Golgi aparaat: funktsioon, struktuur (koos analoogia ja diagrammiga)

Sisu

• Golgi keha struktuur
• Golgi struktuur ja transport
• Ensüümid: seos struktuuri ja funktsiooni vahel
• Ensüümid ja transport
• Roll geeniekspressioonis
• Tõlkejärgsed muudatused
• Roll vesikli moodustamises
• Vesikulaarvedajate tüübid
• Golgi funktsioon on pidev mõistatus

Enamik inimesi on ehitanud rakumudeli teadusmessile või klassiruumis toimuvale teadusprojektile ning vähesed eukarüootsed rakukomponendid on sama huvitavad vaadata või ehitada kui Golgi aparaat.

Erinevalt paljudest organellidest, millel on tavaliselt ühtlasemad ja sageli ümarad kujundid, on Golgi aparaat - mida nimetatakse ka Golgi kompleksiks, Golgi kehaks või isegi lihtsalt Golgi - lamedate ketaste või kottide seeriaks, mis on üksteisega virnastatud.

Juhuslikule vaatlejale näeb Golgi aparaat linnulennult välja labürinti või võib-olla isegi tükk lindikommi.

See huvitav struktuur aitab Golgi aparaadil täita oma rolli endomembraanne süsteem, mis hõlmab Golgi keha ja mõnda muud organelli, sealhulgas lüsosoomid ja endoplasmaatiline retikulum.

Need organellid ühinevad, et muuta, pakendada ja transportida olulist rakusisaldust, nagu lipiidid ja valgud.

Golgi aparaadi analoogia: Golgi aparaati nimetatakse mõnikord raku pakkimisettevõtteks või postkontoriks, kuna see võtab vastu molekule ja teeb neis muudatusi, seejärel sorteerib ja adresseerib need molekulid transportimiseks teistesse raku piirkondadesse, nagu postkontor teeb kirjadega ja pakendid.

Golgi keha struktuur

Golgi aparaadi struktuur on selle funktsioneerimisel ülioluline.

Kutsutakse kõiki membraani lamedaid kotte, mis üksteisega kokku moodustuvad cisternae. Enamikus organismides on neid plaate neli kuni kaheksa, kuid mõnel organismil võib ühes Golgi kehas olla kuni 60 tsisterna. Tühikud iga koti vahel on sama olulised kui kotid ise.

Need ruumid on Golgi aparaat luumenit.

Teadlased jaotavad Golgi keha kolmeks osaks: endoplasmaatilise retiikulumi lähedal paiknevad tsisternaad, mis on cis sektsioon; - tsisternaad, mis asuvad kaugel endoplasmaatilisest retikulumist, st trans sektsioon; ja keskmised tsisternaad, mida nimetatakse mediaalne sektsioon.

Need sildid on olulised, et mõista, kuidas Golgi aparaat töötab, kuna Golgi keha äärepoolsemad küljed ehk võrgud täidavad väga erinevaid funktsioone.

Kui arvate, et Golgi aparaat on raku pakkimisettevõte, võite visandada cis-külje või cis-külje Golgise vastuvõtudokkina. Siin võtab Golgi aparaat vastu last, mis saadetakse endoplasmaatilisest retikulumist spetsiaalsete vedajate kaudu, mida nimetatakse vesiikuliteks.

Vastupidine külg, mida nimetatakse trans-pinnaks, on Golgi korpuse laeva dokk.

Golgi struktuur ja transport

Pärast sorteerimist ja pakendamist vabastab Golgi aparaat valke ja lipiide trans-pinnalt.

Organell laadib valgu või lipiidide lasti vesiikulite transportijad, mis eraldub Golgi juurest ja on mõeldud lahtri teistesse kohtadesse. Näiteks võib osa lasti minna lüsosoomi ringlussevõtuks ja lagundamiseks.

Muud kaubad võivad pärast raku plasmamembraanile saatmist isegi lahtrist välja kerida.

Lahter on tsütoskelett, mis on strukturaalsete valkude maatriks, mis annavad rakule kuju ja aitavad selle sisu korrastada, ankurdab Golgi keha endoplasmaatilise retikulumi ja raku tuuma lähedal.

