გოლჯის აპარატი: ფუნქცია, სტრუქტურა (ანალოგიით და დიაგრამით)

ადამიანთა უმრავლესობამ ააშენა უჯრედის მოდელი სამეცნიერო ბაზრობის ან საკლასო სამეცნიერო პროექტისთვის და ცოტამ ეუკარიოტული უჯრედი კომპონენტები ისეთივე საინტერესო სანახავი ან აგებადია, როგორც გოლჯის აპარატი.

ბევრისგან განსხვავებით ორგანელები, რომელსაც უფრო ერთგვაროვანი და ხშირად მრგვალი ფორმები აქვს, გოლჯის აპარატი - რომელსაც ასევე უწოდებენ გოლჯის კომპლექსს, გოლჯის კორპუსს ან თუნდაც მხოლოდ გოლჯის - არის ბრტყელი დისკების ან ჩანთების სერია, რომლებიც ერთმანეთზეა განლაგებული.

ჩვეულებრივი დამკვირვებლისთვის, გოლჯის აპარატი ჩიტის ლაბირინთის ან იქნებ ლენტიანი კანფეტების ნაჭერს ჰგავს.

ეს საინტერესო სტრუქტურა ეხმარება გოლჯის აპარატს თავისი როლით, როგორც ნაწილი ენდომემბრანული სისტემა, რომელიც მოიცავს გოლჯის სხეულს და რამდენიმე სხვა ორგანელეს, მათ შორის ლიზოსომები და ენდოპლაზმურ ბადეში.

ეს ორგანელები ერთმანეთთან შეუერთდებიან მნიშვნელოვანი უჯრედების შინაარსის შეცვლას, შეფუთვას და ტრანსპორტირებას, როგორიცაა ლიპიდები და ცილები.

გოლჯის აპარატის ანალოგია: გოლჯის აპარატს ზოგჯერ უჯრედის შესაფუთ ქარხანად ან ფოსტადაც მოიხსენიებენ, რადგან იგი იღებს მოლეკულებს და ცვლილებებს ახდენს მათ შემდეგ ალაგებენ და მიმართავენ იმ მოლეკულებს უჯრედის სხვა ადგილებში ტრანსპორტირებისთვის, ისევე, როგორც საფოსტო განყოფილება აკეთებს წერილებს და პაკეტებს.

გოლჯის აპარატის სტრუქტურას გადამწყვეტი მნიშვნელობა აქვს მის ფუნქციაში.

მემბრანის თითოეულ ბრტყელ ჩანთებს, რომლებიც ერთმანეთზე იკვრებიან, წარმოიქმნება ორგანული ცისტერნა. ორგანიზმების უმეტესობაში ამ დისკებიდან ოთხიდან რვაა, მაგრამ ზოგიერთ ორგანიზმს შეიძლება ჰქონდეს 60 ცისტერნა ერთ გოლჯის სხეულში. თითოეულ ჩანთას შორის არსებული ადგილები ისეთივე მნიშვნელოვანია, როგორც თავად ჩანთები.

ეს სივრცეები არის გოლჯის აპარატი სანათური.

მეცნიერები გოლჯის სხეულს სამ ნაწილად ყოფენ: ცისტერნები ენდოპლაზმურ ბადესთან ახლოს, დსთ კუპე; ცისტერნა ენდოპლაზმური ბადისგან შორს, რაც არის ტრანს კუპე; და შუა ცისტერნა, ე.წ. მედიალური კუპე.

ეს ეტიკეტები მნიშვნელოვანია იმის გასაგებად, თუ როგორ მუშაობს გოლჯის აპარატი, რადგან გოლჯის სხეულის უკიდურესი მხარე, ანუ ქსელები ასრულებს ძალიან განსხვავებულ ფუნქციებს.

თუ გოლჯის აპარატზე ფიქრობთ, როგორც უჯრედის შესაფუთ ქარხანაში, შეგიძლიათ წარმოიდგინოთ cis მხარე, ან cis სახე, როგორც Golgi- ს მიმღები საყრდენი. გოლჯის აპარატი იღებს ენდოპლაზმური ქსელიდან სპეციალური ტრანსპორტირების საშუალებით გამოგზავნილ ტვირთს, რომელსაც ეწოდება ვეზიკულები.

