מכשיר גולגי: פונקציה, מבנה (עם אנלוגיה ודיאגרמה)

רוב האנשים בנו מודל תא לפרויקט מדעי של יריד מדע או כיתות, ומעטים תא אוקריוטי רכיבים מעניינים להסתכל או לבנות כמו מערכת גולג'י.

לא כמו הרבה אברונים, אשר נוטים להיות בעלי צורות אחידות יותר ולעיתים קרובות עגולות יותר, מנגנון גולגי - המכונה גם תסביך גולגי, גוף גולגי או אפילו סתם גולגי - הוא סדרה של דיסקים שטוחים או שקיות מוערמים יחד.

בעיני המתבונן המזדמן, מנגנון גולגי נראה כמו מבט ממעוף הציפור של מבוך או אולי אפילו חתיכת ממתק סרט.

מבנה מעניין זה מסייע למנגנון גולגי בתפקידו כחלק מה- מערכת אנדומברניתהמורכב מגוף גולגי וכמה אברונים אחרים, כולל ליזוזומים ו רשתית אנדופלזמית.

אברונים אלו מתחברים לשינוי, אריזה והובלת תוכן חשוב של תאים, כגון שומנים וחלבונים.

אנלוגיית מכשירי גולגי: מכשיר גולגי מכונה לעתים מפעל האריזה או סניף הדואר של התא משום שהוא מקבל מולקולות ועושה שינויים אליהם אז ממיין ומתייחס למולקולות האלה להובלה לאזורים אחרים בתא, בדיוק כמו שסניף דואר עושה עם מכתבים וחבילות.

מבנה מנגנון גולגי הוא קריטי לתפקודו.

כל אחת משקיות הקרום השטוחות המתגבשות יחד ליצירת אברון נקראות מיכלי מים. ברוב האורגניזמים, ישנם ארבעה עד שמונה מהדיסקים הללו, אך באורגניזמים מסוימים יכולים להיות עד 60 מיכלי מים בגוף יחיד של גולגי. הרווחים בין כל שקית חשובים לא פחות מהשקיות עצמן.

חללים אלה הם מנגנון גולגי '. לומן.

מדענים מחלקים את גוף הגולגי לשלושה חלקים: הסיסטרנות הקרובות לרטיקולום האנדופלזמי, שהוא cis תָא; מיכלי המים הרחוקים מרשתית האנדופלזמה, שהיא עָבָר תָא; ובורות המים האמצעיים, הנקראים מדיאלי תָא.

תוויות אלו חשובות להבנת האופן בו פועל מנגנון גולגי מכיוון שהצדדים החיצוניים ביותר, או הרשתות, של גוף גולגי מבצעים פונקציות שונות מאוד.

אם אתה חושב על מנגנון גולגי כמפעל האריזה של התא, אתה יכול לדמיין את הצד של ה- cis, או את ה- cis, כמו המזח הקולט של גולגי. כאן, מנגנון גולגי לוקח מטען שנשלח מהרטיקולום האנדופלזמי דרך מובילים מיוחדים הנקראים שלפוחית.

הצד הנגדי, המכונה הפנים הטרנסיות, הוא מזח הספנות של גוף גולגי.

לאחר מיון ואריזה, מכשיר גולגי משחרר חלבונים ו ליפידים מהפנים הטרנסיות.

האברון מעמיס את מטען החלבון או השומנים בתוכו מובילי שלפוחית, שנמלטים מהגולגי, המיועדים למקומות אחרים בתא. לדוגמא, מטען כלשהו עשוי לעבור לליזוזום לצורך מיחזור והשפלה.

מטענים אחרים עשויים אפילו להסתבך מחוץ לתא לאחר משלוח לקרום הפלזמה של התא.

התא שלד ציטו, המהווה מטריצה ​​של חלבונים מבניים המעניקים לתא את צורתו ומסייעים בארגון תוכנו, מעגן את גוף הגולגי במקום ליד הרטיקולום והתא האנדופלזמי גַרעִין.

מכיוון שאברונים אלה עובדים יחד לבניית ביו-מולקולות חשובות, כמו חלבונים ושומנים, הגיוני שהם יקימו חנות בסמיכות הדדית.

חלק מהחלבונים בשלד השלד, נקראים צינורות מיקרו, מתנהגים כמו פסי רכבת בין אברונים אלה כמו גם מקומות אחרים בתא. זה מקל על שלפוחית ​​ההובלה להעביר מטענים בין האברונים ליעדיהם הסופיים בתא.

מה שקורה בגולגי בין קבלת המטען על פני השטח לבין משלוחו שוב על פני הטרנס הוא חלק מהעבודות העיקריות של מנגנון הגולגי. הכוח המניע מאחורי פונקציה זו מונע גם על ידי חלבונים.

