„Golgi“ aparatas: funkcija, struktūra (su analogija ir schema)

Daugelis žmonių yra sukūrę ląstelių modelį mokslo mugei ar klasių mokslo projektui, ir nedaug eukariotinė ląstelė komponentus yra taip pat įdomu pažvelgti ar sukurti kaip Goldžio kompleksas.

Skirtingai nuo daugelio organelės, kurie dažniausiai būna vienodesnių ir dažnai apvalių formų, „Golgi“ aparatas - dar vadinamas „Golgi“ kompleksu, „Golgi“ kūnas ar net tiesiog „Golgi“ - yra plokščių diskų ar maišelių, sukrautų kartu, serija.

Atsitiktiniam stebėtojui „Golgi“ aparatas atrodo kaip labirinto iš paukščio skrydžio ar net saldainio juostos gabalas.

Ši įdomi struktūra padeda Golgi aparatui atlikti savo vaidmenį kaip endomembraninė sistema, kuris apima Golgi kūną ir keletą kitų organelių, įskaitant lizosomos ir endoplazminis Tinklelis.

Šie organeliai susijungia keisdami, supakuodami ir transportuodami svarbų ląstelių turinį, pvz., Lipidus ir baltymus.

Golgi aparato analogija: „Golgi“ aparatas kartais vadinamas pakavimo įrenginiu arba ląstelės paštu, nes jis priima molekules ir keičia jiems tada rūšiuoja ir adresuoja tas molekules, kad jas būtų galima transportuoti į kitas ląstelės sritis, kaip tai daro paštas su laiškais ir paketais.

instagram story viewer

„Golgi“ aparato struktūra yra labai svarbi jo funkcijai.

Kiekvienas iš plokščių membranos maišelių, susidedančių iš organelių, yra vadinamas cisternae. Daugumoje organizmų šių diskų yra nuo keturių iki aštuonių, tačiau kai kurie organizmai gali turėti iki 60 cisternų viename Golgi kūne. Tarpai tarp kiekvieno maišelio yra tokie pat svarbūs, kaip ir patys maišeliai.

Šios erdvės yra „Golgi“ aparatas “. spindis.

Mokslininkai dalija Golgi kūną į tris dalis: cisternae arti endoplazminio tinklo, kuris yra cis skyrius; cisternae toli nuo endoplazminio tinklo, kuris yra vert skyrius; vidurinės cisternos, vadinamos medialinis skyrius.

Šios etiketės yra svarbios norint suprasti, kaip veikia „Golgi“ aparatas, nes atokiausios „Golgi“ kūno pusės arba tinklai atlieka labai skirtingas funkcijas.

Jei manote, kad „Golgi“ aparatas yra ląstelės pakavimo įrenginys, galite vizualizuoti cis pusę arba cis veidą kaip „Golgi“ priėmimo doką. Čia „Golgi“ aparatas priima krovinius, siunčiamus iš endoplazminio tinklo per specialius vežėjus, vadinamus pūslelėmis.

Priešinga pusė, vadinama trans-veidu, yra Golgi kūno laivybos dokas.

Surūšiavus ir supakavus, „Golgi“ aparatas išskiria baltymus ir lipidai nuo trans veido.

Organelė įkrauna baltymų ar lipidų kiekį pūslelių pernešėjai, kuris pumpuruojasi iš Golgi, skirtas kitoms kameros vietoms. Pavyzdžiui, kai kurie kroviniai gali patekti į lizosomą perdirbti ir suardyti.

Kiti kroviniai gali būti išvynioti už kameros, nugabenti į ląstelės plazmos membraną.

Ląstelės citoskeletas, kuri yra struktūrinių baltymų matrica, suteikianti ląstelei formą ir padedanti organizuoti jos turinį, įtvirtina Golgi kūną vietoje šalia endoplazminio tinklo ir ląstelės. branduolys.

Kadangi šie organeliai kartu sukuria svarbias biomolekules, tokias kaip baltymai ir lipidai, jiems yra prasminga įkurti parduotuvę arti vienas kito.

Kai kurie citoskeleto baltymai, vad mikrovamzdeliai, veikia kaip geležinkelio bėgiai tarp šių organelių ir kitų vietų kameroje. Tai leidžia transportavimo pūslelėms lengvai perkelti krovinį tarp organelių ir į jų galutines paskirties vietas ląstelėje.

Tai, kas vyksta „Golgyje“ tarp krovinio priėmimo į cis veidą ir vėl jo išsiuntimo per veidą, yra vienas pagrindinių „Golgi“ aparato darbų. Šios funkcijos varomąją jėgą taip pat lemia baltymai.