მოპირდაპირე მხარეს, სახელად ტრანს სახე, არის გოლჯის კორპუსის გადამზიდავი საყრდენი.

დალაგების და შეფუთვის შემდეგ, გოლჯის აპარატი გამოყოფს ცილებს და ლიპიდები ტრანს სახისგან.

ორგანელა იტვირთება ცილის ან ლიპიდური ტვირთი ბუშტუკები, რომელიც გოლჯის მხრიდან გამოდის და საკანში სხვა ადგილებისთვისაა განკუთვნილი. მაგალითად, ზოგიერთი ტვირთი შეიძლება გადავიდეს ლიზოსომში გადამუშავებისა და დეგრადაციისთვის.

სხვა ტვირთი შესაძლოა უჯრედის გარეთაც კი დატრიალდეს უჯრედის პლაზმურ მემბრანაში გადატანის შემდეგ.

უჯრედისის ციტოსკლეტი, რომელიც წარმოადგენს სტრუქტურული პროტეინების მატრიქსს, რომლებიც უჯრედს აძლევს ფორმას და ეხმარება შინაარსის ორგანიზებას, ახდენს გოლჯის სხეულის ადგილს ენდოპლაზმური ქსელისა და უჯრედის მახლობლად. ბირთვი.

ვინაიდან ეს ორგანოელები ერთად მუშაობენ მნიშვნელოვანი ბიომოლეკულების შესაქმნელად, მაგალითად, ცილები და ლიპიდები, მათთვის ლოგიკურია, რომ მაღაზია შექმნან ერთმანეთთან ახლოს.

ციტო-ჩონჩხის ზოგიერთი ცილა, ე.წ. მიკროტუბულები, იმოქმედეთ როგორც რკინიგზის ლიანდაგები ამ ორგანელებსა და უჯრედის სხვა ადგილებს შორის. ეს აადვილებს სატრანსპორტო ბუშტუკებს ტვირთის გადაადგილებას ორგანელებსა და საკანში მათი საბოლოო დანიშნულების ადგილამდე.

ის, რაც ხდება გოლჯში, ტვირთის მიღებას დსთ – ს სახეზე და ტრანსპორტიდან კვლავ გადაზიდვას შორის, არის გოლჯის აპარატის ძირითადი სამუშაო. ამ ფუნქციის მამოძრავებელ ძალას ცილებიც განაპირობებს.

გოლჯის სხეულის სხვადასხვა განყოფილებაში ცისტერნის ჩანთები შეიცავს ცილების სპეციალურ კლასს, რომელსაც ეწოდება ფერმენტები. თითოეულ ჩანთაში არსებული სპეციფიკური ფერმენტები საშუალებას აძლევს მას შეცვალოს ლიპიდები და ცილები, როდესაც ისინი გადადიან დსთ-ს სახიდან მედიალურ ნაწილში, სახის გადაღებისას.

ცისტერნების ჩანთების სხვადასხვა ფერმენტების მიერ შესრულებული ეს ცვლილებები დიდ ცვლილებას იწვევს შეცვლილი ბიომოლეკულების შედეგებში. ზოგჯერ მოდიფიკაციები ხელს უწყობს მოლეკულების ფუნქციონირებას და სამუშაოს შესრულებას.

სხვა დროს, მოდიფიკაციები მოქმედებს იარლიყების მსგავსად, რომლებიც აცნობებს გოლჯის აპარატის ცენტრს ბიომოლეკულების საბოლოო დანიშნულების ადგილზე.

ეს ცვლილებები გავლენას ახდენს ცილებისა და ლიპიდების სტრუქტურაზე. მაგალითად, ფერმენტებს შეუძლიათ შაქრის გვერდითი ჯაჭვების ამოღება ან ტვირთს შაქრის, ცხიმოვანი მჟავის ან ფოსფატის ჯგუფების დამატება.

