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

Содержание

• Строение тела Гольджи
• Гольджи Структура и транспорт
• Ферменты: связь между структурой и функцией
• Ферменты и Транспорт
• Роль в экспрессии генов
• Посттрансляционные модификации
• Роль в образовании пузырьков
• Типы Везикул Транспортеры
• Функция Гольджи - это загадка

Большинство людей создали модель клетки для научной ярмарки или научного проекта в классе, и лишь немногие компоненты эукариотических клеток столь же интересны для изучения или построения, как аппарат Гольджи.

В отличие от многих органелл, которые имеют тенденцию иметь более однородные и часто круглые формы, аппарат Гольджи - также называемый комплексом Гольджи, телом Гольджи или даже просто Гольджи - представляет собой серию плоских дисков или пакетов, сложенных вместе.

Для случайного наблюдателя аппарат Гольджи похож на лабиринт с высоты птичьего полета или даже на кусочек леденца.

Эта интересная структура помогает аппарату Гольджи играть роль эндомембранная система, который включает тело Гольджи и несколько других органелл, в том числе лизосомы и эндоплазматический ретикулум.

Эти органеллы объединяются, чтобы изменять, упаковывать и транспортировать важные клеточные компоненты, такие как липиды и белки.

Аналогия аппарата Гольджи: аппарат Гольджи иногда называют упаковочным заводом или почтовым отделением клетки, потому что он принимает молекулы и вносит в них изменения, затем сортирует и направляет эти молекулы для транспортировки в другие области клетки, так же, как почтовое отделение делает с письмами и пакеты.

Строение тела Гольджи

Структура аппарата Гольджи имеет решающее значение для его функции.

Каждый из плоских пакетов мембраны, которые складываются вместе, чтобы сформировать органеллу, называются цистерны, У большинства организмов таких дисков от четырех до восьми, но некоторые организмы могут содержать 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 вблизи эндоплазматического ретикулума, который является цис отсек; цистерны далеко от эндоплазматического ретикулума, который является транс отсек; и средние цистерны, называемые срединный отсек.

Эти метки важны для понимания того, как работает аппарат Гольджи, поскольку внешние стороны или сети тела Гольджи выполняют совершенно разные функции.

Если вы думаете, что аппарат Гольджи является упаковочным заводом клетки, вы можете визуализировать цис-сторону или цис-грань как приемный док Голгиса. Здесь аппарат Гольджи принимает груз, отправленный из эндоплазматического ретикулума через специальные транспортеры, называемые везикулами.

Противоположная сторона, называемая транс-гранью, является док-станцией для тела Гольджи.

Гольджи Структура и транспорт

После сортировки и упаковки аппарат Гольджи высвобождает белки и липиды с трансфекции.

Органелла загружает белок или липидный груз в транспортеры пузырьков, который отпочковывался от Гольджи, предназначался для других мест в камере. Например, некоторые грузы могут отправляться в лизосому для переработки и разложения.

Другие грузы могут даже оказаться снаружи клетки после доставки в плазматическую мембрану клетки.

Клетки цитоскелет, который представляет собой матрицу структурных белков, которые придают клетке форму и помогают организовать ее содержимое, закрепляет тело Гольджи на месте вблизи эндоплазматического ретикулума и ядра клетки.

Поскольку эти органеллы работают вместе для создания важных биомолекул, таких как белки и липиды, для них имеет смысл открыть магазин в непосредственной близости друг от друга.

Некоторые из белков в цитоскелете, называемые микротрубочкидействуют как железнодорожные пути между этими органеллами, а также с другими точками внутри клетки. Это позволяет транспортным везикулам перемещать грузы между органеллами и к их конечным пунктам назначения в клетке.

Ферменты: связь между структурой и функцией

То, что происходит в Гольджи между приемом груза на цис-фризе и его последующей отправкой на транс-трансфере, является одной из основных работ аппарата Гольджи. Движущей силой этой функции также являются белки.

Мешочки цистерн в различных отделах тела Гольджи содержат особый класс белков, называемых ферменты, Специфические ферменты в каждом пакете позволяют ему модифицировать липиды и белки, когда они проходят от цис-лицевой поверхности через медиальный отсек на пути к транс-трансу.

