Tartalom
- A Golgi test felépítése
- A Golgi felépítése és szállítása
- Enzimek: A kapcsolat a felépítés és a funkció között
- Enzimek és közlekedés
- Szerep a gén kifejezésben
- Transzláció utáni módosítások
- Szerep a vezikula képződésében
- A hólyagtranszferek típusai
- A Golgi funkciója folyamatos rejtély
A legtöbb ember sejtmodellt épített egy tudományos vásárokra vagy osztálytermi tudományos projektekre, és néhány eukarióta sejtkomponens annyira érdekes megnézni vagy építeni, mint a Golgi készülék.
Ellentétben sok organelllel, amelyek általában egyenletesebb és gyakran kerek formájúak, a Golgi készülék - más néven Golgi komplex, Golgi test vagy akár csak Golgi - lapos korongok vagy tasakok sorozata, amelyek egymásra vannak rakva.
Az alkalmi megfigyelő számára a Golgi készülék úgy néz ki, mint egy labirintus madártávlatból, vagy akár egy darab szalagcukorka.
Ez az érdekes felépítés segíti a Golgi készüléket a endomembrán rendszer, amely magában foglalja a Golgi testet és néhány más organellát, beleértve a lizoszómákat és az endoplazmatikus retikulumot.
Ezek az organellák összekapcsolódnak, hogy megváltoztassák, csomagolják és szállítsák a fontos sejttartalmakat, például a lipideket és a fehérjéket.
Golgi készülék analógiája: a Golgi-készüléket néha csomagolóüzemnek vagy a cella postahivatalának hívják, mert molekulákat vesz és módosít rájuk, majd szétválogatja és megcímzi ezeket a molekulákat a sejt más területeire történő szállításhoz, akárcsak a posta a levelekkel és csomagok.
A Golgi test felépítése
A Golgi készülék felépítése döntő fontosságú annak működéséhez.
Minden olyan lapos membrántasakot nevezzünk, amelyek egymáshoz összerakódnak az organellek kialakítása céljából ciszternák. A legtöbb organizmusban négy-nyolc ilyen lemez található, de egyes szervezetekben akár 60 ciszterna is lehet egy Golgi testben. Az egyes tasakok közötti távolság ugyanolyan fontos, mint maguk a tasakok.
Ezek a terek a Golgi-készülék lumen.
A tudósok három részre osztják a Golgi-testet: az endoplazmatikus retikulumhoz közeli ciszternák, amelyek a cisz rekesz; a cisterna - távoli az endoplazmatikus retikulumtól, amely a transz rekesz; és a középső ciszternák, az úgynevezett középső rekesz.
Ezek a címkék fontosak a Golgi-készülék működésének megértéséhez, mivel a Golgi-test legkülső oldala vagy hálózata nagyon eltérő funkciókat lát el.
Ha úgy gondolja, hogy a Golgi-készülék mint a cella csomagolóüzeme, akkor a cisz-oldalt vagy a cisz-felületet a Golgis fogadó dokkként láthatja el. Itt a Golgi készülék rakományt szállít az endoplazmatikus retikulumból speciális szállítóeszközökön, úgynevezett vezikulumokon keresztül.
Az ellenkező oldal, úgynevezett transzfert, a Golgi test szállító dokkja.
A Golgi felépítése és szállítása
A válogatás és a csomagolás után a Golgi készülék felszabadítja a fehérjéket és lipideket a transz-felületről.
Az organellek betöltik a fehérje vagy lipid rakományt hólyagos transzporterek, amely a Golgi-tól kiszakad, a sejt más helyére irányul. Például néhány rakomány eljuthat a lizoszómába újrahasznosítás és lebontás céljából.
Más rakomány a sejt plazmamembránjára való szállítás után akár a cellán kívül is feltehet.
A cella citoszkeleton, amely egy szerkezeti fehérje mátrixa, amely megadja a sejt alakját és segíti annak tartalmának rendezését, a Golgi-testet a helyére rögzíti az endoplazmatikus retikulum és a sejtmag közelében.
Mivel ezek az organellák együtt dolgoznak olyan fontos biomolekulák kialakításában, mint például a fehérjék és lipidek, érdemes számukra, hogy üzlethelyiséget hozzanak létre egymás közvetlen közelében.