•••მეცნიერება

თითოეულ ცისტერნაში არსებული სპეციფიკური ფერმენტები განსაზღვრავს, თუ რომელი ცვლილებები ხდება ამ ცისტერნაულ ჩანთებში. მაგალითად, ერთი მოდიფიკაციით იშლება შაქრის მანოზა. ეს ჩვეულებრივ ხდება ადრე დსთ-ს ან მედიალურ განყოფილებებში, იქ არსებული ფერმენტების საფუძველზე.

კიდევ ერთი მოდიფიკაცია ამატებს შაქრის გალაქტოზას ან სულფატის ჯგუფს ბიომოლეკულები. ეს ჩვეულებრივ ხდება ტვირთის მოგზაურობის ბოლოს ტრანს კუპეში გოლჯის კორპუსის გავლით.

მას შემდეგ, რაც მრავალი მოდიფიკაცია იარლიყების მსგავსად მოქმედებს, გოლჯის აპარატი იყენებს ამ ინფორმაციას ტრანს – სახეზე, რათა უზრუნველყოს, რომ ახლად შეცვლილი ლიპიდები და ცილები დანიშნულების ადგილზე დაიმუშაონ. თქვენ ეს წარმოგიდგენიათ საფოსტო განყოფილების შტამპის პაკეტების მსგავსად, მისამართების ეტიკეტით და საფოსტო გზავნილების სხვა გადაზიდვის ინსტრუქციებით.

გოლჯის სხეული ახდენს ტვირთის დალაგებას ამ ეტიკეტის საფუძველზე და ტვირთავს შესაბამის ლიპიდებს და ცილებს ბუშტუკები, მზად არის გამოსაგზავნად.

გოლჯის აპარატის ცისტერნაში მომხდარი მრავალი ცვლილებაა თარგმანის შემდგომი მოდიფიკაციები.

ეს არის პროტეინებში განხორციელებული ცვლილებები მას შემდეგ, რაც ცილა უკვე აშენდა და დაიკეცა. ამის გასაგებად, ცილის სინთეზის სქემაში თქვენ უნდა იაროთ უკან.

თითოეული უჯრედის ბირთვში არის დნმ, რომელიც მოქმედებს გეგმის მსგავსი ცილების მსგავსად ბიომოლეკულების შესაქმნელად. სრული კომპლექტი დნმ, ე.წ. ადამიანის გენომი, შეიცავს როგორც არაკოდირებად დნმ-ს, ისე ცილების კოდირების გენებს. ინფორმაცია, რომელიც შეიცავს თითოეულ დაშიფვრის გენს, იძლევა ინსტრუქციას ამინომჟავების ჯაჭვების მშენებლობის შესახებ.

საბოლოოდ, ეს ჯაჭვები იშლება ფუნქციურ ცილებად.

ამასთან, ეს არ ხდება ერთი-ერთი მასშტაბით. ვინაიდან არსებობს ადამიანის ცილების გზა, გაცილებით მეტი კოდირებული გენები, ვიდრე გენში, თითოეულ გენს უნდა ჰქონდეს მრავალი ცილის წარმოების უნარი.

ასე იფიქრეთ: თუ მეცნიერები ადგენენ, რომ დაახლოებით 25000 ადამიანია გენები და 1 მილიონზე მეტი ადამიანის ცილა, ეს ნიშნავს, რომ ადამიანები 40 – ჯერ მეტ ცილებს საჭიროებენ ვიდრე ინდივიდუალური გენები.

ამდენი პროტეინის შესაქმნელად გამოსავალია გენების შედარებით მცირე ნაკრებიდან თარგმანის შემდგომი მოდიფიკაცია.

ეს არის პროცესი, რომლის დროსაც უჯრედი ახდენს ქიმიურ ცვლილებებს ახლად წარმოქმნილ პროტეინებში (და უფრო ძველი ცილები) სხვა დროს) იმისათვის, რომ შეიცვალოს ის, რასაც აკეთებს ცილა, სად ლოკალიზდება და როგორ ურთიერთქმედებს მასთან მოლეკულები.

