Аппарат Гольджи: функция, структура (с аналогией и схемой)

Большинство людей построили модель ячейки для научной выставки или школьного научного проекта, и лишь немногие эукариотическая клетка компоненты так же интересно смотреть или строить, как аппарат Гольджи.

В отличие от многих органеллыАппарат Гольджи, также называемый комплексом Гольджи, телом Гольджи или даже просто Гольджи, представляет собой набор плоских дисков или мешочков, сложенных вместе.

Для стороннего наблюдателя аппарат Гольджи выглядит с высоты птичьего полета на лабиринт или, может быть, даже на кусок конфетной ленты.

Эта интересная структура помогает аппарату Гольджи выполнять его роль как части эндомембранная система, который включает тело Гольджи и несколько других органелл, в том числе лизосомы а также эндоплазматическая сеть.

Эти органеллы объединяются для изменения, упаковки и транспортировки важного клеточного содержимого, такого как липиды и белки.

Аналогия с аппаратом Гольджи: Аппарат Гольджи иногда называют упаковочным заводом или почтовым отделением клетки, потому что он принимает молекулы и вносит изменения к ним затем сортирует и адресует эти молекулы для транспортировки в другие области клетки, как в почтовом отделении с письмами и пакетами.

Строение аппарата Гольджи имеет решающее значение для его функции.

Каждый из плоских мешочков мембраны, которые складываются вместе, образуя органеллы, называются цистерны. У большинства организмов таких дисков от четырех до восьми, но у некоторых организмов может быть до 60 цистерн в одном теле Гольджи. Пространства между каждым мешочком так же важны, как и сами мешочки.

Эти пространства - аппарат Гольджи ». просвет.

Ученые делят тело Гольджи на три части: цистерны, близкие к эндоплазматической сети, которая является СНГ купе; цистерны далеко от эндоплазматической сети, которая является транс купе; и средние цистерны, называемые медиальный отсек.

Эти ярлыки важны для понимания того, как работает аппарат Гольджи, потому что внешние стороны, или сети, тела Гольджи выполняют очень разные функции.

Если вы думаете об аппарате Гольджи как о заводе по упаковке клеток, вы можете визуализировать цис-сторону или цис-лицо как приемную станцию ​​Гольджи. Здесь аппарат Гольджи принимает груз, отправляемый из эндоплазматического ретикулума через специальные транспортеры, называемые везикулами.

Противоположная сторона, называемая трансфасом, - это судоходный причал тела Гольджи.

После сортировки и упаковки аппарат Гольджи высвобождает белки и липиды от транс лица.

Органелла загружает белковый или липидный груз в переносчики везикул, которые произошли от Гольджи, предназначенные для других мест в камере. Например, некоторые грузы могут попасть в лизосомы для переработки и разложения.

Другой груз может даже оказаться вне клетки после доставки к плазматической мембране клетки.

В ячейке цитоскелет, который представляет собой матрицу структурных белков, которые придают клетке ее форму и помогают организовать ее содержимое, закрепляют тело Гольджи на месте рядом с эндоплазматическим ретикулумом и клеткой. ядро.

Поскольку эти органеллы работают вместе, чтобы построить важные биомолекулы, такие как белки и липиды, для них имеет смысл открывать магазины в непосредственной близости друг от друга.

Некоторые белки цитоскелета, называемые микротрубочкидействуют как железнодорожные пути между этими органеллами, а также другими местами внутри клетки. Это позволяет транспортным пузырькам легко перемещать груз между органеллами к их конечным пунктам назначения в клетке.

То, что происходит в аппарате Гольджи между приемом груза на цис-поверхности и повторной отправкой на трансфас, является одной из основных задач аппарата Гольджи. Движущей силой этой функции также являются белки.

Мешочки цистерны в различных отделах тела Гольджи содержат особый класс белков, называемых ферменты. Специфические ферменты в каждом мешочке позволяют ему модифицировать липиды и белки, когда они проходят от цис-лица через медиальный отсек на пути к транс-лицу.

Эти модификации, выполняемые различными ферментами в мешочках цистерн, имеют огромное значение для результатов модифицированных биомолекул. Иногда модификации помогают сделать молекулы функциональными и способными выполнять свою работу.

В других случаях модификации действуют как этикетки, которые информируют центр доставки аппарата Гольджи о конечном пункте назначения биомолекул.

Эти модификации влияют на структуру белков и липидов. Например, ферменты могут удалять боковые цепи сахара или добавлять в груз сахар, жирные кислоты или фосфатные группы.

•••Наука

Конкретные ферменты, присутствующие в каждой цистерне, определяют, какие модификации происходят в этих цистернальных карманах. Например, одна модификация расщепляет сахар маннозу. Обычно это происходит в более ранних цис- или медиальных отделах, в зависимости от присутствующих там ферментов.

Другая модификация добавляет сахарную галактозу или сульфатную группу к биомолекулы. Обычно это происходит ближе к концу пути груза через тело Гольджи в транс-отсеке.

Поскольку многие модификации действуют как метки, аппарат Гольджи использует эту информацию на трансфере, чтобы гарантировать, что вновь измененные липиды и белки попадут в нужное место назначения. Вы можете представить это как почтовое отделение, на котором штампуют пакеты с адресными этикетками и другими инструкциями по доставке для почтовых обработчиков.

Тело Гольджи сортирует груз на основе этих меток и загружает липиды и белки в соответствующие переносчики везикул, готов к отправке.

Многие изменения, происходящие в цистернах аппарата Гольджи, являются посттрансляционные модификации.