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

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

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

••• Наука

Ферменты и Транспорт

Специфические ферменты, присутствующие в каждой из цистерн, определяют, какие модификации происходят в этих цистернальных мешочках. Например, одна модификация расщепляет сахарную маннозу. Это обычно происходит в более ранних цис или медиальных отделах, основанных на ферментах, присутствующих там.

Другая модификация добавляет сахарную галактозу или сульфатную группу к биомолекулам. Обычно это происходит в конце пути груза через тело Гольджи в транс-купе.

Поскольку многие из модификаций действуют как метки, аппарат Гольджи использует эту информацию на трансфере, чтобы гарантировать, что вновь измененные липиды и белки попадут в правильное место назначения. Вы можете представить себе это как почтовое отделение с печатью пакетов с адресными этикетками и другими инструкциями по отправке для обработчиков почты.

Тело Гольджи сортирует груз по этим меткам и загружает липиды и белки в соответствующие транспортеры пузырьковготов к отправке.

Роль в экспрессии генов

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

Это изменения, внесенные в белки после того, как белок уже собран и сложен. Чтобы понять это, вам нужно будет вернуться в схему синтеза белка.

Внутри ядра каждой клетки есть ДНК, которая действует как синий для создания биомолекул, таких как белки. Полный набор ДНК, называемый человеческий геном, содержит как некодирующие ДНК, так и белковые кодирующие гены. Информация, содержащаяся в каждом кодирующем гене, дает инструкции для построения цепочек аминокислот.

В конце концов эти цепи превращаются в функциональные белки.

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

Подумайте об этом следующим образом: если ученые подсчитали, что существует около 25 000 человеческих генов и более 1 миллиона человеческих белков, это означает, что людям требуется в 40 раз больше белков, чем у отдельных генов.

Посттрансляционные модификации

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

Это процесс, посредством которого клетка производит химические модификации вновь образованных белков (и более старых белков в другое время), чтобы изменить то, что делает белок, где он локализуется и как он взаимодействует с другими молекулами.

Существует несколько распространенных типов посттрансляционных модификаций. К ним относятся фосфорилирование, гликозилирование, метилирование, ацетилирование и липидирование.

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

Некоторые посттрансляционные модификации влияют на функции клеток, связанные с болезнями человека, поэтому выяснение того, как и почему происходят модификации, может помочь ученым в разработке лекарств или других методов лечения этих заболеваний.

Роль в образовании пузырьков

Как только модифицированные белки и липиды попадают в транс-транс, они готовы к сортировке и загрузке в транспортные пузырьки, которые будут транспортировать их к месту назначения в клетке. Для этого тело Гольджи опирается на те модификации, которые действуют как ярлыки, сообщающие органелле, где находится груз.

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

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

Типы Везикул Транспортеры

Как экзоцитотические, так и секреторные пузырьки поглощают груз и перемещают его к клеточной мембране для высвобождения за пределы клетки.

Там везикула сливается с мембраной и выпускает груз за пределы клетки через поры в мембране. Иногда это происходит сразу после стыковки с клеточной мембраной. В другое время транспортный везикул стыкуется с клеточной мембраной, а затем зависает, ожидая сигналов извне клетки, прежде чем выпустить груз.

Хорошим примером экзоцитотического груза везикул является антитело, активируемое иммунной системой, которое должно покинуть клетку, чтобы выполнить свою работу по борьбе с патогенами. Нейротрансмиттеры, такие как адреналин, представляют собой тип молекулы, которая зависит от секреторных пузырьков.

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

Лизосомные транспортные пузырьки перемещают груз к лизосома, который является центром утилизации клеток. Этот груз обычно поврежден или старый, поэтому лизосома разбивает его на части и разрушает нежелательные компоненты.

Функция Гольджи - это загадка

Тело Гольджи, без сомнения, является сложной и зрелой областью для постоянных исследований. На самом деле, хотя Гольджи был впервые замечен в 1897 году, ученые все еще работают над моделью, которая полностью объясняет, как функционирует аппарат Гольджи.

Одним из спорных вопросов является то, как именно груз перемещается с цис-лицевой стороны на транс-грань.

Некоторые ученые считают, что везикулы переносят груз из одного мешочка с цистерной в другой. Другие исследователи считают, что сами цистерны движутся, созревая по мере того, как они перемещаются из цис-салона в транс-купе и перевозят с собой груз.

Последний является модель созревания.