Aparat Golgi: Funcție, structură (cu analogie și diagramă)

Majoritatea oamenilor au construit un model de celulă pentru un târg științific sau un proiect științific la clasă și puțini Celulă eucariotă componentele sunt la fel de interesante de privit sau de construit ca aparate Golgi.

Spre deosebire de mulți organite, care au tendința de a avea forme mai uniforme și deseori rotunde, aparatul Golgi - numit și complexul Golgi, corpul Golgi sau chiar doar Golgi - este o serie de discuri plate sau pungi stivuite împreună.

Pentru observatorul obișnuit, aparatul Golgi arată ca o vedere de pasăre a unui labirint sau poate chiar o bucată de bomboane panglică.

Această structură interesantă ajută aparatul Golgi cu rolul său ca parte a sistemul endomembranar, care cuprinde corpul Golgi și alte câteva organite, inclusiv lizozomi și reticul endoplasmatic.

Aceste organite se unesc pentru a modifica, împacheta și transporta conținuturi importante de celule, cum ar fi lipidele și proteinele.

Analogia aparatului Golgi: aparatul Golgi este uneori denumit planta de ambalare sau oficiul poștal al celulei, deoarece primește molecule și face modificări apoi le sortează și adresează acele molecule pentru a fi transportate în alte zone ale celulei, la fel cum o face un oficiu poștal cu scrisori și colete.

Structura aparatului Golgi este crucială pentru funcția sa.

Fiecare dintre pungile plate de membrană care se stivuiesc împreună pentru a forma organitul sunt numite cisternae. În majoritatea organismelor, există patru până la opt dintre aceste discuri, dar unele organisme pot avea până la 60 de cisterne într-un singur corp Golgi. Spațiile dintre fiecare pungă sunt la fel de importante ca pungile în sine.

Aceste spații sunt aparatul Golgi lumen.

Oamenii de știință împart corpul Golgi în trei părți: cisterna aproape de reticulul endoplasmatic, care este cis compartiment; cisternae departe de reticulul endoplasmatic, care este trans compartiment; iar cisterna mijlocie, numită medial compartiment.

Aceste etichete sunt importante pentru a înțelege modul în care funcționează aparatul Golgi, deoarece părțile exterioare sau rețelele corpului Golgi îndeplinesc funcții foarte diferite.

Dacă vă gândiți la aparatul Golgi ca la planta de ambalare a celulei, puteți vizualiza partea cis sau fața cis, ca docul de recepție al Golgi. Aici, aparatul Golgi preia încărcătura trimisă din reticulul endoplasmatic prin intermediul unor transportoare speciale numite vezicule.

Partea opusă, numită față trans, este docul de expediere al corpului Golgi.

După sortare și ambalare, aparatul Golgi eliberează proteine ​​și lipide de pe fata trans.

Organitul încarcă proteina sau lipidele în transportoare de vezicule, care pleacă din Golgi, destinate altor locuri din celulă. De exemplu, unele mărfuri pot merge la lizozom pentru reciclare și degradare.

Alte încărcături s-ar putea să ajungă chiar în afara celulei după transportul către membrana plasmatică a celulei.

Celula citoschelet, care este o matrice de proteine ​​structurale care dau formei celulei și ajută la organizarea conținutului acesteia, ancorează corpul Golgi în loc lângă reticulul endoplasmatic și celula nucleu.

Deoarece aceste organite lucrează împreună pentru a construi biomolecule importante, cum ar fi proteinele și lipidele, este logic pentru ei să își înființeze magazinul în imediata apropiere una a altuia.

Unele dintre proteinele din citoschelet, numite microtubuli, acționează ca niște căi ferate între aceste organite, precum și alte locații din celulă. Acest lucru facilitează transportul veziculelor pentru a muta încărcătura între organite și către destinațiile lor finale din celulă.

Ceea ce se întâmplă în Golgi între primirea încărcăturii pe fața cis și livrarea din nou pe fața trans este o parte din lucrările majore ale aparatului Golgi. Forța motrice din spatele acestei funcții este, de asemenea, condusă de proteine.

