Golgi Apparatus: Funksjon, struktur (med analogi og diagram)

Innhold

• Struktur av Golgi-kroppen
• Golgi struktur og transport
• Enzymer: Koblingen mellom struktur og funksjon
• Enzymer og transport
• Roll i genuttrykk
• Modifikasjoner etter oversettelse
• Roll i Vesicle Formation
• Typer transportkjøretøyer
• Golgis funksjon er et pågående mysterium

De fleste har bygget en cellemodell for et naturvitenskapelig messe- eller klasseromsvitenskapelig prosjekt, og få eukaryote cellekomponenter er like interessante å se på eller bygge som Golgi-apparatet.

I motsetning til mange organeller, som har en mer ensartet og ofte rund form, er Golgi-apparatet - også kalt Golgi-komplekset, Golgi-kroppen eller til og med bare Golgi - en serie flate plater eller poser stablet sammen.

For den tilfeldige observatøren ser Golgi-apparatet ut som et fugleperspektiv av en labyrint eller kanskje til og med et stykke båndgodteri.

Denne interessante strukturen hjelper Golgi-apparatet med sin rolle som en del av endomembrane system, som omfatter Golgi-kroppen og noen få andre organeller, inkludert lysosomer og endoplasmatisk retikulum.

Disse organellene går sammen for å endre, pakke og transportere viktig celleinnhold, for eksempel lipider og proteiner.

Golgi apparatanalogi: Golgi-apparatet blir noen ganger referert til som pakkeriet eller postkontoret til cellen fordi det mottar molekyler og gjør endringer i dem, sorterer og adresserer de molekylene for transport til andre områder av cellen, akkurat som et postkontor gjør med bokstaver og pakker.

Struktur av Golgi-kroppen

Strukturen til Golgi-apparatet er avgjørende for dens funksjon.

Hver av de flate posene med membran som stabler sammen for å danne organellen kalles cisternae. I de fleste organismer er det fire til åtte av disse skivene, men noen organismer kan ha opptil 60 søster i en enkelt Golgi-kropp. Avstandene mellom hver pose er like viktige som posene selv.

Disse mellomrommene er Golgi-apparatet lumen.

Forskere deler Golgi-kroppen i tre deler: søsterne nær den endoplasmatiske retikulum, som er cis kupé; søsterne langt borte fra endoplasmatisk retikulum, som er trans kupé; og den midterste cisternae, kalt medial kupé.

Disse etikettene er viktige for å forstå hvordan Golgi-apparatet fungerer fordi de ytterste sidene, eller nettverkene, av Golgi-kroppen utfører veldig forskjellige funksjoner.

Hvis du tenker på Golgi-apparatet som cellens pakningsanlegg, kan du visualisere cis-siden, eller cis-ansiktet, som Golgis-mottakerdokken. Her tar Golgi-apparatet inn last sendt fra endoplasmatisk retikulum gjennom spesielle transportører kalt vesikler.

Den motsatte siden, kalt trans-ansiktet, er skipsdokken til Golgi-kroppen.

Golgi struktur og transport

Etter sortering og pakking frigjør Golgi-apparatet proteiner og lipider fra transoverflaten.

Organellen laster inn protein- eller lipidlasten vesikkeltransporter, som rykker ut fra Golgien, bestemt til andre steder i cellen. Noe last kan for eksempel gå til lysosomet for resirkulering og nedbrytning.

Annen last kan til og med avvikle utenfor cellen etter frakt til cellens plasmamembran.

Cellen cytoskjelettet, som er en matrise av strukturelle proteiner som gir cellen sin form og hjelper til med å organisere innholdet, forankrer Golgi-kroppen på plass nær endoplasmatisk retikulum og cellekjernen.

Siden disse organellene jobber sammen for å bygge viktige biomolekyler, for eksempel proteiner og lipider, er det fornuftig av dem å etablere butikk i nærheten av hverandre.

Noen av proteinene i cytoskjelettet, kalt mikrotubuli, fungerer som jernbanespor mellom disse organellene så vel som andre steder i cellen. Dette gjør det enkelt for transport av vesikler å flytte last mellom organellene og til deres endelige destinasjoner i cellen.

Enzymer: Koblingen mellom struktur og funksjon

Det som skjer i Golgi mellom å motta lasten på cis-ansiktet og frakte den ut igjen på trans-ansiktet er noe av det viktigste arbeidet med Golgi-apparatet. Drivkraften bak denne funksjonen er også drevet av proteiner.

Cisternae-posene i de forskjellige avdelingene i Golgi-kroppen inneholder en spesiell klasse proteiner som kalles enzymer. De spesifikke enzymene i hver pose gjør det mulig for å modifisere lipider og proteiner når de passerer fra cis-ansiktet gjennom det mediale rommet på vei til trans-face.

Disse modifikasjonene utført av de forskjellige enzymer i cisternae-posene utgjør en enorm forskjell i de modifiserte biomolekylutfallene. Noen ganger er modifiseringene med på å gjøre molekylene funksjonelle og i stand til å gjøre jobben sin.

Andre ganger fungerer modifikasjonene som etiketter som informerer Golgi-apparatets forsendelsessenter om biomolekylenes endelige destinasjon.

Disse modifikasjonene påvirker strukturen til proteiner og lipider. For eksempel kan enzymer fjerne sukkersidekjeder eller legge sukker, fettsyre eller fosfatgrupper til lasten.

••• Sciencing

Enzymer og transport

De spesifikke enzymene som er til stede i hver av søsterne bestemmer hvilke modifikasjoner som skjer i de søskenposene. For eksempel, en modifisering spalter sukker mannosen. Dette forekommer vanligvis i de tidligere cis- eller medialrommene, basert på enzymene som er til stede der.