თარგმანის შემდგომი მოდიფიკაციის რამდენიმე საერთო ტიპი არსებობს. მათ შორისაა ფოსფორილაცია, გლიკოზილაცია, მეთილირება, აცეტილაცია და ლიპიდაცია.

• ფოსფორილაცია: ცილას უმატებს ფოსფატის ჯგუფს. ეს მოდიფიკაცია ჩვეულებრივ მოქმედებს უჯრედის პროცესებზე, რომლებიც დაკავშირებულია უჯრედის ზრდასა და უჯრედის სიგნალთან.

• გლიკოზილაცია: ხდება მაშინ, როდესაც უჯრედი ცილას დაამატებს შაქრის ჯგუფს. ეს მოდიფიკაცია განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია უჯრედის პლაზმური მემბრანისთვის განკუთვნილი ცილებისთვის ან გამოყოფილი ცილებისთვის, რომლებიც უჯრედის გარეთ ტრიალებს.

• მეთილირება: ცილას უმატებს მეთილის ჯგუფს. ეს მოდიფიკაცია ცნობილია ეპიგენეტიკური რეგულატორი. ეს ძირითადად ნიშნავს, რომ მეთილინამ შეიძლება ჩართოს ან გამორთოს გენის გავლენა. მაგალითად, ადამიანები, რომლებიც განიცდიან ფართომასშტაბიან ტრავმას, მაგალითად შიმშილს, შვილებს გენეტიკურ ცვლილებებს უტარებენ, რათა მათ მომავალ საკვების უკმარისობაში გადარჩნენ. ამ ცვლილებების ერთი თაობიდან მეორეზე გადასვლის ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული გზაა ცილების მეთილირება.

• აცეტილაცია: ცილას ემატება აცეტილის ჯგუფი. ამ მოდიფიკაციის როლი მკვლევარებისთვის სრულიად გასაგებია. ამასთან, მათ იციან, რომ ეს ჩვეულებრივი მოდიფიკაციაა ჰისტონები, რომლებიც ცილები არიან, რომლებიც დნმ-ის კოჭების როლს ასრულებენ.

• ლიპიდაცია: ცილას მატებს ლიპიდებს. ეს ხდის პროტეინს უფრო მეტად ეწინააღმდეგება წყალს, ან ჰიდროფობიურს და ძალიან სასარგებლოა მემბრანის შემადგენელი ცილებისთვის.

თარგმანის შემდგომი მოდიფიკაცია საშუალებას აძლევს უჯრედს, ააშენოს პროტეინების მრავალფეროვნება, შედარებით მცირე რაოდენობით გენების გამოყენებით. ეს მოდიფიკაციები ცვლის ცილების ქცევას და, შესაბამისად, გავლენას ახდენს უჯრედების მთლიან ფუნქციაზე. მაგალითად, მათ შეიძლება გაზარდონ ან შეამცირონ უჯრედების პროცესები, როგორიცაა უჯრედების ზრდა, უჯრედების სიკვდილი და უჯრედების სიგნალიზაცია.

ზოგიერთი თარგმანის შემდგომი მოდიფიკაცია გავლენას ახდენს უჯრედების ფუნქციებზე, რომლებიც დაკავშირებულია ადამიანის დაავადებებთან, ამიტომ გაერკვნენ, თუ როგორ და რატომ ხდება ცვლილებები, შეიძლება დაეხმაროს მეცნიერებს მედიკამენტების შემუშავებაში ან ამ ჯანმრთელობის სხვა მკურნალობა პირობები

მას შემდეგ რაც მოდიფიცირებული ცილები და ლიპიდები მიაღწევენ ტრანს სახეს, ისინი მზად არიან სატრანსპორტო ბუშტუკების დასალაგებლად და დასატვირთად, რომლებიც მათ უჯრედის საბოლოო დანიშნულების ადგილას გადაჰყავთ. ამისათვის გოლჯის სხეული ეყრდნობა იმ მოდიფიკაციებს, რომლებიც ეტიკეტის როლს ასრულებს და უწოდებს ორგანოს, თუ სად უნდა გაგზავნოს ტვირთი.

