La maggior parte delle persone ha costruito un modello cellulare per una fiera della scienza o un progetto scientifico in classe, e pochi componenti di cellule eucariotiche sono interessanti da guardare o costruire come l'apparato Golgi.
A differenza di molti organelli, che tendono ad avere forme più uniformi e spesso rotonde, l'apparato del Golgi - chiamato anche complesso del Golgi, corpo del Golgi o persino solo Golgi - è una serie di dischi piatti o sacchetti accatastati insieme.
All'osservatore casuale, l'apparato del Golgi sembra una vista a volo d'uccello di un labirinto o forse persino un pezzo di caramella a nastro.
Questa interessante struttura aiuta l'apparato del Golgi con il suo ruolo come parte di il sistema endomembranico, che comprende il corpo del Golgi e alcuni altri organelli, compresi i lisosomi e il reticolo endoplasmatico.
Questi organelli si uniscono per alterare, impacchettare e trasportare importanti contenuti cellulari, come lipidi e proteine.
Analogia dell'apparato del Golgi: t L'apparato del Golgi viene talvolta chiamato impianto di confezionamento o ufficio postale della cellula perché riceve molecole e le modifica, quindi le ordina e le indirizza per il trasporto verso altre aree della cellula, proprio come fa un ufficio postale con le lettere e pacchetti.
Struttura del corpo del Golgi
La struttura dell'apparato del Golgi è cruciale per la sua funzione.
Ognuno dei sacchetti piatti della membrana che si impilano insieme per formare l'organello sono chiamato cisternae. Nella maggior parte degli organismi, ci sono da quattro a otto di questi dischi, ma alcuni organismi possono avere fino a 60 cisterne in un singolo corpo del Golgi. Gli spazi tra ciascuna sacca sono importanti tanto quanto le sacche stesse.
Questi spazi sono il lume dell'apparato del Golgi.
Gli scienziati dividono il corpo del Golgi in tre parti: le cisterne vicino al reticolo endoplasmatico, che è il compartimento cis; le cisterne lontane dal reticolo endoplasmatico, che è il compartimento trans; e le cisterne centrali, chiamate compartimento mediale.
Queste etichette sono importanti per capire come funziona l'apparato del Golgi perché i lati più esterni, o le reti, del corpo del Golgi svolgono funzioni molto diverse.
Se pensi all'apparato del Golgi come l'impianto di imballaggio della cellula, puoi visualizzare il lato cis, o faccia cis, come il bacino di ricezione del Golgi. Qui, l'apparato del Golgi prende il carico inviato dal reticolo endoplasmatico attraverso speciali trasportatori chiamati vescicole.
Il lato opposto, chiamato la faccia di trans, è il molo di spedizione del corpo del Golgi.
Struttura e trasporto del Golgi
Dopo lo smistamento e il confezionamento, l'apparato del Golgi rilascia proteine e lipidi dalla superficie trans.
L'organello carica il carico proteico o lipidico nei trasportatori di vescicole, che si staccano dal Golgi, destinati a altri posti nella cella. Ad esempio, alcuni carichi potrebbero andare nel lisosoma per essere riciclati e degradati.
Altri carichi potrebbero persino finire fuori dalla cella dopo essere stati spediti sulla membrana plasmatica della cellula.
Il citoscheletro della cellula, che è una matrice di proteine strutturali che danno alla cellula la sua forma e aiutano a organizzarne il contenuto, ancorano il corpo del Golgi in posizione vicino al reticolo endoplasmatico e al nucleo cellulare.
Poiché questi organelli lavorano insieme per costruire importanti biomolecole, come le proteine e lipidi, ha senso per loro aprire un negozio l'uno vicino all'altro.
Alcune delle proteine nel citoscheletro, chiamate microtubuli, agiscono come binari ferroviari tra questi organelli e altre posizioni all'interno del cellula. Ciò semplifica il trasporto delle vescicole da trasporto tra gli organelli e le loro destinazioni finali nella cellula.
Enzimi: il legame tra struttura e funzione
Cosa succede nel Golgi tra la ricezione del carico al cis face e spedirlo di nuovo in trans faccia è una delle principali opere dell'apparato del Golgi. La forza motrice dietro questa funzione è anche guidata dalle proteine.
Le buste di cisterna nei vari compartimenti del corpo del Golgi contengono una classe speciale di proteine chiamate enzimi. Gli enzimi specifici in ciascuna busta gli consentono di modificare i lipidi e le proteine mentre passano dalla faccia cis attraverso il compartimento mediale sulla strada per la trans faccia.
Queste modifiche apportate dai vari enzimi nelle buste delle cisterne rendono un'enorme differenza nei risultati delle biomolecole modificate. A volte le modifiche contribuiscono a rendere le molecole funzionali e in grado di svolgere il loro lavoro.
Altre volte, le modifiche agiscono come etichette che informano il centro di spedizione dell'apparato Golgi della destinazione finale delle biomolecole.
Queste modifiche influenzano la struttura delle proteine e dei lipidi. Ad esempio, gli enzimi potrebbero rimuovere le catene laterali di zucchero o aggiungere gruppi di zucchero, acidi grassi o fosfati al carico.
••• Enzimi e trasporto di scienze
Gli enzimi specifici presenti in ciascuna delle cisterne determinano quali modifiche succede in quelle cisterne. Ad esempio, una modifica scinde il mannosio da zucchero. Questo di solito si verifica nei precedenti scomparti cis o mediali, in base agli enzimi presenti lì.
Un'altra modifica aggiunge lo zucchero galattosio o un gruppo solfato alle biomolecole. Ciò accade generalmente verso la fine del viaggio del carico attraverso il corpo del Golgi nel compartimento trans.
