Golgi-apparat: Funksjon, struktur (med analogi og diagram)

De fleste har bygd en cellemodell for et vitenskapsmesse eller klasserom, og få eukaryot celle komponenter er like interessante å se på eller bygge som Golgi-apparatet.

I motsetning til mange organeller, som har en mer ensartet og ofte rund form, er Golgi-apparatet - også kalt Golgi-komplekset, Golgi-kroppen eller til og med bare Golgi - en serie med flate plater eller poser stablet sammen.

For den tilfeldige observatøren ser Golgi-apparatet ut som et fugleperspektiv av en labyrint eller kanskje til og med et stykke godteri.

Denne interessante strukturen hjelper Golgi-apparatet med sin rolle som en del av endomembran system, som består av Golgi-kroppen og noen få andre organeller, inkludert lysosomer og endoplasmatisk retikulum.

Disse organellene går sammen for å endre, pakke og transportere viktig celleinnhold, som lipider og proteiner.

Analyse av Golgi-apparater: Golgi-apparatet blir noen ganger referert til som pakningsanlegget eller postkontoret til cellen fordi det mottar molekyler og gjør endringer til dem sorterer og adresserer de molekylene for transport til andre områder av cellen, akkurat som et postkontor gjør med brev og pakker.

Strukturen til Golgi-apparatet er avgjørende for dets funksjon.

Hver av de flate posene med membran som stables sammen for å danne organellen kalles cisternae. I de fleste organismer er det fire til åtte av disse platene, men noen organismer kan ha opptil 60 cisterner i en enkelt Golgi-kropp. Mellomromene mellom hver pose er like viktige som selve posene.

Disse rommene er Golgi-apparatet ' lumen.

Forskere deler Golgi-kroppen i tre deler: cisternene nær det endoplasmatiske retikulumet, som er cis kupé; cisternene langt borte fra endoplasmatisk retikulum, som er trans kupé; og de midterste cisternene, kalt medial kupé.

Disse merkelappene er viktige for å forstå hvordan Golgi-apparatet fungerer fordi Golgi-kroppens ytterste sider, eller nettverk, utfører svært forskjellige funksjoner.

Hvis du tenker på Golgi-apparatet som cellens pakningsanlegg, kan du visualisere cis-siden, eller cis-ansiktet, som Golgis mottaksdokk. Her tar Golgi-apparatet inn last sendt fra endoplasmatisk retikulum gjennom spesielle transportører kalt vesikler.

Den motsatte siden, kalt transflaten, er Golgi-kroppens fraktdokk.

Etter sortering og emballering frigjør Golgi-apparatet proteiner og lipider fra trans ansiktet.

Organellen laster proteinet eller lipidlasten inn i vesikeltransportører, som spretter av fra Golgi, beregnet på andre steder i cellen. For eksempel kan noe last gå til lysosomet for resirkulering og nedbrytning.

Annen last kan til og med havne utenfor cellen etter frakt til cellens plasmamembran.

Cellen er cytoskelett, som er en matrise av strukturelle proteiner som gir cellen sin form og hjelper til med å organisere innholdet, forankrer Golgi-kroppen på plass nær endoplasmatisk retikulum og celle cellekjernen.

Siden disse organellene jobber sammen for å bygge viktige biomolekyler, som proteiner og lipider, er det fornuftig for dem å etablere butikk i nærheten av hverandre.

Noen av proteinene i cytoskelettet, kalt mikrorør, fungerer som jernbanespor mellom disse organellene, så vel som andre steder i cellen. Dette gjør det enkelt for transportvesikler å flytte last mellom organellene og til deres endelige destinasjoner i cellen.

Det som skjer i Golgi mellom å motta lasten på cis-ansiktet og sende den ut igjen på trans-siden, er noe av det viktigste arbeidet med Golgi-apparatet. Drivkraften bak denne funksjonen er også drevet av proteiner.