Kuna need organellid töötavad koos oluliste biomolekulide, näiteks valkude ja lipiidide, ehitamiseks, on mõistlik, et nad asuksid kaupluse vahetus läheduses.

Mõned proteiinid tsütoskeletis, nn mikrotuubulid, käituvad nii nende organellide kui ka muude raku asukohtade vaheliste raudteedena. See hõlbustab vesiikulite veoste transportimist organellide vahel ja raku lõppsihtkohta.

Ensüümid: seos struktuuri ja funktsiooni vahel

See, mis toimub Golgis lasti vastuvõtu ja cis-külje vahel selle saatmise ajal uuesti välja saatmise vahel, on Golgi aparatuuri peamine töö. Selle funktsiooni liikumapanevaks jõuks on ka valgud.

Golgi keha erinevates sektsioonides olevad tsisternaakotid sisaldavad spetsiaalset valkude klassi, mida nimetatakse ensüümid. Igas kotis olevad spetsiifilised ensüümid võimaldavad modifitseerida lipiide ja valke, kui nad kulgevad tsissi küljest läbi mediaalse sektsiooni teel transformatsiooni poole.

Need modifikatsioonid, mida tsisternaakottides teevad erinevad ensüümid, muudavad biomolekulide tulemusi väga erinevalt. Mõnikord aitavad modifikatsioonid muuta molekule funktsionaalseteks ja oma tööd teha.

Muul ajal toimivad modifikatsioonid nagu sildid, mis teavitavad Golgi aparaadi tarnekeskust biomolekulide lõppsihtkohast.

Need modifikatsioonid mõjutavad valkude ja lipiidide struktuuri. Näiteks võivad ensüümid eemaldada suhkru külgahelad või lisada lasti suhkru-, rasvhapete või fosfaatrühmi.

••• Teadmine

Ensüümid ja transport

Kõigis tsisternaas esinevad spetsiifilised ensüümid määravad, millised modifikatsioonid nendes tsisternikottides aset leiavad. Näiteks üks modifikatsioon lõhustab suhkru mannoosi. Tavaliselt toimub see varasemates cis- või mediaalsetes sektsioonides seal esinevate ensüümide põhjal.

Veel üks modifikatsioon lisab biomolekulidele suhkru galaktoosi või sulfaatrühma. Üldiselt juhtub see veose lõppemise ajal transiidiruumis asuva Golgi kere kaudu.

Kuna paljud modifikatsioonid toimivad nagu sildid, kasutab Golgi aparaat seda teavet läbilõikes, et tagada värskelt muudetud lipiidide ja valkude likvideerimine õigesse sihtkohta. Võite seda ette kujutada nagu postkontor, kes tembeldab pakendid aadressi siltide ja muude saatmisjuhistega postikäitlejatele.

Golgi keha sorteerib lasti nende siltide alusel ning laadib lipiidid ja valgud sobivatesse vesiikulite transportijad, valmis välja saatma.

Roll geeniekspressioonis

Paljud muudatused, mis Golgi aparaadi tsisternades toimuvad, on tõlkejärgsed modifikatsioonid.

Need on muudatused, mis tehakse valkudes pärast valgu juba ehitamist ja voltimist. Selle mõistmiseks peate valgu sünteesi skeemis tagasi liikuma.

Iga raku tuumas on DNA, mis toimib nagu sinine biomolekulide moodustamiseks nagu valgud. Kogu DNA komplekt, mida nimetatakse inimese genoom, sisaldab nii mittekodeerivat DNA kui ka valku kodeerivaid geene. Igas kodeerivas geenis sisalduv teave annab juhised aminohapete ahelate moodustamiseks.

Lõpuks voldivad need ahelad funktsionaalseteks valkudeks.

Kuid seda ei juhtu üks-ühele skaalal. Kuna genoomis on viisil ja viisil rohkem inimese valke kui kodeerivaid geene, peab igal geenil olema võime toota mitut valku.

Mõelge sellele nii: kui teadlaste hinnangul on umbes 25 000 inimese geeni ja üle miljoni inimese valgu, tähendab see, et inimesed vajavad üle 40 korra rohkem valke kui neil on üksikud geenid.

Tõlkejärgsed muudatused

Lahendus nii paljude valkude ehitamiseks sellisest suhteliselt väikesest geenikomplektist on translatsioonijärgne modifikatsioon.

