Sisältö
- Golgin vartalon rakenne
- Golgin rakenne ja kuljetus
- Entsyymit: Yhteys rakenteen ja toiminnan välillä
- Entsyymit ja kuljetus
- Rooli geeniekspressiossa
- Translaation jälkeiset muutokset
- Rooli vesikkelin muodostumisessa
- Vesikkelien kuljettajan tyypit
- Golgin toiminto on jatkuva mysteeri
Useimmat ihmiset ovat rakentaneet solumallin tiedemessuille tai luokkahuoneiden tiedeprojektille, ja harvat eukaryoottiset solukomponentit ovat yhtä mielenkiintoisia katsoa tai rakentaa kuin Golgin laite.
Toisin kuin monet organelit, joilla on yleensä yhtenäisemmät ja usein pyöreät muodot, Golgi-laite - jota kutsutaan myös Golgi-kompleksi, Golgin runkoksi tai edes vain Golgiksi - on sarja litteitä levyjä tai pusseja, jotka on pinottu toisiinsa.
Satunnaiselle tarkkailijalle Golgi-laite näyttää lintujen silmämääräiseltä sokkeloelta tai ehkä jopa palanen nauhakarkkia.
Tämä mielenkiintoinen rakenne auttaa Golgi - laitetta sen roolissa osana endombraanijärjestelmä, joka käsittää Golgin ruumiin ja muutamat muut organelit, mukaan lukien lysosomit ja endoplasmisen retikulumin.
Nämä organelit liittyvät toisiinsa muuttaa, pakata ja kuljettaa tärkeitä solusisällöjä, kuten lipidejä ja proteiineja.
Golgi-laitteen analogia: Golgi-laitteistoa kutsutaan joskus solun pakkauslaitoksiksi tai postitoimipaikoiksi, koska se vastaanottaa molekyylejä ja tekee niihin muutoksia, sitten lajittelee ja osoittaa nämä molekyylit kuljetettavaksi solun muihin alueisiin, aivan kuten postitoimisto tekee kirjeillä ja paketit.
Golgin vartalon rakenne
Golgi-laitteen rakenne on ratkaisevan tärkeä sen toiminnalle.
Jokaista membraanin litteistä pussista, jotka pinottuvat yhteen organelin muodostamiseksi, kutsutaan kalvaston. Useimmissa organismeissa näitä levyjä on neljästä kahdeksaan, mutta joillakin organismeilla voi olla jopa 60 cisternaa yhdessä Golgin ruumis. Jokaisen pussin väliset tilat ovat yhtä tärkeitä kuin itse pussit.
Nämä tilat ovat Golgin laite lumenia.
Tutkijat jakaa Golgin ruumiin kolmeen osaan: sisarukset, jotka sijaitsevat lähellä endoplasmista retikulumia, joka on IVY osasto; Cisternae kaukana endoplasmisesta reticulum, joka on trans osasto; ja keskimmäinen cisternae, nimeltään mediaalinen lokero.
Nämä etiketit ovat tärkeitä ymmärtääksesi, kuinka Golgi-laite toimii, koska Golgi-rungon uloimmat sivut tai verkot suorittavat hyvin erilaisia toimintoja.
Jos ajattelet Golgi-laitetta solun pakkauslaitoksena, voit visualisoida cis-puolen tai cis-kasvot Golgis-vastaanottotelakoksi. Täällä Golgi-laite ottaa vastaan lastia, joka lähetetään endoplasmisesta retikulumista erityisten kuljettajien, nimeltään vesikkelien, kautta.
Vastakkaisella puolella, jota kutsutaan trans-puoleksi, on Golgin rungon kuljetuslaituri.
Golgin rakenne ja kuljetus
Lajittelun ja pakkaamisen jälkeen Golgi-laite vapauttaa proteiineja ja lipidejä transpinnasta.
Organelli lataa proteiini- tai lipidirahdin vesikkelikuljettimet, joka irtoaa Golgista ja on tarkoitettu muihin solun paikkoihin. Jotkut lastit voivat esimerkiksi mennä lysosomiin kierrätystä ja hajoamista varten.
Muut lastit saattavat jopa kääntyä solun ulkopuolelle toimitettuaan solujen plasmamembraaniin.
Solun sytoskeletonia, joka on rakenneproteiinien matriisi, jotka antavat solulle muodon ja auttavat järjestämään sen sisällön, ankkuroi Golgin kehon paikoilleen endoplasmisen retikulumin ja solun ytimen läheisyyteen.
Koska nämä organelit työskentelevät yhdessä tärkeiden biomolekyylien, kuten proteiinien ja lipidien, rakentamiseksi, on järkevää, että ne perustavat kaupan lähelle toisiaan.