Poiché molte delle modifiche agiscono come etichette, l'apparato del Golgi utilizza queste informazioni sulla superficie di transito per garantire che il nuovo alterato lipidi e proteine finiscono nella destinazione corretta. Potete immaginarlo come un ufficio postale che timbra pacchi con etichette degli indirizzi e altre istruzioni di spedizione per i gestori della posta.
Il corpo del Golgi ordina il carico in base a tali etichette e carica i lipidi e le proteine negli appositi trasportatori di vescicole, pronto per la spedizione.
Ruolo nell'espressione genica
Molte delle alterazioni che si verificano nelle cisterne dell'apparato del Golgi sono modificazioni post-traduzionali.
Queste sono le modifiche apportate alle proteine dopo che la proteina è già stata costruita e piegata. Per dare un senso a questo, dovrai viaggiare all'indietro nello schema di sintesi proteica.
All'interno del nucleo di ogni cellula, c'è il DNA, che agisce come un modello per la costruzione di biomolecole come le proteine. L'intero set di DNA, chiamato genoma umano, contiene sia DNA non codificante sia geni codificanti proteine. Le informazioni contenute in ciascun gene codificante forniscono le istruzioni per la costruzione di catene di aminoacidi.
Alla fine, queste catene si piegano in proteine funzionali.
Tuttavia, ciò non accade in uno a uno una scala. Poiché esiste un modo, molte più proteine umane di quanti siano i geni codificanti nel genoma, ogni gene deve avere la capacità di produrre più proteine.
Pensaci in questo modo: se gli scienziati stimano che ci sono circa 25.000 umani geni e oltre 1 milione di proteine umane, il che significa che gli esseri umani richiedono oltre 40 volte più proteine di quanti ne abbiano i singoli geni.
Modifiche post-traduzionali
La soluzione per costruire così tante proteine da un insieme relativamente piccolo di i geni sono modificazioni post-traduzionali.
Questo è il processo mediante il quale la cellula apporta modifiche chimiche alle proteine appena formate (e alle proteine più vecchie in altri periodi) al fine di cambiare ciò che fa la proteina, dove si localizza e come interagisce con altre molecole.
Esistono alcuni tipi comuni di modifiche post-traduzionali. Questi includono fosforilazione, glicosilazione, metilazione, acetilazione e lipidazione.
La modifica post-traslazionale consente alla cellula di costruire un'ampia varietà di proteine usando un piccolo numero di geni. Queste modifiche cambiano il modo in cui le proteine si comportano e quindi influenzano la funzione cellulare complessiva. Ad esempio, possono aumentare o diminuire i processi cellulari come la crescita cellulare, la morte cellulare e la segnalazione cellulare.
Alcune modifiche post-traduzionali influenzano le funzioni cellulari legate alle malattie umane, quindi capire come e perché possono verificarsi modifiche gli scienziati sviluppano farmaci o altri trattamenti per queste condizioni di salute.
Ruolo nella formazione della vescicola
Una volta che le proteine e i lipidi modificati raggiungono la superficie trans, sono pronti per l'ordinamento e il caricamento nelle vescicole di trasporto che le trasporteranno alle loro destinazioni finali nella cella. Per fare ciò, il corpo del Golgi si affida a quelle modifiche che fungono da etichette, indicando all'organello dove spedire il carico.
L'apparato del Golgi carica il carico smistato nei trasportatori di vescicole, che si stacceranno dal corpo del Golgi e viaggiare verso la destinazione finale per consegnare il carico.
Una vescicola sembra complessa, ma è semplicemente una goccia di liquido circondata da una membrana che protegge il carico durante il trasporto vescicolare. Per l'apparato del Golgi, esistono tre tipi di vescicole di trasporto: vescicole esocitotiche e, vescicole e secrezioni secretorie e vescicole Sia le vescicole esocitotiche che quelle secretorie inghiottono il carico e lo spostano sulla membrana cellulare per rilasciarlo all'esterno della cellula. Lì, la vescicola si fonde con la membrana e rilascia il carico all'esterno della cellula attraverso un poro nel membrana. A volte questo accade immediatamente dopo l'attracco alla membrana cellulare. Altre volte, la vescicola di trasporto si aggancia alla membrana cellulare e poi si blocca, in attesa di segnali dall'esterno della cellula prima di rilasciare il carico. Un buon esempio di carico vescicolare esocitotico è un anticorpo attivato dal sistema immunitario , che deve lasciare la cellula per fare il suo lavoro per combattere i patogeni. I neurotrasmettitori come l'adrenalina sono un tipo di molecola che si basa sulle vescicole secretorie. Queste molecole agiscono come segnali per aiutare a coordinare una risposta a una minaccia, come durante "la lotta o la fuga". Lisosomale le vescicole di trasporto spostano il carico nel lisosoma, che è il centro di riciclaggio della cellula. Questo carico è generalmente danneggiato o vecchio, quindi il lisosoma lo spoglia per parti e degrada i componenti indesiderati. Il corpo del Golgi è senza dubbio un'area complessa e matura per ricerca in corso. In effetti, anche se il Golgi è stato visto per la prima volta nel 1897, gli scienziati stanno ancora lavorando su un modello che spiega pienamente come funziona l'apparato del Golgi. Un'area di dibattito è come esattamente il carico si sposta dalla cis verso la faccia trans. Alcuni scienziati pensano che le vescicole trasportino il carico da una sacca di cisterna alla successiva. Altri ricercatori pensano che le stesse cisterne si muovano, maturando mentre si spostano dal compartimento cis al compartimento trans e trasportano il carico con sé. Quest'ultimo è il modello di maturazione.
lisosomiali.
Tipi di trasportatori di vescicole
La funzione del Golgi è un mistero in corso
