Golgijev aparat: funkcija, struktura (s analogijom i dijagramom)

Većina ljudi izgradila je model stanica za sajam znanosti ili znanstveni projekt u učionici, a malo ih je eukariotska stanica komponente je jednako zanimljivo pogledati ili izraditi kao i Golgijev aparat.

Za razliku od mnogih organele, koji obično imaju ujednačenije i često okrugle oblike, Golgijev aparat - također nazvan Golgijev kompleks, Golgijevo tijelo ili čak samo Golgi - niz je ravnih diskova ili vrećica složenih zajedno.

Slučajnom promatraču Golgijev aparat izgleda poput ptičje perspektive labirinta ili možda čak i komada slatkiša s vrpcom.

Ova zanimljiva struktura pomaže Golgijevom aparatu svojom ulogom u endomembranski sustav, koja obuhvaća Golgijevo tijelo i nekoliko drugih organela, uključujući i lizosomi i endoplazmatski retikulum.

Te se organele udružuju kako bi promijenile, spakirale i prenijele važan stanični sadržaj, poput lipida i proteina.

Analogija s Golgijevim aparatom: Golgijev aparat se ponekad naziva pogonom za pakiranje ili poštom stanice jer prima molekule i vrši promjene njima potom sortira i obraća te molekule za transport u druga područja stanice, baš kao što to čini pošta s pismima i paketima.

instagram story viewer

Struktura Golgijevog aparata presudna je za njegovu funkciju.

Pozvane su sve ravne vrećice membrane koje se slažu zajedno da bi stvorile organelu cisterne. U većini organizama postoji četiri do osam ovih diskova, ali neki organizmi mogu imati do 60 cisterna u jednom Golgijevom tijelu. Prostori između svake vrećice jednako su važni kao i same vrećice.

Ti su prostori Golgijev aparat ' lumen.

Znanstvenici dijele Golgijevo tijelo na tri dijela: cisterne blizu endoplazmatskog retikuluma, koji je cis odjeljak; cisterne daleko od endoplazmatskog retikuluma, koji je trans odjeljak; i srednje cisterne, zvane medijalni odjeljak.

Te su oznake važne za razumijevanje načina na koji Golgijev aparat djeluje, jer najudaljenije strane ili mreže Golgijevog tijela izvode vrlo različite funkcije.

Ako Golgijev aparat mislite kao pogon za pakiranje ćelije, možete vizualizirati cis stranu ili cis lice kao Golgijev prihvatni dok. Ovdje Golgijev aparat uzima teret poslan iz endoplazmatskog retikuluma kroz posebne transportere zvane vezikule.

Suprotna strana, nazvana poprečno lice, je brod za pristajanje Golgijevog tijela.

Nakon sortiranja i pakiranja, Golgijev aparat oslobađa proteine ​​i lipidi s trans lica.

Organela ukrcava protein ili lipidni teret prijenosnici vezikula, koji pupaju od Golgija, namijenjenog drugim mjestima u ćeliji. Na primjer, neki teret može otići u lizosom radi recikliranja i razgradnje.

Ostali teret mogao bi čak i namotati izvan stanice nakon otpreme na staničnu plazemsku membranu.

Ćelije citoskelet, koja je matrica strukturnih bjelančevina koje stanici daju oblik i pomažu joj organizirati sadržaj, usidrava Golgijevo tijelo na mjestu blizu endoplazmatskog retikuluma i stanice jezgra.

Budući da ove organele zajedno rade na stvaranju važnih biomolekula, poput proteina i lipida, logično je da uspostave trgovinu u neposrednoj blizini jedne druge.

Neki od proteina u citoskeletonu, tzv mikrotubule, ponašaju se poput željezničkih pruga između ovih organela, kao i drugih mjesta unutar ćelije. To prometnim vezikulama olakšava premještanje tereta između organela i do krajnjih odredišta u ćeliji.

Ono što se događa na Golgiju između primanja tereta na cis čelu i ponovne isporuke na transparentu, glavno je djelo Golgijevog aparata. Pokretačku snagu ove funkcije pokreću i proteini.

