Golgi aparāts: funkcija, struktūra (ar analoģiju un diagrammu)

Lielākā daļa cilvēku ir izveidojuši šūnu modeli zinātnes izstādei vai klases zinātnes projektam, un maz eikariotu šūna komponentus ir tikpat interesanti apskatīt vai veidot kā Golgi aparāts.

Atšķirībā no daudziem organellas, kam parasti ir vienveidīgākas un bieži apaļas formas, Golgi aparāts - saukts arī par Golgi kompleksu, Golgi ķermenis vai pat vienkārši Golgi - ir virkne plakanu disku vai maisiņu, kas sakrauti kopā.

Ikdienas novērotājam Golgi aparāts izskatās kā labirints no putna lidojuma vai varbūt pat konfekšu lentes gabals.

Šī interesantā struktūra palīdz Golgi aparātam ar tās lomu kā endomembrānas sistēma, kas sastāv no Golgi ķermeņa un dažiem citiem organelliem, ieskaitot lizosomas un Endoplazmatiskais tīkls.

Šie organoļi savienojas kopā, lai mainītu, iepakotu un transportētu svarīgu šūnu saturu, piemēram, lipīdus un olbaltumvielas.

Golgi aparāta analoģija: Golgi aparātu dažreiz dēvē par šūnas iepakošanas rūpnīcu vai pastu, jo tas saņem molekulas un veic izmaiņas tad viņi sašķir un adresē šīs molekulas transportēšanai uz citām šūnas vietām, tāpat kā pasts to dara ar vēstulēm un pakām.

instagram story viewer

Golgi aparāta struktūrai ir izšķiroša nozīme tā darbībā.

Tiek saukti katrs no plakanajiem membrānas maisiņiem, kas sakrauj kopā, lai izveidotu organelli cisternae. Lielākajā daļā organismu šo disku ir no četriem līdz astoņiem, taču dažiem organismiem vienā Golgi ķermenī var būt līdz 60 cisterna. Vietas starp katru maisiņu ir tikpat svarīgas kā pašas maisiņi.

Šīs telpas ir Golgi aparāts. lūmenu.

Zinātnieki sadala Golgi ķermeni trīs daļās: cisternae, kas atrodas tuvu endoplazmas retikulumam, kas ir cis nodalījums; cisternae tālu no endoplazmas retikuluma, kas ir tulk nodalījums; un vidējās cisternas, sauktas par mediāls nodalījums.

Šīs etiķetes ir svarīgas, lai saprastu, kā darbojas Golgi aparāts, jo Golgi ķermeņa ārējās puses jeb tīkli veic ļoti dažādas funkcijas.

Ja jūs domājat par Golgi aparātu kā par šūnas iesaiņošanas rūpnīcu, jūs varat vizualizēt cis pusi jeb cis seju kā Golgi saņemošo piestātni. Šeit Golgi aparāts uzņem kravas, kas tiek nosūtītas no endoplazmas retikuluma, izmantojot īpašus transportētājus, kurus sauc par vezikulām.

Pretējā puse, ko sauc par trans-seju, ir Golgi ķermeņa kuģu piestātne.

Pēc šķirošanas un iepakošanas Golgi aparāts izdala olbaltumvielas un lipīdi no trans sejas.

Organelle ielādē olbaltumvielu vai lipīdu kravu pūslīšu pārvadātāji, kas atlec no Golgi, paredzēts citām šūnas vietām. Piemēram, dažas kravas var nonākt lizosomā pārstrādei un noārdīšanai.

Citas kravas pēc transportēšanas uz šūnas plazmas membrānu var pat izkļūt ārpus šūnas.

Šūna citoskelets, kas ir strukturālo olbaltumvielu matrica, kas piešķir šūnai formu un palīdz sakārtot tās saturu, noenkuro Golgi ķermeni vietā, kas atrodas netālu no endoplazmas retikuluma un šūnas. kodols.

Tā kā šie organelli darbojas kopā, lai izveidotu svarīgas biomolekulas, piemēram, olbaltumvielas un lipīdus, viņiem ir jēga izveidot veikalu tuvu viens otram.

Daži no citoskeleta proteīniem, ko sauc mikrotubulas, darbojas kā dzelzceļa sliedes starp šiem organoīdiem, kā arī citās šūnas vietās. Tas transporta vezikulām atvieglo kravas pārvietošanu starp organelliem un to galamērķiem šūnā.

Tas, kas notiek Golgi pilsētā, starp kravas saņemšanu cis sejā un tās atkārtotu nosūtīšanu šķērsvirzienā, ir viens no galvenajiem Golgi aparāta darbiem. Šīs funkcijas virzītājspēku virza arī olbaltumvielas.