שקיות הסיסטריה בתאים השונים של גוף גולגי מכילות סוג מיוחד של חלבונים הנקראים אנזימים. האנזימים הספציפיים בכל שקית מאפשרים לו לשנות את השומנים והחלבונים כשהם עוברים מפנים ה- cis דרך התא המדיאלי בדרך לפנים הטרנסיות.

שינויים אלה המבוצעים על ידי האנזימים השונים בשקיות מיכלי המים מהווים הבדל עצום בתוצאות הביומולקולות המתוקנות. לפעמים השינויים עוזרים להפוך את המולקולות לתפקודיות ומסוגלות לבצע את עבודותיהן.

בפעמים אחרות, השינויים מתנהגים כמו תוויות המודיעות למרכז משלוח המנגנון של גולגי על היעד הסופי של הביומולקולות.

שינויים אלה משפיעים על מבנה החלבונים והשומנים. לדוגמה, אנזימים עשויים להסיר מטען צדדי סוכר או להוסיף סוכר, חומצת שומן או קבוצות פוספט.

•••מדע

האנזימים הספציפיים הקיימים בכל אחת מבורות המים קובעים אילו שינויים מתרחשים באותם שקיות מים חיצוניות. לדוגמא, שינוי אחד מפלח את מנוס הסוכר. זה קורה בדרך כלל בתאי המין המוקדמים או בתאים המדיאליים, בהתבסס על האנזימים הקיימים שם.

שינוי נוסף מוסיף את הסוכר גלקטוז או קבוצת סולפט ל ביומולקולות. זה קורה בדרך כלל בסיום מסע המטען בגוף גולגי בתא הטרנס.

מכיוון שרבים מהשינויים מתנהגים כמו תוויות, מנגנון גולגי משתמש במידע זה על פני הטרנס כדי להבטיח שהליפידים והחלבונים שהשתנו לאחרונה נקלעו ליעד הנכון. אתה יכול לדמיין את זה כמו חותמת סניפי דואר עם תוויות כתובת והוראות משלוח אחרות למטפלות הדואר.

גוף גולגי ממיין את המטען על בסיס תוויות אלה ומעמיס את השומנים והחלבונים למתאים מובילי שלפוחית, מוכן למשלוח.

רבים מהשינויים המתרחשים בבורות המים של מנגנון גולגי הם שינויים שלאחר התרגום.

אלה שינויים שנעשו בחלבונים לאחר שהחלבון כבר נבנה וקופל. כדי להבין את זה, תצטרך לנסוע אחורה בתכנית של סינתזת החלבון.

בתוך הגרעין של כל תא, יש DNA, שפועל כמו תכנית לבניית ביו מולקולות כמו חלבונים. הסט המלא של DNA, נקרא גנום אנושי, מכיל גם DNA שאינו מקודד וגם גנים המקודדים לחלבון. המידע הכלול בכל גן קידוד נותן את ההוראות לבניית שרשראות של חומצות אמינו.

בסופו של דבר, שרשראות אלה מתקפלות לחלבונים פונקציונליים.

עם זאת, זה לא קורה בקנה מידה אחד לאחד. מכיוון שיש יותר ויותר חלבונים אנושיים מאשר יש גנים מקודדים בגנום, כל גן חייב להיות בעל יכולת לייצר חלבונים מרובים.

תחשוב על זה ככה: אם מדענים מעריכים שיש כ- 25,000 בני אדם גנים ולמעלה ממיליון חלבונים אנושיים, כלומר בני אדם דורשים יותר מפי 40 יותר חלבונים ממה שיש להם גנים בודדים.

הפיתרון לבניית כל כך הרבה חלבונים מקבוצת גנים כה קטנה יחסית הוא שינוי לאחר תרגום.

זהו התהליך בו התא מבצע שינויים כימיים בחלבונים החדשים (ובחלבונים ישנים יותר) בזמנים אחרים) על מנת לשנות את מה שהחלבון עושה, היכן הוא מתמקם ואיך הוא מתקשר עם אחרים מולקולות.

ישנם מספר סוגים נפוצים של שינוי לאחר תרגום. אלה כוללים זרחון, גליקוזילציה, מתילציה, אצטילציה ושומנים.

• זרחון: מוסיף קבוצת פוספט לחלבון. שינוי זה משפיע בדרך כלל על תהליכי תאים הקשורים לצמיחת תאים ואיתות תאים.

• גליקוזילציה: מתרחשת כאשר התא מוסיף קבוצת סוכר לחלבון. שינוי זה חשוב במיוחד עבור חלבונים המיועדים לקרום הפלזמה של התא או לחלבונים המופרשים, הנמצאים מחוץ לתא.