Vrećice cisterni u raznim odjeljcima Golgijeva tijela sadrže posebnu klasu proteina tzv enzimi. Specifični enzimi u svakoj vrećici omogućuju joj modificiranje lipida i proteina dok prolaze iz cis-lica kroz medijalni odjeljak na putu do trans-lica.

Te modifikacije koje izvode različiti enzimi u vrećicama cisterni čine veliku razliku u rezultatima modificiranih biomolekula. Ponekad modifikacije pomažu molekulama učiniti funkcionalnima i sposobnima raditi svoj posao.

U drugim slučajevima, preinake djeluju poput naljepnica koje obavještavaju centar za otpremu Golgijevih aparata o konačnom odredištu biomolekula.

Te modifikacije utječu na strukturu bjelančevina i lipida. Na primjer, enzimi mogu ukloniti bočne lance šećera ili dodati šećer, masne kiseline ili fosfatne skupine u teret.

•••Znanstveno

Specifični enzimi prisutni u svakoj cisterni određuju koje se modifikacije događaju u tim vrećicama cisterni. Na primjer, jedna modifikacija cijepa šećernu manozu. To se obično događa u ranijim cis ili medijalnim odjeljcima, na temelju tamo prisutnih enzima.

Druga modifikacija dodaje šećernu galaktozu ili sulfatnu skupinu biomolekule. To se općenito događa pred kraj putovanja tereta kroz Golgijevo tijelo u trans pretincu.

Budući da se mnoge preinake ponašaju poput naljepnica, Golgijev aparat koristi te podatke na površini kako bi osigurao da novo promijenjeni lipidi i proteini završe na pravom odredištu. Možete to zamisliti poput poštanskog pakovanja s poštanskim markama s naljepnicama s adresama i ostalim uputama za otpremu pošiljatelja.

Golgijevo tijelo sortira teret na temelju tih naljepnica i učitava lipide i proteine ​​u odgovarajuće prijenosnici vezikula, spreman za otpremu.

Mnoge su promjene koje se događaju u cisternama Golgijevog aparata post-translacijske modifikacije.

To su promjene na proteinima nakon što je protein već izgrađen i presavijen. Da biste to razumjeli, morat ćete putovati unatrag u shemi sinteze proteina.

Unutar jezgre svake stanice nalazi se DNA koja djeluje poput nacrta za izgradnju biomolekula poput proteina. Cijeli set DNK, nazvan ljudski genom, sadrži i nekodirajuće DNA i gene koji kodiraju proteine. Podaci sadržani u svakom kodirajućem genu daju upute za izgradnju lanaca aminokiselina.

Na kraju se ti lanci presavijaju u funkcionalne proteine.

Međutim, to se ne događa pojedinačno. Budući da postoji puno više ljudskih bjelančevina nego što ima gena koji kodiraju u genomu, svaki gen mora imati sposobnost stvaranja više proteina.

Zamislite to na ovaj način: ako znanstvenici procjenjuju da postoji oko 25 000 ljudi geni i preko 1 milijun ljudskih bjelančevina, što znači da ljudi trebaju preko 40 puta više bjelančevina nego što imaju pojedinačne gene.

Rješenje za izgradnju toliko proteina iz tako relativno malog skupa gena je post-translacijska modifikacija.

To je postupak kojim stanica vrši kemijske modifikacije novonastalih bjelančevina (i starijih bjelančevina u neko drugo vrijeme) kako bi se promijenilo ono što protein čini, gdje se lokalizira i kako komunicira s drugima molekule.

Postoji nekoliko uobičajenih vrsta post-prijevodnih modifikacija. To uključuje fosforilaciju, glikozilaciju, metilaciju, acetilaciju i lipidiranje.

• Fosforilacija: dodaje fosfatnu skupinu u protein. Ova modifikacija obično utječe na stanične procese povezane s rastom stanica i staničnom signalizacijom.

• Glikozilacija: nastaje kada stanica proteinu doda šećernu skupinu. Ova je modifikacija osobito važna za proteine ​​koji su namijenjeni staničnoj plazemskoj membrani ili za izlučene proteine ​​koji naviju izvan stanice.