Cisternae maisiņi dažādos Golgi ķermeņa nodalījumos satur īpašu olbaltumvielu klasi, ko sauc fermenti. Katrā maisiņā esošie specifiskie fermenti ļauj modificēt lipīdus un olbaltumvielas, kad tie pāriet no cis sejas caur mediālo nodalījumu ceļā uz trans-seju.

Šīs modifikācijas, ko veic dažādi fermenti cisternae maisiņos, rada milzīgas izmaiņas modificēto biomolekulu rezultātos. Dažreiz modifikācijas palīdz padarīt molekulas funkcionālas un spējīgas veikt savu darbu.

Citreiz modifikācijas darbojas kā etiķetes, kas informē Golgi aparāta nosūtīšanas centru par biomolekulu galamērķi.

Šīs modifikācijas ietekmē olbaltumvielu un lipīdu struktūru. Piemēram, fermenti var noņemt cukura sānu ķēdes vai pievienot kravai cukura, taukskābju vai fosfātu grupas.

•••Zinātniskā

Konkrētie fermenti, kas atrodas katrā no cisternām, nosaka, kādas izmaiņas notiek šajos cisternu maisiņos. Piemēram, viena modifikācija sašķeļ cukura mannozi. Parasti tas notiek agrākajos cis vai mediālajos nodalījumos, pamatojoties uz tur esošajiem fermentiem.

Vēl viena modifikācija pievieno galaktozes cukuru vai sulfāta grupu biomolekulas. Parasti tas notiek kravas brauciena beigās caur Golgi ķermeni trans-nodalījumā.

Tā kā daudzas modifikācijas darbojas kā etiķetes, Golgi aparāts izmanto šo informāciju šķērsvirzienā, lai nodrošinātu, ka nesen izmainītie lipīdi un olbaltumvielas nonāk pareizajā galamērķī. Jūs to varat iedomāties, piemēram, pasta nodaļa, apzīmogojot iepakojumus ar adreses etiķetēm un citām pasta apstrādes instrukcijām.

Golgi ķermenis šķiro kravu, pamatojoties uz šīm etiķetēm, un lipīdus un olbaltumvielas ielādē attiecīgajā pūslīšu pārvadātāji, gatavs izsūtīt.

Daudzas izmaiņas, kas notiek Golgi aparāta cisterna, ir pēctulkojuma modifikācijas.

Šīs ir izmaiņas olbaltumvielās pēc tam, kad olbaltumvielas jau ir uzbūvētas un salocītas. Lai to saprastu, jums vajadzēs doties atpakaļ olbaltumvielu sintēzes shēmā.

Katras šūnas kodola iekšpusē ir DNS, kas darbojas kā biomolekulu, piemēram, olbaltumvielu, veidošanas projekts. Pilns komplekts DNS, sauc par cilvēka genoms, satur gan nekodējošu DNS, gan proteīnus kodējošus gēnus. Katrā kodējošajā gēnā iekļautā informācija dod norādījumus aminoskābju ķēžu veidošanai.

Galu galā šīs ķēdes salocās funkcionālos proteīnos.

Tomēr tas nenotiek mērogā viens pret vienu. Tā kā cilvēka proteīnos ir veids, veids, kā vairāk, nekā genomā ir kodējošu gēnu, katram gēnam jābūt spējai ražot vairākus proteīnus.

Padomājiet par to šādā veidā: ja zinātnieki lēš, ka ir aptuveni 25 000 cilvēku gēni un vairāk nekā 1 miljons cilvēka olbaltumvielu, tas nozīmē, ka cilvēkiem nepieciešami vairāk nekā 40 reizes vairāk olbaltumvielu nekā viņiem ir atsevišķi gēni.

Risinājums tik daudz olbaltumvielu veidošanai no tik salīdzinoši neliela gēnu kopuma ir modifikācija pēc translācijas.

Šis ir process, kurā šūna veic ķīmiskas modifikācijas jaunizveidotajiem proteīniem (un vecākiem proteīniem) citreiz), lai mainītu olbaltumvielu darbību, lokalizāciju un mijiedarbību ar citiem molekulas.

Ir daži izplatīti modifikāciju veidi pēc tulkojuma. Tie ietver fosforilēšanu, glikozilēšanu, metilēšanu, acetilēšanu un lipidēšanu.

• Fosforilēšana: pievieno olbaltumvielām fosfātu grupu. Šī modifikācija parasti ietekmē šūnu procesus, kas saistīti ar šūnu augšanu un šūnu signalizāciju.

• Glikozilēšana: rodas, kad šūna pievieno olbaltumvielām cukura grupu. Šī modifikācija ir īpaši svarīga olbaltumvielām, kas paredzētas šūnas plazmas membrānai, vai sekrētajiem proteīniem, kas beidzas ārpus šūnas.