See on protsess, mille käigus rakk teeb keemiliselt modifitseeritud vastvalminud valke (ja muul ajal ka vanemaid valke), et muuta seda, mida valk teeb, kus see lokaliseerub ja kuidas see interakteerub teiste molekulidega.

Translatsioonijärgseid modifikatsioone on mõned levinumad tüübid. Nende hulka kuuluvad fosforüülimine, glükosüülimine, metüleerimine, atsetüülimine ja lipideerimine.

Translatsioonijärgne modifikatsioon võimaldab rakul ehitada suhteliselt väheste geenide abil mitmesuguseid valke. Need modifikatsioonid muudavad valkude käitumisviisi ja mõjutavad seetõttu raku üldist funktsiooni. Näiteks võivad need suurendada või vähendada rakuprotsesse, näiteks rakkude kasvu, rakusurma ja signaaliülekannet.

Mõned translatsioonijärgsed modifikatsioonid mõjutavad inimese haigustega seotud rakufunktsioone, seega võib välja mõelda, kuidas ja miks modifikatsioonid toimuvad, teadlastel välja töötada ravimeid või muid ravimeetodeid nende terviseseisundite jaoks.

Roll vesikli moodustamises

Kui modifitseeritud valgud ja lipiidid jõuavad trans-pinnale, on nad valmis sorteerimiseks ja transportvesiikulitesse laadimiseks, mis viib nad raku lõppsihtkohta. Selleks tugineb Golgi kere neile modifikatsioonidele, mis toimivad siltidena, teatades organellele, kuhu last viia.

Golgi aparaat laadib sorteeritud lasti vesiikulitransporteritesse, mis veavad Golgi kere maha ja sõidavad lasti kohale toimetamiseks sihtkohta.

A vesiikul kõlab keeruliselt, kuid see on lihtsalt membraaniga ümbritsetud vedeliku helmes, mis kaitseb lasti vesikulaarse transpordi ajal. Golgi aparaadi jaoks on kolme tüüpi transportvesiikulid: eksotsütootiline vesiikulid, sekretoorium vesiikulid ja lüsosoom vesiikulid.

Vesikulaarvedajate tüübid

Nii eksotsütootilised kui ka sekretoorsed vesiikulid neelavad lasti ja viivad selle rakumembraanile, et vabastada see väljaspool rakku.

Seal sulandub vesiikkel membraaniga ja vabastab lasti väljaspool raku membraani pooride kaudu. Mõnikord juhtub see kohe rakumembraani dokkimisel. Muul ajal dokkib transportvesiikul rakumembraani juurde ja ripub siis välja, oodates enne lasti vabastamist signaale raku väljast.

Eksotsütootiliste vesiikulite lasti hea näide on immuunsussüsteemi aktiveeritud antikeha, mis haigusetekitajate vastu võitlemiseks peab rakust lahkuma. Neurotransmitterid nagu adrenaliin on teatud tüüpi molekulid, mis toetuvad sekretoorsetele vesiikulitele.

Need molekulid toimivad nagu signaalid, mis aitavad ohule reageerimist koordineerida, näiteks "võitluse või lennu ajal".

Lüsosomaalsed vesiikulid viivad lasti lüsosoom, mis on raku taaskasutuskeskus. See lasti on üldiselt kahjustatud või vana, nii et lüsosoom eemaldab selle osadeks ja lagundab soovimatud komponendid.

Golgi funktsioon on pidev mõistatus

Golgi keha on kahtlemata pidev uurimistöö keeruline ja küps piirkond. Tegelikult, kuigi Golgi nähti esmakordselt 1897. aastal, töötavad teadlased endiselt mudeli kallal, mis selgitab täielikult, kuidas Golgi aparaat töötab.

Üheks arutelupaigaks on see, kuidas kaubad täpselt tsissi küljelt trans-küljele liiguvad.

Mõned teadlased arvavad, et vesiikulid veavad kaupa ühest tsisterna kotist teise. Teised teadlased arvavad, et tsisternaad ise liiguvad, küpsedes, kui nad liiguvad tsisternisahtlist trans-sektsiooni ja veavad lasti endaga.

Viimane on küpsemismudel.