• מתילציה: מוסיף קבוצת מתיל לחלבון. שינוי זה הוא ידוע הרגולטור האפיגנטי. זה בעצם אומר שמתילציה יכולה להפעיל או לכבות את ההשפעה של גן. לדוגמא, אנשים שחווים טראומה רחבת היקף, כמו רעב, מעבירים לילדיהם שינויים גנטיים כדי לעזור להם לשרוד את המחסור במזון עתידי. אחת הדרכים הנפוצות ביותר להעביר שינויים אלה מדור לדור היא באמצעות מתילציה של חלבונים.

• אצטילציה: מוסיף קבוצת אצטיל לחלבון. תפקידו של שינוי זה אינו ברור לחלוטין לחוקרים. עם זאת, הם יודעים שזה שינוי נפוץ עבור היסטונים, שהם החלבונים שפועלים כסלילים עבור ה- DNA.

• ליפידציה: מוסיף ליפידים לחלבון. זה הופך את החלבון למנוגד יותר למים, או הידרופובי, והוא שימושי מאוד לחלבונים שהם חלק מהקרומים.

שינוי לאחר תרגום מאפשר לתא לבנות מגוון רחב של חלבונים תוך שימוש במספר קטן יחסית של גנים. שינויים אלה משנים את אופן התנהלותם של החלבונים ולכן משפיעים על תפקוד התאים הכללי. לדוגמה, הם עשויים להגדיל או להקטין תהליכי תאים כגון גידול תאים, מוות של תאים ואיתות תאים.

כמה שינויים שלאחר התרגום משפיעים על תפקודי תאים הקשורים למחלות אנושיות, ולכן יש להבין כיצד ו מדוע שינויים עשויים לסייע למדענים לפתח תרופות או טיפולים אחרים לבריאותם תנאים.

לאחר שהחלבונים והליפידים המתוקנים מגיעים לפנים הטרנסיות, הם מוכנים למיון ולהעמסה לתוך שלפוחית ​​התחבורה שתעביר אותם ליעדיהם הסופיים בתא. לשם כך, גוף גולגי מסתמך על אותם שינויים המשמשים כתוויות, ואומרים לאברון לאן לשלוח את המטען.

מנגנון גולגי מעמיס את המטען הממוין למובילי שלפוחית, שיינפנו מגוף גולגי וייסעו ליעד הסופי למסירת המטען.

א שַׁלפּוּחִית נשמע מורכב, אבל זה פשוט חרוז נוזל המוקף בקרום המגן על המטען במהלך הובלה שלפוחית. עבור מנגנון גולגי ישנם שלושה סוגים של שלפוחית ​​תחבורה: אקסוציטוטי שלפוחית, מזכירות שלפוחית ​​ו ליזוזומלי שלפוחית.

שלפוחיות אקסוציטוטיות וגם הפרשות בולעות את המטען ומעבירות אותו לקרום התא לשחרור מחוץ לתא.

שם השלפוחית ​​מתמזגת עם הממברנה ומשחררת את המטען מחוץ לתא דרך נקבובית בקרום. לפעמים זה קורה מיד עם העגינה למערכת קרום תא. בפעמים אחרות, שלפוחית ​​התחבורה עוגנת בקרום התא ואז מבלה, מחכה לאותות מחוץ לתא לפני שחרור המטען.

דוגמא טובה למטען שלפוחית ​​אקסוציטוטית היא נוגדן המופעל על ידי מערכת החיסון, אשר צריך לעזוב את התא על מנת לעשות את עבודתו להדוף פתוגנים. מעבירים עצביים כמו אדרנלין הם סוג של מולקולה הנשענים על שלפוחיות הפרשה.

מולקולות אלה פועלות כמו אותות המסייעות בתיאום תגובה לאיום, כמו למשל במהלך "לחימה או מעוף".

שלפוחית ​​התחבורה הליזוזומלית מעבירה מטען אל ליזוזום, שהוא מרכז המיחזור של התא. מטען זה בדרך כלל פגום או ישן, ולכן הליזוזום מפשיט אותו לחלקים ומשפיל את הרכיבים הלא רצויים.

גוף גולגי הוא ללא ספק אזור מורכב ובשל למחקר שוטף. למעשה, למרות שהגולגי נראה לראשונה בשנת 1897, המדענים עדיין עובדים על מודל שמסביר באופן מלא כיצד מתפקד גולגי פועל.

תחום ויכוח אחד הוא כיצד המטען בדיוק עובר מפנים החושך לפנים הטרנסיות.

יש מדענים שחושבים כי שלפוחיות נושאות את המטען משקית מים אחת לשנייה. חוקרים אחרים חושבים שהמיכלי מים בעצמם נעים, מתבגרים כשהם עוברים מתא ה- cis לתא הטרנס ונשאים איתם את המטען.

האחרון הוא ה מודל התבגרות.