• Metilēšana: pievieno olbaltumvielai metilgrupu. Šī modifikācija ir plaši pazīstama epigenētiskais regulators. Tas būtībā nozīmē, ka metilēšana var ieslēgt vai izslēgt gēna ietekmi. Piemēram, cilvēki, kuri piedzīvo plaša mēroga traumas, piemēram, badu, nodod bērniem ģenētiskas izmaiņas, lai palīdzētu viņiem pārdzīvot pārtikas trūkumu nākotnē. Viens no izplatītākajiem veidiem, kā šīs izmaiņas nodot no vienas paaudzes uz otru, ir olbaltumvielu metilēšana.

• Acetilēšana: pievieno olbaltumvielai acetilgrupu. Šīs modifikācijas loma pētniekiem nav pilnīgi skaidra. Tomēr viņi zina, ka tā ir izplatīta modifikācija histoni, kas ir olbaltumvielas, kas darbojas kā DNS spoles.

• Lipidācija: pievieno olbaltumvielām lipīdus. Tas padara olbaltumvielu vairāk pretēju ūdenim vai hidrofobu, un tas ir ļoti noderīgi olbaltumvielām, kas ir membrānas daļa.

Pēctranslācijas modifikācija ļauj šūnai veidot visdažādākos proteīnus, izmantojot salīdzinoši nelielu gēnu skaitu. Šīs modifikācijas maina olbaltumvielu uzvedību un tāpēc ietekmē šūnu vispārējo darbību. Piemēram, tie var palielināt vai samazināt šūnu procesus, piemēram, šūnu augšanu, šūnu nāvi un šūnu signalizāciju.

Dažas modifikācijas pēc translācijas ietekmē šūnu funkcijas, kas saistītas ar cilvēka slimībām, tāpēc izdomājam, kā un kā kāpēc notiek modifikācijas, var palīdzēt zinātniekiem izstrādāt medikamentus vai citas ārstēšanas metodes šai veselībai nosacījumiem.

Kad modificētie proteīni un lipīdi nonāk trans-sejas virsmā, tie ir gatavi šķirot un iekraut transporta pūslīšos, kas tos nogādās galamērķī šūnā. Lai to izdarītu, Golgi korpuss paļaujas uz tām modifikācijām, kas darbojas kā etiķetes, norādot organelle, kur nosūtīt kravu.

Golgi aparāts šķiroto kravu iekrauj vezikulu pārvadātājos, kas nolaidīsies no Golgi ķermeņa un dosies uz galamērķi, lai nogādātu kravu.

A vezikula izklausās sarežģīti, bet tā ir vienkārši membrānas ieskauta šķidruma lodīte, kas aizsargā kravu vezikulārās transportēšanas laikā. Golgi aparātam ir trīs veidu vezikulas: eksocitotisks vezikulas, sekrēcija pūslīši un lizosomāli pūslīši.

Gan eksocitozes, gan sekrēcijas pūslīši pārņem kravu un pārvieto to uz šūnu membrānu, lai atbrīvotos ārpus šūnas.

Tur vezikula saplūst ar membrānu un caur membrānas poru atbrīvo kravu ārpus šūnas. Dažreiz tas notiek uzreiz pēc piestātnes pie šūnu membrānu. Citreiz transporta vezikula piestāj pie šūnas membrānas un pēc tam karājas, gaidot signālus no šūnas, pirms tiek atlaista krava.

Labs eksocitozes pūslīšu kravas piemērs ir imūnsistēmas aktivizēta antiviela, kurai ir jāatstāj šūna, lai veiktu savu darbu cīņā pret patogēniem. Neirotransmiteri, piemēram, adrenalīns, ir molekulas veids, kas paļaujas uz sekrēcijas pūslīšiem.

Šīs molekulas darbojas kā signāli, lai palīdzētu koordinēt reakciju uz draudiem, piemēram, "cīņas vai lidojuma" laikā.

Lizosomu transporta vezikulas pārvieto kravu uz lizosoma, kas ir šūnas pārstrādes centrs. Šī krava parasti ir bojāta vai veca, tāpēc lizosoma to noņem daļām un noārda nevēlamos komponentus.

Golgi ķermenis, bez šaubām, ir sarežģīta un nobriedusi teritorija notiekošajiem pētījumiem. Patiesībā, kaut arī Golgi pirmo reizi tika novēroti 1897. gadā, zinātnieki joprojām strādā pie modeļa, kas pilnībā izskaidro Golgi aparāta darbību.

Viena no debašu jomām ir par to, kā precīzi krava pārvietojas no cis sejas uz trans sejas.

Daži zinātnieki domā, ka vezikulas pārvadā kravu no vienas cisterna maisiņa uz nākamo. Citi pētnieki domā, ka cisternas pašas pārvietojas, nobriest, pārejot no cis nodalījuma uz trans nodalījumu un pārvadājot kravu sev līdzi.

Pēdējais ir nogatavināšanas modelis.