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

Indhold

• Struktur af Golgi-kroppen
• Golgi struktur og transport
• Enzymer: Forbindelsen mellem struktur og funktion
• Enzymer og transport
• Roll i genekspression
• Ændringer efter oversættelse
• Roll i vaskulær dannelse
• Typer af transportkøretøjer
• Golgis funktion er et igangværende mysterium

De fleste mennesker har bygget en cellemodel til en videnskabsmesse eller et videnskabsprojekt, og få eukaryote cellekomponenter er lige så interessante at se på eller bygge som Golgi-apparat.

I modsætning til mange organeller, der har tendens til at have mere ensartede og ofte runde former, er Golgi-apparatet - også kaldet Golgi-komplekset, Golgi-krop eller endda bare Golgi - en række flade skiver eller poser stablet sammen.

For den afslappede observatør ser Golgi-apparatet ud som et fugleperspektiv af en labyrint eller måske endda et stykke bånd slik.

Denne interessante struktur hjælper Golgi-apparatet med sin rolle som en del af endomembrane system, der omfatter Golgi-kroppen og et par andre organeller, herunder lysosomer og endoplasmatisk retikulum.

Disse organeller samles for at ændre, pakke og transportere vigtigt celleindhold, såsom lipider og proteiner.

Golgi apparatanalogi: Golgi-apparatet omtales undertiden som pakningsanlægget eller cellens postkontor, fordi det modtager molekyler og foretager ændringer i dem, sorterer og adresserer disse molekyler til transport til andre områder af cellen, ligesom et postkontor gør med bogstaver og pakker.

Struktur af Golgi-kroppen

Strukturen af ​​Golgi-apparatet er afgørende for dets funktion.

Hver af de flade poser med membran, der stables sammen for at danne organellen, kaldes cistemae. I de fleste organismer er der fire til otte af disse diske, men nogle organismer kan have op til 60 cisternae i en enkelt Golgi-krop. Mellemrummet mellem hver pose er lige så vigtige som poserne i sig selv.

Disse rum er Golgi-apparatet lumen.

Forskere deler Golgi-kroppen i tre dele: cisternae tæt på den endoplasmatiske retikulum, som er cis rum; cisternae langt væk fra den endoplasmatiske retikulum, som er trans rum; og den midterste cisternae, kaldet the mediale rum.

Disse etiketter er vigtige for at forstå, hvordan Golgi-apparatet fungerer, fordi de yderste sider eller netværk af Golgi-kroppen udfører meget forskellige funktioner.

Hvis du tænker på Golgi-apparatet som cellens pakningsanlæg, kan du visualisere cis-siden eller cis-ansigtet som den Golgis-modtagende dok. Her indtager Golgi-apparatet last sendt fra den endoplasmatiske retikulum gennem specielle transportører kaldet vesikler.

Den modsatte side, kaldet transoverfladen, er Golgi-kropets forsendelsesdock.

Golgi struktur og transport

Efter sortering og emballering frigiver Golgi-apparatet proteiner og lipider fra transfladen.

Organellen indlæser protein- eller lipidbelastningen i vesikeltransporter, der ryger ud fra Golgien, bestemt til andre steder i cellen. For eksempel kan noget gods gå til lysosomet til genanvendelse og nedbrydning.

Anden last kan endda vinde op uden for cellen efter levering til cellernes plasmamembran.

Cellen cytoskelet, der er en matrix af strukturelle proteiner, der giver cellen sin form og hjælper med at organisere dens indhold, forankrer Golgi-kroppen på plads nær det endoplasmatiske retikulum og cellekernen.

Da disse organeller arbejder sammen om at opbygge vigtige biomolekyler, såsom proteiner og lipider, er det fornuftigt for dem at etablere butik i nærheden af ​​hinanden.

Nogle af proteinerne i cytoskelettet kaldes mikrotubuli, fungerer som jernbanespor mellem disse organeller såvel som andre steder i cellen. Dette gør det let for transportvesikler at flytte last mellem organellerne og til deres endelige destinationer i cellen.

Enzymer: Forbindelsen mellem struktur og funktion

Hvad der sker i Golgi mellem modtagelse af lasten ved cisfladen og fragtning ud igen ved transfasen er noget af det største arbejde i Golgi-apparatet. Drivkraften bag denne funktion er også drevet af proteiner.

Cisternaeposerne i de forskellige rum i Golgi-kroppen indeholder en særlig klasse proteiner, der kaldes enzymer. De specifikke enzymer i hver pose gør det i stand til at modificere lipider og proteiner, når de passerer fra cisfladen gennem det mediale rum på vej til trans-face.

Disse modifikationer udført af de forskellige enzymer i cisternaeposerne udgør en enorm forskel i de modificerede biomolekylresultater. Undertiden hjælper ændringerne med at gøre molekylerne funktionelle og i stand til at udføre deres job.

På andre tidspunkter fungerer modifikationerne som etiketter, der informerer Golgi-apparats forsendelsescenter om biomolekylernes endelige destination.

Disse modifikationer påvirker strukturen af ​​proteiner og lipider. F.eks. Kan enzymer fjerne sukkersidekæder eller tilføje sukker, fedtsyre eller phosphatgrupper til lasten.

••• Sciencing

Enzymer og transport

De specifikke enzymer, der er til stede i hver af cisternae, bestemmer, hvilke modifikationer der sker i disse cisternale poser. For eksempel spalter en modifikation sukkermannosen. Dette forekommer normalt i de tidligere cis- eller mediale rum, baseret på de enzymer der er til stede der.