Cisternae-posene i de forskjellige avdelingene i Golgi-kroppen inneholder en spesiell klasse proteiner som kalles enzymer. De spesifikke enzymene i hver pose gjør det mulig å modifisere lipidene og proteinene når de passerer fra cis-ansiktet gjennom det mediale rommet på vei til trans-face.

Disse modifikasjonene utført av de forskjellige enzymene i cisternae-posene utgjør en stor forskjell i de modifiserte biomolekylenes resultater. Noen ganger hjelper modifikasjonene til å gjøre molekylene funksjonelle og i stand til å gjøre jobben sin.

Andre ganger fungerer modifikasjonene som etiketter som informerer Golgi-apparatsentralen om biomolekylenes endelige destinasjon.

Disse modifikasjonene påvirker strukturen til proteiner og lipider. For eksempel kan enzymer fjerne sukkerkjeder eller tilsette sukker, fettsyre eller fosfatgrupper i lasten.

•••Vitenskap

De spesifikke enzymene som er tilstede i hver av cisternene bestemmer hvilke modifikasjoner som skjer i de cisterneposene. For eksempel spalter en modifikasjon sukkermannosen. Dette skjer vanligvis i de tidligere cis- eller medialrommene, basert på enzymene som er tilstede der.

En annen modifikasjon tilfører sukker galaktose eller en sulfatgruppe til biomolekyler. Dette skjer vanligvis nær slutten av lastens reise gjennom Golgi-kroppen i transrommet.

Siden mange av modifikasjonene fungerer som etiketter, bruker Golgi-apparatet denne informasjonen på tversflaten for å sikre at de nylig endrede lipidene og proteinene havner på riktig sted. Du kan forestille deg dette som et postkontorstempelpakker med adresseetiketter og andre fraktinstruksjoner for posthåndtererne.

Golgi-kroppen sorterer lasten basert på disse etikettene og laster lipidene og proteinene i det aktuelle vesikeltransportører, klar til å sendes ut.

Mange av endringene som finner sted i cisternene til Golgi-apparatet er endringer etter translasjon.

Dette er endringer som er gjort i proteiner etter at proteinet allerede er bygget og brettet. For å få mening om dette, må du reise bakover i ordningen med proteinsyntese.

Inne i kjernen til hver celle er det DNA, som fungerer som en blåkopi for å bygge biomolekyler som proteiner. Hele settet med DNA, ringte menneskelig genom, inneholder både ikke-kodende DNA og proteinkodende gener. Informasjonen i hvert kodende gen gir instruksjonene for å bygge kjeder av aminosyrer.

Til slutt bretter disse kjedene seg til funksjonelle proteiner.

Dette skjer imidlertid ikke i en-til-en-skala. Siden det er mange, mer menneskelige proteiner enn det er kodende gener i genomet, må hvert gen ha evnen til å produsere flere proteiner.

Tenk på det slik: hvis forskere anslår at det er omtrent 25 000 mennesker gener og over 1 million menneskelige proteiner, det betyr at mennesker trenger mer enn 40 ganger mer proteiner enn de har individuelle gener.

Løsningen for å bygge så mange proteiner fra et så lite sett med gener er post-translationell modifisering.

Dette er prosessen der cellen gjør kjemiske modifikasjoner av de nydannede proteinene (og eldre proteiner andre tider) for å endre hva proteinet gjør, hvor det lokaliseres og hvordan det samhandler med andre molekyler.

Det er noen få vanlige typer post-translationell modifikasjon. Disse inkluderer fosforylering, glykosylering, metylering, acetylering og lipidering.

• Fosforylering: tilfører en fosfatgruppe til proteinet. Denne modifikasjonen påvirker vanligvis celleprosesser relatert til cellevekst og celle signalering.

• Glykosylering: oppstår når cellen tilfører en sukkergruppe i proteinet. Denne modifikasjonen er spesielt viktig for proteiner som er bestemt for cellens plasmamembran eller for utskilte proteiner, som havner utenfor cellen.