Néhány fehérje a citoszkeletonban, úgynevezett mikrotubulusok, úgy viselkednek, mint a vasutak ezen organellák, valamint a cella más pontjai között. Ez megkönnyíti a szállító vezikulumok számára a rakomány mozgatását az organellák között és a cella végső rendeltetési helyére.
Enzimek: A kapcsolat a felépítés és a funkció között
A Golgi-készülék egyik fő munkája, ami történik a Golgi-ban a rakomány cis oldalán történő átvétele és a transzferen történő újbóli kiszállítása között. Ennek a funkciónak a hajtóerejét a fehérjék is meghatározzák.
A Golgi test különféle rekeszében található ciszternaszacskók tartalmaznak egy speciális fehérjeosztályt enzimek. Az egyes tasakokban levő specifikus enzimek lehetővé teszik a lipidek és fehérjék módosítását, amikor a ciszfelületről a mediális rekeszen áthaladnak az átültetés útján.
Ezek a módosítások, amelyeket a különféle enzimek végeznek a cisterna tasakokban, hatalmas különbséget mutatnak a módosított biomolekulák kimenetelében. A módosítások néha elősegítik a molekulák működőképességét és munkájuk elvégzését.
Más esetekben a módosítások olyan címkékként működnek, amelyek tájékoztatják a Golgi készülék szállítóközpontját a biomolekulák végső rendeltetési helyéről.
Ezek a módosítások befolyásolják a fehérjék és lipidek szerkezetét. Például az enzimek eltávolíthatják a cukor oldalláncait, vagy hozzáadhatnak cukor-, zsírsav- vagy foszfátcsoportokat a rakományhoz.
••• TudományEnzimek és közlekedés
Az egyes ciszternákban levő specifikus enzimek határozzák meg, hogy ezekben a ciszternális tasakokban mely módosítások történnek. Például, egy módosítás elválasztja a cukor-mannózt. Ez általában a korábbi cisz- vagy medialis rekeszekben fordul elő, az ott lévő enzimek alapján.
Egy másik módosítás hozzáadja a cukor-galaktózt vagy egy szulfátcsoportot a biomolekulákhoz. Ez általában a rakomány útjának végén történik, a Golgi testén keresztül a szállítótérben.
Mivel sok módosítás a címkékhez hasonlóan működik, a Golgi készülék ezt az információt használja a transzformáción annak biztosítása érdekében, hogy az újonnan megváltozott lipidek és fehérjék a megfelelő rendeltetési helyre kerüljenek fel. Elképzelheti ezt úgy, mint egy posta, amely bélyegzőcsomagokat és címkecímkéket tartalmaz, valamint a postai kezelők más szállítási útmutatásait.
A Golgi test e címkék alapján osztályozza a rakományt, és a lipideket és fehérjéket a megfelelő anyagba tölti be hólyagos transzporterek, készen áll a kiszállításra.
Szerep a gén kifejezésben
A Golgi-készülék ciszternájában sok változás történik poszt-transzlációs módosítások.
Ezek a változások a fehérjékben, miután a fehérjét már építették és összehajtották. Ennek értelmezéséhez vissza kell lépnie a fehérje szintézis rendszerében.
Az egyes sejtek magjában található a DNS, amely kékként viselkedik, mint a fehérjék, mint a biomolekulák. A teljes DNS, az úgynevezett emberi genom, mind nem kódoló DNS-t, mind fehérjét kódoló géneket tartalmaz. Az egyes kódoló génekben található információk útmutatást nyújtanak az aminosavak láncának felépítéséhez.
Végül ezek a láncok funkcionális fehérjékké hajlanak.
Ez azonban nem történik egy-egy skálán. Mivel vannak olyan módon, sokkal több emberi fehérje, mint ahogyan vannak kódoló gének a genomban, minden génnek képesnek kell lennie több protein előállítására.
Gondolj bele erre: ha a tudósok becslése szerint körülbelül 25 000 emberi gén és több mint 1 millió emberi fehérje létezik, az azt jelenti, hogy az embereknek több mint 40-szeresebb fehérjére van szükségük, mint az egyedi gének.
Transzláció utáni módosítások
Az a megoldás, hogy oly sok fehérjét építünk egy ilyen viszonylag kis génkészletből, a poszt-transzlációs módosítás.