Pungile de cisterne din diferitele compartimente ale corpului Golgi conțin o clasă specială de proteine ​​numită enzime. Enzimele specifice din fiecare pungă îi permit să modifice lipidele și proteinele pe măsură ce trec de pe fața cis prin compartimentul medial pe drumul spre fața trans.

Aceste modificări efectuate de diferitele enzime din pungile cisternei fac o diferență uriașă în rezultatele biomoleculelor modificate. Uneori, modificările ajută la transformarea moleculelor în funcționale și capabile să-și facă treaba.

Alteori, modificările acționează ca niște etichete care informează centrul de transport al aparatului Golgi despre destinația finală a biomoleculelor.

Aceste modificări afectează structura proteinelor și a lipidelor. De exemplu, enzimele pot îndepărta lanțurile laterale ale zahărului sau pot adăuga zahăr, acizi grași sau grupări fosfat la marfă.

•••Știința

Enzimele specifice prezente în fiecare dintre cisterne determină modificările care se întâmplă în acele pungi cisternale. De exemplu, o modificare scindează manoza de zahăr. Acest lucru apare de obicei în compartimentele cis sau mediale anterioare, pe baza enzimelor prezente acolo.

O altă modificare adaugă zahărul galactoză sau o grupare sulfat la biomolecule. Acest lucru se întâmplă în general aproape de sfârșitul călătoriei încărcăturii prin corpul Golgi din compartimentul trans.

Deoarece multe dintre modificări acționează ca niște etichete, aparatul Golgi folosește aceste informații pe fața trans pentru a se asigura că lipidele și proteinele nou modificate se încheie la destinația corectă. Vă puteți imagina acest lucru ca un oficiu poștal care ștampilează pachete cu etichete de adresă și alte instrucțiuni de expediere pentru gestionarii de poștă.

Corpul Golgi sortează încărcătura pe baza acelor etichete și încarcă lipidele și proteinele în locul corespunzător transportoare de vezicule, gata de expediere.

Multe dintre modificările care au loc în cisterna aparatului Golgi sunt modificări post-traducătoare.

Acestea sunt modificări aduse proteinelor după ce proteina a fost deja construită și pliată. Pentru a înțelege acest lucru, va trebui să călătoriți înapoi în schema sintezei proteinelor.

În interiorul nucleului fiecărei celule, există ADN, care acționează ca un plan pentru construirea biomoleculelor precum proteinele. Setul complet de ADN, numit genomul uman, conține atât ADN necodificator, cât și gene care codifică proteinele. Informațiile conținute în fiecare genă codificatoare oferă instrucțiunile pentru construirea lanțurilor de aminoacizi.

În cele din urmă, aceste lanțuri se pliază în proteine ​​funcționale.

Cu toate acestea, acest lucru nu se întâmplă pe o scară unu la unu. Deoarece există mai multe proteine ​​umane decât există gene codatoare în genom, fiecare genă trebuie să aibă capacitatea de a produce mai multe proteine.

Gândiți-vă astfel: dacă oamenii de știință estimează că există aproximativ 25.000 de oameni gene și peste 1 milion de proteine ​​umane, ceea ce înseamnă că oamenii necesită de peste 40 de ori mai multe proteine ​​decât au gene individuale.

Soluția pentru a construi atât de multe proteine ​​dintr-un astfel de set relativ mic de gene este modificarea post-translațională.

Acesta este procesul prin care celula face modificări chimice proteinelor nou formate (și proteinelor mai vechi alteori) pentru a schimba ceea ce face proteina, unde se localizează și cum interacționează cu altele molecule.

Există câteva tipuri comune de modificare post-traducătoare. Acestea includ fosforilarea, glicozilarea, metilarea, acetilarea și lipidarea.

• Fosforilarea: adaugă o grupă fosfat la proteină. Această modificare afectează de obicei procesele celulare legate de creșterea celulară și semnalizarea celulară.

• Glicozilarea: apare atunci când celula adaugă un grup de zahăr la proteină. Această modificare este deosebit de importantă pentru proteinele destinate membranei plasmatice a celulei sau pentru proteinele secretate, care se încheie în afara celulei.