• Metilacija: dodaje metilnu skupinu u protein. Ova je modifikacija dobro poznata epigenetski regulator. To u osnovi znači da metilacija može uključiti ili isključiti utjecaj gena. Na primjer, ljudi koji dožive velike traume, poput gladi, prenose genetsku promjenu na svoju djecu kako bi im pomogli da prežive buduću nestašicu hrane. Jedan od najčešćih načina prenošenja tih promjena iz generacije u generaciju je metilacija proteina.

• Acetilacija: dodaje acetilnu skupinu u protein. Uloga ove preinake istraživačima nije potpuno jasna. Međutim, oni znaju da je to uobičajena modifikacija za histoni, koji su proteini koji djeluju kao kalem za DNA.

• Lipidiranje: dodaje lipide u protein. To protein čini više suprotnim vodi ili hidrofobnim, a vrlo je korisno za proteine ​​koji su dio membrana.

Post-translacijska modifikacija omogućuje stanici da izgradi širok spektar proteina koristeći relativno mali broj gena. Te modifikacije mijenjaju način ponašanja proteina i stoga utječu na cjelokupnu funkciju stanica. Na primjer, mogu povećati ili smanjiti stanične procese poput rasta stanica, stanične smrti i stanične signalizacije.

Neke post-translacijske modifikacije utječu na funkcije stanica povezane s ljudskim bolestima, pa shvatite kako i zašto se događaju modifikacije mogu pomoći znanstvenicima da razviju lijekove ili druge načine liječenja za to zdravlje Uvjeti.

Jednom kada modificirani proteini i lipidi dođu na površinu, spremni su za sortiranje i utovar u transportne mjehuriće koji će ih odvesti do konačnih odredišta u stanici. Da bi to učinilo, tijelo Golgija oslanja se na one preinake koje djeluju kao naljepnice, govoreći organeli kamo treba poslati teret.

Golgijev aparat utovario je razvrstani teret u transportere za vezikule, koji će otkinuti s Golgijevog tijela i otputovati do krajnjeg odredišta kako bi isporučili teret.

A vezikula zvuči složeno, ali to je jednostavno zrno tekućine okruženo membranom koja štiti teret tijekom vezikularnog transporta. Za Golgijev aparat postoje tri vrste transportnih vezikula: egzocitozna vezikule, sekretorna vezikule i lizosoma vezikule.

I egzocitozne i sekretorne vezikule zahvaćaju teret i premještaju ga na staničnu membranu radi oslobađanja izvan stanice.

Tamo se vezikula stapa s membranom i oslobađa teret izvan stanice kroz pore u membrani. Ponekad se to dogodi odmah nakon pristajanja na stanična membrana. U drugim slučajevima, transportni mjehurić pristaje na staničnoj membrani, a zatim se druži, čekajući signale izvan stanice prije nego što pusti teret.

Dobar primjer egzocitotskog tereta vezikula je protutijelo koje aktivira imunološki sustav, a koje treba napustiti stanicu kako bi obavilo svoj posao u borbi protiv patogena. Neurotransmiteri poput adrenalina vrsta su molekule koja se oslanja na sekretorne vezikule.

Te molekule djeluju poput signala koji pomažu u koordinaciji odgovora na prijetnju, na primjer tijekom "borbe ili bijega".

Lizozomske transportne vezikule premještaju teret u lizozom, koji je centar za recikliranje ćelije. Taj je teret općenito oštećen ili star, pa ga lizozom uklanja dijelovima i razgrađuje neželjene komponente.

Golgijevo tijelo nesumnjivo je složeno i zrelo područje za trajna istraživanja. U stvari, iako je Golgi prvi put viđen 1897. godine, znanstvenici još uvijek rade na modelu koji u potpunosti objašnjava kako Golgijev aparat funkcionira.

Jedno je područje rasprave o tome kako se točno teret kreće od cis-lica do trans-lica.

Neki znanstvenici misle da vezikule prenose teret iz jedne vrećice cisterne u drugu. Drugi istraživači misle da se cisterne same pomiču, sazrijevajući dok se premještaju iz cis odjeljka u trans odjeljak i noseći teret sa sobom.

Ovo potonje je model sazrijevanja.