Это изменения, вносимые в белки после того, как белок уже построен и свернут. Чтобы понять это, вам нужно вернуться назад в схеме синтеза белка.

Внутри ядра каждой клетки находится ДНК, которая действует как образец для построения таких биомолекул, как белки. Полный набор ДНК, называется человеческий геном, содержит как некодирующие ДНК, так и гены, кодирующие белок. Информация, содержащаяся в каждом кодирующем гене, дает инструкции по построению цепочек аминокислот.

В конце концов, эти цепи сворачиваются в функциональные белки.

Однако это не происходит в индивидуальном масштабе. Поскольку существует намного больше человеческих белков, чем кодирующих генов в геноме, каждый ген должен обладать способностью продуцировать несколько белков.

Подумайте об этом так: если, по оценкам ученых, существует около 25000 человек, гены и более 1 миллиона человеческих белков, что означает, что людям требуется в 40 раз больше белков, чем у них есть отдельные гены.

Решением для создания такого количества белков из такого относительно небольшого набора генов является посттрансляционная модификация.

Это процесс, с помощью которого клетка вносит химические модификации во вновь образованные белки (и более старые белки). в других случаях), чтобы изменить то, что делает белок, где он локализуется и как он взаимодействует с другими молекулы.

Есть несколько распространенных типов посттрансляционной модификации. К ним относятся фосфорилирование, гликозилирование, метилирование, ацетилирование и липидирование.

• Фосфорилирование: добавляет к белку фосфатную группу. Эта модификация обычно влияет на клеточные процессы, связанные с ростом клеток и передачей сигналов.

• Гликозилирование: происходит, когда клетка добавляет к белку группу сахара. Эта модификация особенно важна для белков, предназначенных для плазматической мембраны клетки или для секретируемых белков, которые выходят за пределы клетки.

• Метилирование: добавляет к белку метильную группу. Эта модификация хорошо известна эпигенетический регулятор. Это в основном означает, что метилирование может включать или выключать влияние гена. Например, люди, которые пережили крупномасштабную травму, такую ​​как голод, передают своим детям генетические изменения, чтобы помочь им пережить нехватку продовольствия в будущем. Один из наиболее распространенных способов передачи этих изменений от одного поколения к другому - метилирование белка.

• Ацетилирование: добавляет к белку ацетильную группу. Роль этой модификации не совсем ясна исследователям. Однако они знают, что это обычная модификация для гистоны, которые являются белками, которые действуют как катушки для ДНК.

• Липидирование: добавляет липиды к белку. Это делает белок более непохожим на воду или гидрофобным и очень полезен для белков, которые являются частью мембран.

Посттрансляционная модификация позволяет клетке строить широкий спектр белков, используя относительно небольшое количество генов. Эти модификации изменяют поведение белков и, следовательно, влияют на общую функцию клетки. Например, они могут увеличивать или уменьшать клеточные процессы, такие как рост клеток, гибель клеток и передачу сигналов.

Некоторые посттрансляционные модификации влияют на функции клеток, связанные с заболеваниями человека, поэтому выясним, как и почему происходят изменения, может помочь ученым разработать лекарства или другие методы лечения этих заболеваний. условия.

Как только модифицированные белки и липиды достигают трансфокации, они готовы к сортировке и загрузке в транспортные пузырьки, которые будут транспортировать их к конечному месту назначения в клетке. Для этого тело Гольджи полагается на те модификации, которые действуют как метки, сообщающие органелле, куда отправить груз.

Аппарат Гольджи загружает отсортированный груз в транспортеры пузырьков, которые отделяются от тела Гольджи и отправляются в конечный пункт назначения для доставки груза.

А везикул звучит сложно, но это просто капля жидкости, окруженная мембраной, которая защищает груз во время везикулярной транспортировки. Для аппарата Гольджи существует три типа транспортных пузырьков: экзоцитозный везикулы, секреторный везикулы и лизосомный везикулы.

И экзоцитотические, и секреторные везикулы поглощают груз и перемещают его к клеточной мембране для высвобождения за пределы клетки.

Там везикула сливается с мембраной и высвобождает груз за пределы клетки через пору в мембране. Иногда это происходит сразу после стыковки с клеточная мембрана. В других случаях транспортная везикула стыкуется с клеточной мембраной, а затем зависает, ожидая сигналов извне клетки, прежде чем выпустить груз.

Хорошим примером груза экзоцитотических везикул являются антитела, активируемые иммунной системой, которые должны покинуть клетку, чтобы выполнять свою работу по борьбе с патогенами. Нейротрансмиттеры, такие как адреналин, представляют собой тип молекул, которые зависят от секреторных пузырьков.

Эти молекулы действуют как сигналы, помогая координировать реакцию на угрозу, например, во время «борьбы или бегства».

Лизосомальные транспортные везикулы перемещают груз в лизосома, который является центром переработки клеток. Этот груз обычно поврежден или старый, поэтому лизосома разделяет его на части и разрушает нежелательные компоненты.

Тело Гольджи, несомненно, является сложной и перспективной областью для продолжающихся исследований. Фактически, даже несмотря на то, что Гольджи впервые увидели в 1897 году, ученые все еще работают над моделью, которая полностью объясняет, как работает аппарат Гольджи.

Одна из областей дискуссии - как именно груз перемещается от цис-поверхности к транс-поверхности.

Некоторые ученые считают, что пузырьки переносят груз из одного мешочка цистерны в другой. Другие исследователи полагают, что цистерны сами движутся, созревая, когда переходят из цис-отсека в транс-отсек и несут с собой груз.

Последний является модель созревания.