Cisternae maišeliuose, esančiuose įvairiuose Golgi kūno skyriuose, yra speciali baltymų klasė, vadinama fermentai. Kiekviename maišelyje esantys specifiniai fermentai leidžia modifikuoti lipidus ir baltymus, kai jie eina iš cis veido per medialinį skyrių, būdami per veidą.

Šios modifikacijos, kurias atlieka įvairūs cisternae maišelių fermentai, daro didžiulį poveikį modifikuotų biomolekulių rezultatams. Kartais modifikacijos padeda molekulėms funkcionuoti ir atlikti savo darbą.

Kitu metu modifikacijos veikia kaip etiketės, informuojančios „Golgi“ aparatų gabenimo centrą apie galutinę biomolekulių vietą.

Šios modifikacijos turi įtakos baltymų ir lipidų struktūrai. Pavyzdžiui, fermentai gali pašalinti cukraus šonines grandines arba į krovinį įtraukti cukraus, riebalų rūgščių ar fosfatų grupes.

•••Mokslo

Kiekvienoje cisternoje esantys specifiniai fermentai nustato, kurios modifikacijos įvyksta tuose cisternos maišeliuose. Pavyzdžiui, viena modifikacija atskaldo cukraus manozę. Paprastai tai įvyksta ankstesniuose cis arba medialiniuose skyriuose, atsižvelgiant į ten esančius fermentus.

Kita modifikacija prideda cukraus galaktozę arba sulfato grupę į biomolekules. Paprastai tai įvyksta artėjant krovinio kelionei per Golgi kūną transmisiniame skyriuje.

Kadangi daugelis modifikacijų veikia kaip etiketės, „Golgi“ aparatas naudoja šią informaciją per veidą, kad užtikrintų, jog naujai pakitę lipidai ir baltymai baigsis teisingoje vietoje. Tai galite įsivaizduoti, kaip paštas, antspauduojantis pakuotes su adresų etiketėmis ir kitomis pašto tvarkytojų siuntimo instrukcijomis.

„Golgi“ kūnas rūšiuoja krovinį pagal tas etiketes ir lipidus bei baltymus krauna į atitinkamus pūslelių pernešėjai, pasirengęs išsiųsti.

Daugelis pokyčių, vykstančių Golgi aparato cisternose, yra modifikacijos po vertimo.

Tai yra baltymų pakeitimai po to, kai baltymai jau yra sukonstruoti ir sulankstyti. Norėdami tai suprasti, jums reikės keliauti atgal baltymų sintezės schemoje.

Kiekvienos ląstelės branduolyje yra DNR, kuri veikia kaip biomolekulių, kaip baltymai, statybų planas. Visas rinkinys DNR, vadinamas žmogaus genomas, yra ir nekoduojančių DNR, ir baltymus koduojančių genų. Kiekviename koduojančiame gene esanti informacija pateikia aminorūgščių grandinių sudarymo instrukcijas.

Galų gale šios grandinės susisuka į funkcinius baltymus.

Tačiau tai neatsitinka skalėje „vienas su vienu“. Kadangi yra daugybė žmogaus baltymų, nei yra genome koduojančių genų, kiekvienas genas turi turėti galimybę gaminti kelis baltymus.

Pagalvokite apie tai taip: jei mokslininkai mano, kad yra apie 25 000 žmonių genai ir daugiau nei 1 milijonas žmogaus baltymų, tai reiškia, kad žmonėms reikia daugiau nei 40 kartų daugiau baltymų, nei jie turi atskirus genus.

Sprendimas sukurti tiek daug baltymų iš tokio palyginti nedidelio genų rinkinio yra modifikacija po transliacijos.

Tai yra procesas, kurio metu ląstelė atlieka chemines modifikacijas naujai susidariusiems baltymams (ir senesniems baltymams) kitu laiku), kad būtų galima pakeisti baltymo veikimą, jo lokalizaciją ir sąveiką su kitais molekulės.

Yra keletas įprastų modifikacijų po vertimo tipų. Tai apima fosforilinimą, glikozilinimą, metilinimą, acetilinimą ir lipidavimą.

• Fosforilinimas: prie baltymo prideda fosfatų grupę. Ši modifikacija paprastai veikia ląstelių procesus, susijusius su ląstelių augimu ir ląstelių signalizavimu.

• Glikozilinimas: atsiranda, kai ląstelė prideda cukraus grupę prie baltymo. Ši modifikacija ypač svarbi baltymams, skirtiems ląstelės plazmos membranai, arba sekretuojamiems baltymams, kurie baigiasi už ląstelės ribų.