Ez az a folyamat, amellyel a sejt kémiailag módosítja az újonnan kialakult fehérjéket (és más időpontokban az idősebb proteineket) annak érdekében, hogy megváltoztassa, mit csinál a fehérje, hol lokalizálódik, és hogyan hat kölcsönhatásba más molekulákkal.
A poszt-transzlációs módosítás néhány általános típusa létezik. Ide tartoznak a foszforilezés, a glikozilezés, a metilezés, az acetilezés és a lipidálás.
A poszt-transzlációs módosítás lehetővé teszi a sejtek számára, hogy sokféle fehérjét építsen ki, viszonylag kis számú gén felhasználásával. Ezek a módosítások megváltoztatják a fehérjék viselkedését, és így befolyásolják az általános sejtműködést. Például növelhetik vagy csökkenthetik a sejtfolyamatokat, például a sejtnövekedést, a sejthalált és a sejtjelzést.
Néhány poszt-transzlációs módosítás befolyásolja az emberi betegséggel kapcsolatos sejtfunkciókat, így annak kiderítése, hogy a változások hogyan és miért történnek, segíthet a tudósoknak gyógyszerek vagy más kezelések kidolgozásában ezen egészségügyi állapotokhoz.
Szerep a vezikula képződésében
Miután a módosított fehérjék és lipidek elérték a transzportfelületet, készen állnak a válogatásra és a szállító vezikulumokba való berakásra, amelyek a sejtben végső rendeltetési helyükre szállítják őket. Ehhez a Golgi-test azon változtatásokra támaszkodik, amelyek címkékként szolgálnak, és megmondják az organellenek, hova kell szállítania.
A Golgi-berendezés a válogatott rakományt vezikuláris transzporterekbe tölti be, amelyek lerakják a Golgi-testet, és a végső rendeltetési helyre szállítják a rakomány szállítását.
A vízhólyag Komplexnek hangzik, de egyszerűen egy membránnal körülvett folyadékgyöngy, amely védi a rakományt a vezikuláris szállítás során. A Golgi készülék esetében háromféle szállító vezikulum létezik: sejten kívüli hólyagok, szekréciós vezikulumok és lizoszomális hólyagocskák.
A hólyagtranszferek típusai
Mind az exocitotikus, mind a szekréciós vezikulák elnyelik a rakományt, és a sejtmembránba mozgatják, hogy a sejtön kívül szabaduljon fel.
Ott a vezikulum összeolvad a membránnal, és a membránon lévő póruson keresztül a sejtön kívül engedi szabadon a rakományt. Időnként ez azonnal megtörténik, amikor a sejtmembránba dokkolják. Más esetekben a szállító vezikulum a sejtmembránon dokkol, majd lefagy, és vár a jelekre a sejt külsejéből, mielőtt elengedi a rakományt.
Az exocitózisos hólyagos rakomány jó példája az immunrendszer által aktivált antitest, amelynek el kell hagynia a sejtet, hogy elvégezze a kórokozók leküzdésére irányuló feladatát. A neurotranszmitterek, mint például az adrenalin, egy olyan molekula, amely szekréciós vezikulákra támaszkodik.
Ezek a molekulák úgy viselkednek, mint a jelek, hogy segítsék a veszélyekre adott reakció összehangolását, például "harc vagy repülés közben".
A lizoszomális szállító vezikulumok a rakományt a lizoszómában, amely a cella újrahasznosítási központja. Ez a rakomány általában sérült vagy régi, tehát a lizoszóma részekre vágja és lebontja a nem kívánt alkatrészeket.
A Golgi funkciója folyamatos rejtély
A Golgi-test kétségkívül komplex és érett terület a folyamatos kutatáshoz. Valójában, bár a Golgi-t először 1897-ben látták, a tudósok még mindig egy olyan modell kidolgozásán dolgoznak, amely teljes mértékben elmagyarázza a Golgi-készülék működését.
A vita egyik területe az, hogy a rakomány pontosan hogyan mozog a cisz arcáról a transzformációra.
Egyes tudósok szerint a vezikulák az egyik ciszterna tasakból a másikba szállítják a rakományt. Más kutatók szerint a ciszternák maguk mozognak, érlelődnek, amikor a ciszkamrából a transzekcióba mozognak, és magukkal hordják a rakományt.
Ez utóbbi a érési modell.