გოლჯის აპარატი დახარისხებულ ტვირგს ტვირთავს ბუშტუკების გადამტანებში, რომლებიც გოლჯის კორპუსიდან ამოძვრებიან და საბოლოო დანიშნულების ადგილას მიემგზავრებიან ტვირთის მისაცემად.

ა ბუშტუკოვანი რთულად ჟღერს, მაგრამ ეს უბრალოდ არის სითხის მძივი, გარშემორტყმული გარსით, რომელიც იცავს ტვირთს ვეზიკულური ტრანსპორტირების დროს. გოლჯის აპარატისთვის არსებობს სამი სახის სატრანსპორტო ბუშტუკები: ეგზოციტოზური ბუშტუკები, სეკრეტორული ბუშტუკები და ლისოსომური ბუშტუკები.

როგორც ეგზოციტოზური, ისე სეკრეტორული ბუშტუკები იტვირთება ტვირთით და გადააქვთ იგი უჯრედის მემბრანაში უჯრედის გარეთ გამოსაყოფად.

იქ, ბუშტუკი ერწყმის მემბრანს და გამოყოფს ტვირთს უჯრედის გარეთ მემბრანის ფორების მეშვეობით. ზოგჯერ ეს ხდება დაუყოვნებლივ უჯრედის მემბრანა. სხვა დროს, სატრანსპორტო ბუშტუკი უჯრის მემბრანს ეჯახება და შემდეგ ითიშება, სანამ ტვირთს არ გამოუშვებს, ელოდება უჯრედის გარედან სიგნალებს.

ეგზოციტოზური ვეზიკულის ტვირთის კარგი მაგალითია იმუნური სისტემის მიერ გააქტიურებული ანტისხეული, რომელსაც უჯრედის დატოვება სჭირდება, რათა შეასრულოს თავისი საქმე პათოგენებთან საბრძოლველად. ნეიროტრანსმიტერები, როგორიცაა ადრენალინი, არის ერთგვარი მოლეკულა, რომელიც ეყრდნობა სეკრეტორულ ბუშტებს.

ეს მოლეკულები მოქმედებს როგორც სიგნალები, რაც ხელს შეუწყობს საფრთხის რეაგირების კოორდინაციას, მაგალითად, "ჩხუბის ან ფრენის" დროს.

ლიზოსომური სატრანსპორტო ბუშტუკები გადააქვს ტვირთი იქამდე ლიზოსომა, რომელიც არის უჯრედის გადამუშავების ცენტრი. ეს ტვირთი ზოგადად დაზიანებულია ან ძველია, ამიტომ ლიზოსომა მას აცლის ნაწილებს და დეგრადირებს არასასურველ კომპონენტებს.

გოლჯის სხეული უეჭველად რთული და მწიფე ადგილია მიმდინარე კვლევებისთვის. სინამდვილეში, მიუხედავად იმისა, რომ გოლგი პირველად 1897 წელს ნახეს, მეცნიერები კვლავ მუშაობენ მოდელზე, რომელიც სრულად ხსნის გოლჯის აპარატის ფუნქციონირებას.

დებატების ერთ-ერთი სფეროა ის, თუ როგორ ხდება ტვირთის ზუსტად მოძრაობა დსთ – დან სახეზე ტრანს – სახეზე.

ზოგი მეცნიერი ფიქრობს, რომ ვეზიკულები ტვირთს ერთი ცისტერნის ჩანთიდან მეორეში გადააქვთ. სხვა მკვლევარების აზრით, ცისტერნა თავად მოძრაობს, მომწიფდება, როდესაც ისინი დსთ-ს სათავსოდან ტრანს-განყოფილებაში გადადიან და ტვირთს თან ატარებენ.

ეს უკანასკნელი არის მომწიფების მოდელი.