• Metilinimas: prie baltymo prideda metilo grupę. Ši modifikacija yra gerai žinoma epigenetinis reguliatorius. Tai iš esmės reiškia, kad metilinimas gali įjungti arba išjungti geno įtaką. Pavyzdžiui, žmonės, patyrę didelio masto traumą, pavyzdžiui, badą, perduoda genetinius pokyčius savo vaikams, kad padėtų jiems išgyventi būsimą maisto trūkumą. Vienas iš labiausiai paplitusių būdų perduoti tuos pokyčius iš kartos į kitą yra baltymų metilinimas.

• Acetilinimas: prideda acetilo grupę prie baltymo. Tyrėjams šios modifikacijos vaidmuo nėra visiškai aiškus. Tačiau jie žino, kad tai yra įprasta modifikacija histonai, kurie yra baltymai, kurie veikia kaip DNR ritės.

• Lipidacija: prideda lipidų prie baltymo. Tai daro baltymą labiau priešingą vandeniui arba hidrofobišką ir yra labai naudinga baltymams, kurie yra membranų dalis.

Posttransliacinė modifikacija leidžia ląstelei sukurti daug įvairių baltymų, naudojant palyginti nedidelį genų skaičių. Šios modifikacijos keičia baltymų elgesį ir todėl veikia bendrą ląstelių funkciją. Pavyzdžiui, jie gali padidinti arba sumažinti ląstelių procesus, tokius kaip ląstelių augimas, ląstelių mirtis ir ląstelių signalizavimas.

Kai kurios modifikacijos po transliacijos veikia ląstelių funkcijas, susijusias su žmogaus liga, todėl reikia išsiaiškinti, kaip ir kodėl įvyksta modifikacijos, gali padėti mokslininkams sukurti vaistus ar kitus šios sveikatos gydymo būdus sąlygos.

Kai modifikuoti baltymai ir lipidai pasiekia trans-veidą, jie yra pasirengę rūšiuoti ir pakrauti į transportines pūsleles, kurios juos nugabens į galutines ląstelės paskirties vietas. Norėdami tai padaryti, „Golgi“ kūnas remiasi tomis modifikacijomis, kurios veikia kaip etiketės, nurodant organelei, kur siųsti krovinį.

„Golgi“ aparatas surūšiuotą krovinį pakrauna į pūslelių transporterius, kurie nusileis nuo „Golgi“ kūno ir gabens krovinį į galutinę paskirties vietą.

A pūslelė skamba kompleksiškai, bet tai tiesiog membranos apsuptas skysčio karoliukas, apsaugantis krovinį vezikulinio transportavimo metu. „Golgi“ aparatui yra trys transporto pūslelių tipai: egzocitozė pūslelės, sekretorius pūslelės ir lizosominis pūslelės.

Tiek egzocitozės, tiek sekrecinės pūslelės sugeria krovinį ir perkelia jį į ląstelės membraną, kad išsiskirtų už ląstelės ribų.

Ten pūslelė susilieja su membrana ir per membranoje esančią porą išleidžia krovinį už ląstelės ribų. Kartais tai atsitinka iškart po prieplaukos ląstelės membrana. Kitu metu transporto pūslelė prieplauka prie ląstelės membranos, o po to kabo laukdama signalų iš kameros išorės, prieš išleisdama krovinį.

Geras egzocitozės pūslelių krovinio pavyzdys yra imuninės sistemos aktyvuotas antikūnas, kuriam reikia palikti ląstelę, kad galėtų atlikti savo darbą kovoje su patogenais. Neuromediatoriai, tokie kaip adrenalinas, yra tam tikros rūšies molekulės, kurios priklauso nuo sekrecinių pūslelių.

Šios molekulės veikia kaip signalai, padedantys koordinuoti atsaką į grėsmę, pavyzdžiui, „kovos ar bėgimo“ metu.

Lizosominės transporto pūslelės perkelia krovinį į lizosoma, kuris yra ląstelių perdirbimo centras. Šis krovinys paprastai yra pažeistas arba senas, todėl lizosoma jį nuima nuo dalių ir suardo nepageidaujamus komponentus.

Golgi kūnas, be abejo, yra sudėtinga ir tinkama sritis tęsti tyrimus. Tiesą sakant, nors Golgi pirmą kartą buvo pastebėtas 1897 m., Mokslininkai vis dar kuria modelį, kuris visiškai paaiškina, kaip veikia Golgi aparatas.

Viena diskusijų sritis yra tai, kaip tiksliai krovinys juda iš cis ir trans.

Kai kurie mokslininkai mano, kad pūslelės perneša krovinį iš vieno cisternos maišelio į kitą. Kiti tyrinėtojai mano, kad pačios cisternos juda, bręsta, kai juda iš cis skyriaus į trans-skyrių ir neša krovinį su savimi.

Pastarasis yra brandinimo modelis.