En anden modifikation tilføjer sukkergalactose eller en sulfatgruppe til biomolekylerne. Dette sker normalt nær slutningen af ​​lastens rejse gennem Golgi-kroppen i transitterrummet.

Da mange af modifikationerne fungerer som mærker, bruger Golgi-apparatet denne information ved transfasen for at sikre, at de nyligt ændrede lipider og proteiner afvikles til den rigtige destination. Du kan forestille dig dette som et postkontorstemplingspakker med adressetiketter og andre forsendelsesinstruktioner til mailhandlerne.

Golgi-kroppen sorterer lasten baseret på disse mærker og indlæser lipider og proteiner i det passende vesikeltransporter, klar til at blive sendt ud.

Roll i genekspression

Mange af de ændringer, der finder sted i cisternae i Golgi-apparatet, er post-translationelle modifikationer.

Dette er ændringer foretaget af proteiner, efter at proteinet allerede er blevet bygget og foldet. For at gøre opmærksom på dette skal du rejse bagud i skemaet med proteinsyntese.

Inde i kernen i hver celle er der DNA, der fungerer som en blå til at opbygge biomolekyler som proteiner. Det komplette sæt DNA, kaldet menneskeligt genom, indeholder både ikke-kodende DNA og proteinkodende gener. Oplysningerne indeholdt i hvert kodende gen giver instruktionerne til opbygning af kæder af aminosyrer.

Til sidst foldes disse kæder ind i funktionelle proteiner.

Dette sker dog ikke i en-til-en-skala. Da der er måde, langt flere humane proteiner end der er kodende gener i genomet, skal hvert gen have evnen til at producere flere proteiner.

Tænk på det på denne måde: hvis forskere estimerer, at der er omkring 25.000 humane gener og over 1 million humane proteiner, betyder det, at mennesker kræver over 40 gange mere proteiner, end de har individuelle gener.

Ændringer efter oversættelse

Løsningen til at opbygge så mange proteiner fra et så relativt lille sæt gener er post-translationel modifikation.

Dette er den proces, hvormed cellen foretager kemiske modifikationer af de nyligt dannede proteiner (og ældre proteiner på andre tidspunkter) for at ændre, hvad proteinet gør, hvor det lokaliseres, og hvordan det interagerer med andre molekyler.

Der er et par almindelige typer post-translationel modifikation. Disse inkluderer phosphorylering, glycosylering, methylering, acetylering og lipidering.

Post-translationel modifikation gør det muligt for cellen at opbygge en lang række proteiner ved hjælp af et relativt lille antal gener. Disse modifikationer ændrer den måde, proteinerne opfører sig og påvirker derfor den samlede cellefunktion. For eksempel kan de øge eller formindske celleprocesser, såsom cellevækst, celledød og cellesignalering.

Nogle post-translationelle ændringer påvirker cellefunktioner, der er relateret til menneskelig sygdom, så det at finde ud af, hvordan og hvorfor ændringer finder sted, kan hjælpe forskere med at udvikle medicin eller andre behandlinger til disse helbredsmæssige forhold.

Roll i vaskulær dannelse

Når de modificerede proteiner og lipider når transfladen, er de klar til sortering og indlæsning i transportvesiklerne, der vil transportere dem til deres endelige destinationer i cellen. For at gøre dette er Golgi-kroppen afhængig af de ændringer, der fungerer som etiketter og fortæller organellen, hvor lasten skal hentes.

Golgi-apparatet indlæser den sorterede last i vesikeltransportere, som knopper Golgi-kroppen og rejser til den endelige destination for at levere lasten.

EN vesikel lyder komplekst, men det er simpelthen en væskeperle omgivet af en membran, der beskytter lasten under vesikulær transport. For Golgi-apparatet er der tre typer transportvesikler: exocytotisk vesikler, sekretoriske vesikler og lysosomale vesikler.

Typer af transportkøretøjer

Både eksocytotiske og sekretoriske vesikler graverer lasten og flytter den til cellemembranen til frigørelse uden for cellen.

Der smelter vesiklen sammen med membranen og frigiver lasten uden for cellen gennem en pore i membranen. Nogle gange sker dette straks efter docking ved cellemembranen. På andre tidspunkter lægger transportvesiklen til ved cellemembranen og hænger derefter ud og venter på signaler uden for cellen inden frigørelse af lasten.

Et godt eksempel på eksocytotisk vesikelladning er et antistof aktiveret af immunsystemet, som er nødt til at forlade cellen for at gøre sit arbejde for at bekæmpe patogener. Neurotransmittere som adrenalin er en type molekyle, der er afhængige af sekretoriske vesikler.

Disse molekyler fungerer som signaler for at hjælpe med at koordinere en reaktion på en trussel, såsom under "kamp eller flyvning."

Lysosomale transportvesikler flytter last til lysosomer, som er cellens genvindingscenter. Denne last er generelt beskadiget eller gammel, så lysosomet striber den for dele og nedbryder de uønskede komponenter.

Golgis funktion er et igangværende mysterium

Golgi-kroppen er uden tvivl et komplekst og modent område til løbende forskning. Selvom Golgi først blev set i 1897, arbejder forskere stadig med en model, der fuldt ud forklarer, hvordan Golgi-apparatet fungerer.

Et diskussionsområde er, hvordan nøjagtigt lasten bevæger sig fra cis-ansigtet til trans-ansigtet.

Nogle forskere mener, at vesikler bærer lasten fra den ene cisterna-pose til den næste. Andre forskere mener, at cisternae selv bevæger sig, modnes, når de bevæger sig fra cis-rummet til transtrummet og bærer lasten med sig.

Sidstnævnte er den modningsmodel.