedot antavat ohjeet aminohappoketjujen rakentamiseksi.

Lopulta nämä ketjut taittuvat toiminnallisiksi proteiineiksi.

Tätä ei kuitenkaan tapahdu yksi kerrallaan. Koska ihmisen proteiineja on niin, paljon enemmän kuin genomissa koodaavia geenejä, jokaisella geenillä on oltava kyky tuottaa useita proteiineja.

Ajattele sitä tällä tavalla: jos tutkijat arvioivat, että ihmisiä on noin 25 000 geenit ja yli miljoona ihmisen proteiinia, mikä tarkoittaa, että ihmiset tarvitsevat yli 40 kertaa enemmän proteiineja kuin heillä on yksittäisiä geenejä.

Ratkaisu rakentaa niin monta proteiinia tällaisesta suhteellisen pienestä geenijoukosta on posttranslaatiomodifikaatio.

Tämä on prosessi, jolla solu tekee kemiallisia modifikaatioita uusiin proteiineihin (ja vanhempiin proteiineihin) muina aikoina) sen muuttamiseksi, mitä proteiini tekee, missä se lokalisoituu ja miten se on vuorovaikutuksessa muiden kanssa molekyylejä.

Käännöksen jälkeisiä modifikaatioita on muutamia yleisiä. Näitä ovat fosforylaatio, glykosylaatio, metylaatio, asetylointi ja lipidaatio.

• Fosforylaatio: lisää fosfaattiryhmän proteiiniin. Tämä muutos vaikuttaa yleensä soluprosesseihin, jotka liittyvät solujen kasvuun ja solun signalointiin.

• Glykosylaatio: tapahtuu, kun solu lisää sokeriryhmän proteiiniin. Tämä muunnos on erityisen tärkeä proteiineille, jotka on tarkoitettu solun plasmamembraanille, tai erittyville proteiineille, jotka purkautuvat solun ulkopuolelle.

• Metylointi: lisää metyyliryhmän proteiiniin. Tämä muunnos on hyvin tunnettu epigeneettinen säädin. Tämä tarkoittaa periaatteessa metylointia, joka voi muuttaa geenin vaikutuksen päälle tai pois. Esimerkiksi laajamittaisen trauman, kuten nälänhädän, kokevat ihmiset välittävät geneettisiä muutoksia lapsilleen auttaakseen heitä selviytymään tulevasta ruokapulasta. Yksi yleisimmistä tavoista siirtää nämä muutokset sukupolvesta toiseen on proteiinimetylaatio.

• Asetylointi: lisää asetyyliryhmän proteiiniin. Tämän muutoksen rooli ei ole täysin selvä tutkijoille. He tietävät kuitenkin, että se on yleinen muunnos histonit, jotka ovat proteiineja, jotka toimivat DNA: n keloina.

• Rasvanpoisto: lisää lipidejä proteiiniin. Tämä tekee proteiinista enemmän vastustettua vettä tai hydrofobista ja on erittäin hyödyllinen proteiineille, jotka ovat osa kalvoja.

Translaation jälkeinen modifikaatio antaa solulle mahdollisuuden rakentaa laaja valikoima proteiineja suhteellisen pienellä määrällä geenejä. Nämä modifikaatiot muuttavat proteiinien käyttäytymistä ja vaikuttavat siten solujen yleiseen toimintaan. Ne voivat esimerkiksi lisätä tai vähentää soluprosesseja, kuten solukasvua, solukuolemaa ja solusignalointia.

Jotkut translaation jälkeiset modifikaatiot vaikuttavat ihmisen sairauksiin liittyviin solutoimintoihin, joten selvittää miten ja miten miksi muutokset tapahtuvat, voi auttaa tutkijoita kehittämään lääkkeitä tai muita hoitoja näille terveydelle olosuhteissa.

Kun modifioidut proteiinit ja lipidit saavuttavat transpinnan, ne ovat valmiita lajittelemaan ja lataamaan kuljetusvesikkeleihin, jotka kuljettavat ne lopullisiin määränpäihinsä solussa. Tätä varten Golgin runko luottaa niihin muutoksiin, jotka toimivat etiketteinä ja kertovat organelle, mihin lastit lähetetään.

Golgin laite lataa lajitellun lastin rakkulankuljettimiin, jotka lähtevät Golgin ruumiista ja matkustavat lopulliseen määränpäähän toimittamaan lastin.

A vesikkeli kuulostaa monimutkaiselta, mutta se on yksinkertaisesti kalvon ympäröimä nestehelmi, joka suojaa lastia vesikkelikuljetuksen aikana. Golgi-laitteistoa varten on kolmenlaisia ​​kuljetusvesikkeleitä: eksosytoottinen rakkulat, sihteeri rakkulat ja lysosomaalinen rakkulat.

Sekä eksosytoottiset että eritysrakkulat imevät lastin ja siirtävät sen solukalvoon vapautumista varten solun ulkopuolella.

Siellä vesikkeli sulautuu kalvon kanssa ja vapauttaa lastin solun ulkopuolella kalvossa olevan huokosen kautta. Joskus tämä tapahtuu heti telakoituna solukalvo. Muina aikoina kuljetusvesikkeli telakoituu solukalvolla ja ripustuu sitten odottamaan solun ulkopuolelta tulevia signaaleja ennen lastin vapauttamista.

Hyvä esimerkki eksosytoottisesta rakkulalastista on immuunijärjestelmän aktivoima vasta-aine, jonka on poistuttava solusta voidakseen suorittaa taistelun taudinaiheuttajien torjumiseksi. Neurotransmitterit, kuten adrenaliini, ovat erään tyyppisiä molekyylejä, jotka luottavat eritysrakkuloihin.

Nämä molekyylit toimivat kuin signaalit auttaakseen koordinoimaan vastausta uhkaan, kuten "taistelun tai pakenemisen" aikana.

Lysosomaaliset kuljetusvesikkelit siirtävät lastin lysosomi, joka on solun kierrätyskeskus. Tämä lasti on yleensä vaurioitunut tai vanha, joten lysosomi riisuu sen osiksi ja hajottaa ei-toivotut komponentit.

Golgin ruumis on epäilemättä monimutkainen ja kypsä alue jatkuvalle tutkimukselle. Itse asiassa, vaikka Golgi nähtiin ensimmäisen kerran vuonna 1897, tutkijat työskentelevät edelleen mallin parissa, joka selittää täysin Golgin laitteen toiminnan.

Yksi keskustelun alue on, kuinka rahti liikkuu tarkasti cis-pinnasta poikittaispintaan.

Jotkut tutkijat ajattelevat, että rakkulat kuljettavat lastin cisterna-pussista toiseen. Muut tutkijat ajattelevat, että cisternae itse liikkuu, kypsyy siirtyessään cis-osastosta trans-osastoon ja kuljettaa lastia mukanaan.

Jälkimmäinen on kypsymismalli.