Jotkut sytoskeleton proteiineista, nimeltään mikrotubulusten, käyttäytyvät kuin rautatiet näiden organelleiden ja muiden solun sijaintipaikkojen välillä. Tämän ansiosta vesikkeleiden kuljetus on helppoa siirtää lastia organelleiden välillä ja lopulliseen määränpäähänsä solussa.
Entsyymit: Yhteys rakenteen ja toiminnan välillä
Se, mitä Golgissa tapahtuu lastin vastaanottamisen jälkeen cis-puolella ja sen jälleenlähettämisen siirtopinnassa, on osa Golgin laitteen suurta työtä. Tämän toiminnan vetävää voimaa ohjaavat myös proteiinit.
Golgi-kehon eri osastoissa olevat cisternae-pussit sisältävät erityisen proteiiniluokan, nimeltään entsyymit. Kussakin pussissa olevat spesifiset entsyymit antavat sille mahdollisuuden modifioida lipidejä ja proteiineja kulkeessaan cis-kasvoista mediaaliosaston läpi matkalla kohti kasvipintaa.
Nämä muunnokset, jotka suorittavat erilaiset entsyymit cisternae-pusseissa, tekevät valtavan eron modifioitujen biomolekyylien tuloksissa. Joskus modifikaatiot auttavat molekyylejä toimimaan ja kykenemään suorittamaan työnsä.
Muina aikoina muutokset toimivat kuin etiketit, jotka ilmoittavat Golgi-laitteen lähetyskeskukselle biomolekyylien lopullisesta määräpaikasta.
Nämä modifikaatiot vaikuttavat proteiinien ja lipidien rakenteeseen. Esimerkiksi entsyymit saattavat poistaa sokerin sivuketjut tai lisätä sokeri-, rasvahappo- tai fosfaattiryhmiä lastiin.
••• TieteellinenEntsyymit ja kuljetus
Jokaisessa cisternassa läsnä olevat spesifiset entsyymit määräävät, mitkä muutokset tapahtuvat noissa cisternaskuissa. Esimerkiksi yksi modifikaatio pilkkoo sokerimannoosin. Tämä tapahtuu yleensä aikaisemmissa cis- tai mediaaliosastoissa, läsnä olevien entsyymien perusteella.
Toinen modifikaatio lisää sokerin galaktoosin tai sulfaattiryhmän biomolekyyleihin. Tämä tapahtuu yleensä lähellä lastin matkan loppua kuljetusosastossa olevan Golgin rungon läpi.
Koska monet modifikaatiot toimivat kuten etiketit, Golgi-laite käyttää tätä tietoa trans-pinnassa sen varmistamiseksi, että äskettäin muutetut lipidit ja proteiinit kääntyvät oikeaan määränpäähän. Voit kuvitella tämän kuten postitoimisto, joka leimaa paketteja osoitetarroilla ja muilla postinkäsittelylaitteiden lähetysohjeilla.
Golgin vartalo lajittelee lastin näiden merkintöjen perusteella ja lataa lipidit ja proteiinit sopiviin vesikkelikuljettimet, valmis lähetettäväksi.
Rooli geeniekspressiossa
Monet muutoksista, jotka tapahtuvat Golgin laitteen kisterissä, ovat translaation jälkeiset muutokset.
Nämä ovat muutoksia proteiineihin sen jälkeen, kun proteiini on jo rakennettu ja taitettu. Tämän ymmärtämiseksi sinun on kuljettava taaksepäin proteiinisynteesin kaaviossa.
Kunkin solun ytimen sisällä on DNA, joka toimii kuin sininen rakentamalla biomolekyylejä kuten proteiineja. Täysi DNA-sarja, nimeltään ihmisen genomi, sisältää sekä koodaamatonta DNA: ta että proteiineja koodaavia geenejä. Jokaiseen koodaavaan geeniin sisältyvät tiedot antavat ohjeet aminohappoketjujen rakentamiseksi.
Lopulta nämä ketjut taittuvat funktionaalisiksi proteiineiksi.
Tätä ei kuitenkaan tapahdu yksi-yksi-mittakaavassa. Koska genomissa on tietysti enemmän ihmisproteiineja kuin koodaavia geenejä, jokaisella geenillä on oltava kyky tuottaa useita proteiineja.
Ajattele sitä tällä tavalla: jos tutkijoiden arvioiden mukaan ihmisgeenejä on noin 25 000 ja yli miljoona ihmisen proteiinia, se tarkoittaa, että ihmiset tarvitsevat yli 40 kertaa enemmän proteiineja kuin heillä on yksittäisiä geenejä.
Translaation jälkeiset muutokset
Ratkaisu niin monien proteiinien rakentamiseksi sellaisesta suhteellisen pienestä geenijoukosta on translaation jälkeinen modifikaatio.