• Metylering: tilfører en metylgruppe til proteinet. Denne modifikasjonen er kjent epigenetisk regulator. Dette betyr i utgangspunktet at metylering kan slå innflytelsen til et gen på eller av. For eksempel overfører folk som opplever et stort traume, som sult, genetiske endringer til barna sine for å hjelpe dem med å overleve fremtidig matmangel. En av de vanligste måtene å overføre endringene fra en generasjon til en annen er gjennom proteinmetylering.

• Acetylering: tilfører en acetylgruppe til proteinet. Rollen til denne modifikasjonen er ikke helt klar for forskere. Imidlertid vet de at det er en vanlig modifikasjon for histoner, som er proteinene som fungerer som spoler for DNA.

• Lipidering: tilfører lipider til proteinet. Dette gjør proteinet mer i motsetning til vann, eller hydrofobt, og er veldig nyttig for proteiner som er en del av membraner.

Post-translationell modifisering gjør det mulig for cellen å bygge et bredt utvalg av proteiner ved hjelp av et relativt lite antall gener. Disse modifikasjonene endrer måten proteinene oppfører seg på og påvirker derfor den totale cellefunksjonen. For eksempel kan de øke eller redusere celleprosesser som cellevekst, celledød og cellesignalering.

Noen endringer etter translasjon påvirker cellefunksjoner relatert til menneskers sykdom, så finn ut hvordan og hvorfor endringer oppstår kan hjelpe forskere med å utvikle medisiner eller andre behandlinger for denne helsen forholdene.

Når de modifiserte proteinene og lipidene når trans-ansiktet, er de klare for sortering og lasting i transportvesiklene som vil transportere dem til deres endelige destinasjoner i cellen. For å gjøre dette stoler Golgi-kroppen på de modifikasjonene som fungerer som etiketter, og forteller organellen hvor lasten skal sendes.

Golgi-apparatet laster den sorterte lasten inn i vesikeltransportører, som vil spire av Golgi-kroppen og reise til den endelige destinasjonen for å levere lasten.

EN blære høres kompleks ut, men det er rett og slett en væskestreng omgitt av en membran som beskytter lasten under vesikulær transport. For Golgi-apparatet er det tre typer transportvesikler: eksocytotisk blemmer, sekretær blemmer og lysosomal blemmer.

Både eksocytotiske og sekretoriske vesikler omslutter lasten og flytter den til cellemembranen for frigjøring utenfor cellen.

Der smelter vesikelen med membranen og frigjør lasten utenfor cellen gjennom en pore i membranen. Noen ganger skjer dette umiddelbart etter forankring på cellemembran. Andre ganger legger transportvesiklen til ved cellemembranen og henger deretter ut og venter på signaler utenfor cellen før den frigjør lasten.

Et godt eksempel på eksocytotisk vesikellast er et antistoff aktivert av immunsystemet, som må forlate cellen for å gjøre jobben sin for å bekjempe patogener. Nevrotransmittere som adrenalin er en type molekyl som er avhengig av sekretoriske vesikler.

Disse molekylene fungerer som signaler for å koordinere respons på en trussel, for eksempel under "kamp eller flukt."

Lysosomale transportvesikler flytter last til lysosom, som er cellens gjenvinningssenter. Denne lasten er vanligvis skadet eller gammel, så lysosomet striper den for deler og nedbryter de uønskede komponentene.

Golgi-kroppen er uten tvil et komplekst og modent område for pågående forskning. Faktisk, selv om Golgi ble sett første gang i 1897, jobber forskere fremdeles med en modell som fullt ut forklarer hvordan Golgi-apparatet fungerer.

Et område med debatt er hvordan lasten beveger seg nøyaktig fra cis-ansiktet til trans-ansiktet.

Noen forskere tror at vesikler fører lasten fra en cisterna-pose til den neste. Andre forskere tror at cisternene beveger seg, modnes når de beveger seg fra cis-rommet til trans-rommet og bærer lasten med seg.

Sistnevnte er modningsmodell.