• Metilare: adaugă o grupare metil la proteină. Această modificare este bine cunoscută regulator epigenetic. Acest lucru înseamnă practic că metilarea poate activa sau dezactiva influența unei gene. De exemplu, persoanele care se confruntă cu un traumatism pe scară largă, precum foametea, le transmit copiilor modificări genetice pentru a-i ajuta să supraviețuiască viitoarelor penuria de alimente. Una dintre cele mai comune modalități de a trece aceste modificări de la o generație la alta este prin metilarea proteinelor.

• Acetilare: adaugă o grupă acetil la proteină. Rolul acestei modificări nu este complet clar pentru cercetători. Cu toate acestea, ei știu că este o modificare obișnuită pentru histone, care sunt proteinele care acționează ca bobine pentru ADN.

• Lipidarea: adaugă lipide proteinei. Acest lucru face ca proteina să fie mai opusă la apă sau hidrofobă și este foarte utilă pentru proteinele care fac parte din membrane.

Modificarea post-translațională permite celulei să construiască o mare varietate de proteine ​​folosind un număr relativ mic de gene. Aceste modificări modifică modul în care proteinele se comportă și, prin urmare, afectează funcția globală a celulelor. De exemplu, acestea pot crește sau scădea procesele celulare, cum ar fi creșterea celulară, moartea celulară și semnalizarea celulară.

Unele modificări post-translaționale afectează funcțiile celulare legate de bolile umane, deci aflând cum și de ce apar modificări poate ajuta oamenii de știință să dezvolte medicamente sau alte tratamente pentru aceste stări de sănătate condiții.

Odată ce proteinele și lipidele modificate ajung pe fața trans, acestea sunt pregătite pentru sortare și încărcare în veziculele de transport care le vor transporta către destinațiile lor finale din celulă. Pentru a face acest lucru, corpul Golgi se bazează pe acele modificări care acționează ca etichete, spunând organului unde să trimită marfa.

Aparatul Golgi încarcă încărcătura sortată în transportoare de vezicule, care vor ieși din corpul Golgi și vor călători la destinația finală pentru a livra încărcătura.

A vezicula sună complex, dar este pur și simplu o bucată de fluid înconjurată de o membrană care protejează încărcătura în timpul transportului vezicular. Pentru aparatul Golgi, există trei tipuri de vezicule de transport: exocitotic vezicule, secretor vezicule și lizozomală vezicule.

Ambele vezicule exocitotice și secretorii înghițesc încărcătura și o mută către membrana celulară pentru eliberare în afara celulei.

Acolo, vezicula se fuzionează cu membrana și eliberează încărcătura în afara celulei printr-un por din membrană. Uneori, acest lucru se întâmplă imediat după andocarea la membrana celulara. Alteori, vezicula de transport se atasează la membrana celulei și apoi atârnă, așteptând semnale din afara celulei înainte de a elibera marfa.

Un bun exemplu de încărcătură de vezicule exocitotice este un anticorp activat de sistemul imunitar, care trebuie să părăsească celula pentru a-și putea face treaba pentru a lupta împotriva agenților patogeni. Neurotransmițătorii precum adrenalina sunt un tip de moleculă care se bazează pe vezicule secretoare.

Aceste molecule acționează ca niște semnale pentru a ajuta la coordonarea unui răspuns la o amenințare, cum ar fi în timpul „luptei sau fugii”.

Veziculele de transport lizozomale mută încărcătura către lizozom, care este centrul de reciclare al celulei. Această marfă este în general deteriorată sau veche, astfel încât lizozomul o îndepărtează pentru piese și degradează componentele nedorite.

Corpul Golgi este fără îndoială o zonă complexă și coaptă pentru cercetări în curs. De fapt, chiar dacă Golgi a fost văzut pentru prima dată în 1897, oamenii de știință încă lucrează la un model care explică pe deplin modul în care funcționează aparatul Golgi.

Un domeniu de dezbatere este modul în care se deplasează exact încărcătura de pe fața cis pe fața trans.

Unii oameni de știință cred că veziculele transportă încărcătura de la o pungă de cisterna la alta. Alți cercetători cred că cisterna se deplasează, maturându-se pe măsură ce se deplasează din compartimentul cis în compartimentul trans și transportând încărcătura cu ele.

Acesta din urmă este model de maturare.