Tämä on prosessi, jolla solu tekee kemiallisia modifikaatioita vastikään muodostuneisiin proteiineihin (ja vanhempiin proteiineihin muina aikoina) muuttaakseen mitä proteiini tekee, missä se lokalisoituu ja miten se on vuorovaikutuksessa muiden molekyylien kanssa.
Translaation jälkeisiä modifikaatioita on muutama yleinen tyyppi. Näitä ovat fosforylointi, glykosylaatio, metylointi, asetylointi ja lipidointi.
Translaation jälkeinen modifikaatio antaa solulle mahdollisuuden rakentaa laaja valikoima proteiineja käyttämällä suhteellisen vähän geenejä. Nämä modifikaatiot muuttavat proteiinien käyttäytymistapaa ja vaikuttavat siten solujen toimintaan kokonaisuudessaan. Ne voivat esimerkiksi lisätä tai vähentää soluprosesseja, kuten solukasvu, solukuolema ja solujen signalointi.
Jotkut translaation jälkeiset muunnokset vaikuttavat ihmisen sairauteen liittyviin solutoimintoihin, joten selvittäminen miten ja miksi muutokset tapahtuvat, voi auttaa tutkijoita kehittämään lääkkeitä tai muita hoitoja näille sairauksille.
Rooli vesikkelin muodostumisessa
Kun muokatut proteiinit ja lipidit saavuttavat trans-kasvot, ne ovat valmiita lajitteluun ja lataamiseen kuljetusvesikkeleihin, jotka kuljettavat ne lopulliseen määränpäähänsä solussa. Tätä varten Golgin runko luottaa niihin modifikaatioihin, jotka toimivat etiketteinä ja kertovat organellelle, mihin lastin tulee.
Golgi-laite lataa lajitellun lastin vesikulaarikuljettajiin, jotka irtoavat Golgin rungosta ja kulkevat lopulliseen määräpaikkaan toimittaakseen lastin.
rakkula kuulostaa monimutkaiselta, mutta se on yksinkertaisesti nestehelmi, jota ympäröi kalvo, joka suojaa lastia vesikulaarikuljetuksen aikana. Golgi-laitteessa on kolmen tyyppisiä kuljetusrakkuloita: eksosytoottista rakkulat, sekretorinen rakkuloita ja lysosomaalinen rakkulat.
Vesikkelien kuljettajan tyypit
Sekä eksosytoottiset että eritystä aiheuttavat vesikkelit imevät lastin ja liikuttavat sen solukalvoon solun ulkopuolelle vapautumista varten.
Siellä vesikkeli sulautuu membraaniin ja vapauttaa lastin solun ulkopuolelle kalvon huokosen kautta. Joskus tämä tapahtuu heti kun telakoidaan solukalvoon. Muina aikoina kuljetusvesikkeli telakoituu solumembraaniin ja sitten ripustetaan, odottaen signaaleja solun ulkopuolelta ennen lastin vapauttamista.
Hyvä esimerkki eksosytoottisista vesikkeleistä on immuunijärjestelmän aktivoima vasta-aine, jonka on poistuttava solusta voidakseen tehdä työnsä taudinaiheuttajien torjumiseksi. Neurotransmitterit, kuten adrenaliini, ovat erään tyyppisiä molekyylejä, jotka luottavat erittyviin vesikkeleihin.
Nämä molekyylit toimivat kuin signaalit, jotka auttavat koordinoimaan vastausta uhkiin, kuten "taistelun tai lennon" aikana.
Lysosomaaliset kuljetusvesikkelit siirtävät rahtia lysosomitoiminnan, joka on solun kierrätyskeskus. Tämä lasti on yleensä vaurioitunut tai vanha, joten lysosomi strippaa sen osiin ja hajottaa ei-toivotut komponentit.
Golgin toiminto on jatkuva mysteeri
Golgin vartalo on epäilemättä monimutkainen ja kypsä alue jatkuvalle tutkimukselle. Itse asiassa, vaikka Golgi nähtiin ensimmäisen kerran vuonna 1897, tutkijat työskentelevät edelleen mallin parissa, joka selittää täysin Golgin laitteen toiminnan.
Yksi keskustelualue on se, kuinka rahti liikkuu tarkalleen cis-pinta-alasta trans-pintaan.
Jotkut tutkijat uskovat, että vesikkelit kuljettavat lastia cisternan pussista toiseen. Muiden tutkijoiden mielestä cisternaat liikkuvat itse kypsyessään liikkuessaan cis-osastosta trans-osastoon ja kuljettaessaan lastia mukanansa.
Jälkimmäinen on kypsymismalli.