En annen modifisering tilfører sukkergalaktosen eller en sulfatgruppe til biomolekylene. Dette skjer vanligvis nær slutten av lastens reise gjennom Golgi-kroppen i transkammeret.

Siden mange av modifikasjonene fungerer som etiketter, bruker Golgi-apparatet denne informasjonen på transkanten for å sikre at de nylig forandrede lipider og proteiner havner på riktig sted. Du kan forestille deg dette som et postkontorstemplingspakker med adressetiketter og andre forsendelsesinstruksjoner for mailhandlerne.

Golgi kroppen sorterer lasten basert på disse etikettene og laster lipider og proteiner inn i det aktuelle vesikkeltransporter, klar til å sende ut.

Roll i genuttrykk

Mange av endringene som skjer i søsterne til Golgi-apparatet er post-translasjons modifikasjoner.

Dette er endringer i proteiner etter at proteinet allerede er bygget og brettet. For å være klar over dette, må du reise bakover i ordningen med proteinsyntese.

Inne i kjernen til hver celle er det DNA, som fungerer som et blått for å bygge biomolekyler som proteiner. Det komplette settet med DNA, kalt menneskets genominneholder både ikke-kodende DNA og proteinkodende gener. Informasjonen i hvert kodende gen gir instruksjonene for å bygge kjeder av aminosyrer.

Etter hvert bretter disse kjedene seg inn i funksjonelle proteiner.

Dette skjer imidlertid ikke i en-til-en-skala. Siden det er mange forskjellige humane proteiner enn det er kodende gener i genomet, må hvert gen ha muligheten til å produsere flere proteiner.

Tenk på det på denne måten: Hvis forskere estimerer at det er omtrent 25 000 humane gener og over 1 million humane proteiner, betyr det at mennesker trenger over 40 ganger mer proteiner enn de har individuelle gener.

Modifikasjoner etter oversettelse

Løsningen for å bygge så mange proteiner fra et så relativt lite sett med gener er post-translasjonell modifisering.

Dette er prosessen der cellen gjør kjemiske modifikasjoner av de nydannede proteiner (og eldre proteiner til andre tider) for å endre hva proteinet gjør, hvor det lokaliseres og hvordan det interagerer med andre molekyler.

Det er noen få vanlige typer post-translationell modifisering. Disse inkluderer fosforylering, glykosylering, metylering, acetylering og lipidering.

Modifisering etter translasjon gjør det mulig for cellen å bygge et bredt utvalg proteiner ved å bruke et relativt lite antall gener. Disse modifikasjonene endrer måten proteinene oppfører seg og påvirker derfor den generelle cellefunksjonen. For eksempel kan de øke eller redusere celleprosesser som cellevekst, celledød og cellesignalisering.

Noen modifiseringer etter translasjon påvirker cellefunksjoner relatert til menneskelig sykdom, så å finne ut hvordan og hvorfor modifikasjoner kan skje kan hjelpe forskere med å utvikle medisiner eller andre behandlinger for disse helsemessige forholdene.

Roll i Vesicle Formation

Når de modifiserte proteiner og lipider når trans-ansiktet, er de klare for sortering og lasting i transportvesiklene som vil transportere dem til deres endelige destinasjoner i cellen. For å gjøre dette, er Golgi-kroppen avhengig av de modifikasjonene som fungerer som etiketter og forteller organellen hvor lasten skal holdes.

Golgi-apparatet laster den sorterte lasten inn i vesikkeltransportører, som vil knoppe av Golgi-kroppen og reise til den endelige destinasjonen for å levere lasten.

EN vesikkel høres sammensatt ut, men det er ganske enkelt en væskeperle omgitt av en membran som beskytter lasten under vesikulær transport. For Golgi-apparatet er det tre typer transportvesikler: exocytotic vesikler, sekretorisk vesikler og lysosomal blemmer.

Typer transportkjøretøyer

Både eksocytotiske og sekretoriske vesikler oppslukker lasten og flytter den til cellemembranen for frigjøring utenfor cellen.

Der smelter vesikelen med membranen og slipper lasten utenfor cellen gjennom en pore i membranen. Noen ganger skjer dette umiddelbart etter dokking ved cellemembranen. Andre ganger kobler transportvesikelen ved cellemembranen og henger deretter ut og venter på signaler fra utenfor cellen før du slipper lasten.

Et godt eksempel på eksocytotisk vesikellast er et antistoff aktivert av immunforsvaret, som må forlate cellen for å gjøre jobben sin for å bekjempe patogener. Nevrotransmittere som adrenalin er en type molekyl som er avhengige av sekretoriske vesikler.

Disse molekylene fungerer som signaler for å hjelpe til med å koordinere et svar på en trussel, for eksempel under "kamp eller flukt."

Lysosomale transportvesikler flytter last til lysosome, som er cellens resirkuleringssentral. Denne lasten er vanligvis skadet eller gammel, så lysosomet stripper den for deler og ødelegger de uønskede komponentene.

Golgis funksjon er et pågående mysterium

Golgi-kroppen er uten tvil et sammensatt og modent område for pågående forskning. Selv om Golgi ble sett første gang i 1897, jobber forskere fortsatt med en modell som fullt ut forklarer hvordan Golgi-apparatet fungerer.

Et debattområde er hvordan nøyaktig lasten beveger seg fra cis-ansiktet til trans-ansiktet.

Noen forskere tror at vesikler frakter lasten fra den ene søskenposen til den neste. Andre forskere tror at søsternae selv beveger seg, modnes når de beveger seg fra cis-avdelingen til transkammeret og fører lasten med seg.

Det siste er den modningsmodell.