Golgi komplekss (Golgi aparāts) — šūnu organoīds: uzbūve un funkcijas
Golgi komplekss (Golgi aparāts) — detalizēts ceļvedis par šūnu organoīdu: uzbūve, funkcijas, olbaltumvielu apstrāde, sekrēcija un lizosomu veidošana.
Golgi komplekss, pazīstams arī kā Golgi aparāts vai vienkārši Golgi, ir citoplazmas organella. Tas ir sastopams eikariotu šūnās, piemēram, dzīvniekos, augos un sēnēs.
Šo kompleksu 1898. gadā atklāja Kamiljo Golgi. Golgi, kurš strādāja Pāvijā, Itālijā, sākotnēji tika ignorēts — viņa atklājums ilgu laiku tika uzskatīts par preparāta piemaisījumu lēcu zīmējumos. Vēlāk, pateicoties elektronu mikroskopa attīstībai, tajos redzēja tādas pašas struktūras kā Golgi zīmējumos. Golgi struktūra sastāv no vairākiem saplacinātiem membrānas maisiņiem (cisternām), kas bieži izskatās kā “pankūku kaudzīte”.
Uzbūve
Golgi komplekss parasti ir organizēts kā sakopoti cisternu slāņi. Vienā komplektā var būt parasti 4–8 cisternas, bet skaits un izkārtojums atšķiras starp šūnu tipiem — piemēram, augos Golgi veido atsevišķas struktūras, ko sauc par diktiozomām.
- Cis-face — ieejas (cis) puse, vērsta pret endoplazmatisko tīklu (ER), saņem ieplūstošās vezikulas ar nesen sintētiskām makromolekulām.
- Medial — vidējās cisternas, kur notiek daudz ķīmisku modifikāciju (piem., glikozilācija).
- Trans-face (TGN) — izejas puse (trans-Golgi tīkls), no kuras materiāls tiek šķirots un nosūtīts uz mērķiem: plazmas membrānu, lizosomas vai izsērošanas vezikulām.
- Starpcisternu transportu nodrošina dažādas vezikulārās sistēmas — piemēram, COPII vezikulas no ER uz Golgi, COPI vezikulas retrogradam transportam un klatrīna pārklātas vezikulas no TGN uz endosomām.
Funkcijas
Golgi komplekss veic vairākas būtiskas šūnas funkcijas. Svarīgākās:
- Procesēšana un modificēšana — Golgi apstrādā makromolekulas (piem., olbaltumvielas, lipīdus) ar posttranslācijas modifikācijām: N- un O-glikozilācija, cukuru trimmēšana, sulfācija, fosforilācija u.c. Šīs modifikācijas ietekmē proteīnu stabilitāti, aktivitāti un mērķtiecību.
- Marķēšana un šķirošana — Golgi pievieno signālus (piem., mannozes-6-fosfātu) vai citus atpazīšanas elementus, kas nosaka, vai proteins nonāks plazmas membrānā, sekrecijas ceļā vai lizosomām.
- Iepakošana un izsērošana — Golgi iesaiņo produktus vezikulās un nosūta tos uz pareizo mērķi. Tas ir īpaši aktīvs šūnās, kurām ir liela sekrēcijas slodze (piem., žultspūšļa šūnas, asins šūnas, aknu šūnas).
- Lizosomu veidošana — Golgi ražo un piegādā hidrolītiskos fermentus lizosomām un endosomām, kas nepieciešami šūnas atkritumu pārstrādei.
- Membrānu un lipīdu apmaiņa — Golgi piedalās šūnas membrānu atjaunošanā, lipīdu modifikācijās un to sadalei.
- Šūnas virsmas un extracelulārā matricas komponentu sintēze — augos Golgi sintezē polisaharīdus un citus komponentus, kas nepieciešami šūnas sienas veidošanai.
Dinamika un savienojums ar citām organellām
Golgi ir cieši saistīts ar endoplazmatisko tīklu (ER): proteīni un lipīdi ceļo no ER uz Golgi, tur tiek apstrādāti un tālāk nosūtīti. Golgi struktūra un funkcija ir dinamiskas — cisternas var izvietoties, šķīst vai reorganizēties atkarībā no šūnas stāvokļa, dalīšanās fāzes vai signālu iedarbības. Dažas vielas (piem., viela brefeldin A) var izraisīt Golgi iziršanu, kas tiek lietots pētniecībā, lai izpētītu transporta mehānismus.
Biomedicīniskā nozīme
Golgi darbības traucējumi ietekmē daudzas fizioloģiskas funkcijas. Piemēram, ģenētiskas mutācijas, kas traucē glikozilācijas enzīmus, izraisa konģenitālus glikozilācijas traucējumus (CDG), kas var novest pie smagām attīstības un vielmaiņas problēmām. Tāpat Golgi disfunkcija un tā fragmentācija tiek saistīta ar neirodeģeneratīvām slimībām un dažiem onkoloģiskiem procesiem.
Pētīšanas metodes
Golgi struktūru un funkcijas pēta ar elektronu mikroskopiju (elektronu mikroskopa attēli), fluorescences mikroskopiju (marķējot Golgi proteīnus), biokīmiskām analīzēm un dzīvu šūnu izsekošanu. Šīs metodes ļauj gan redzēt detalizētu struktūru, gan sekot biomolekulu kustībai caur Golgi aparātu reālā laikā.
Kopumā Golgi komplekss ir centrāla šūnas kompartamenta sastāvdaļa: tas modificē, šķiro un piegādā makromolekulas, kas nodrošina pareizu šūnas funkciju, saziņu ar apkārtni un iekšējo mājas kārtību.
Golgi aparāta elektronmikrogrāfija: pusapaļu melnu gredzenu kaudze pie apakšas. Pie organelēm redzami daudzi apaļi pūslīši.
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir Golgi komplekss?
A: Golgi komplekss, pazīstams arī kā Golgi aparāts vai vienkārši Golgi, ir citoplazmas organella, kas atrodas eikario šūnu, piemēram, dzīvnieku, augu un sēņu, organismā.
J: Kas atklāja Golgi kompleksu?
A: Kompleksu 1898. gadā atklāja Kamiljo Golgi.
J: Kā tas izskatās?
A: Tas sastāv no vairākām saplacinātām maisiņveida membrānām, kas izskatās kā pankūku kaudze.
Kāda ir tā galvenā funkcija?
A: Golgi aparāta galvenā funkcija ir apstrādāt un iepakot makromolekulas, piemēram, olbaltumvielas un lipīdus.
J: Kā tas apstrādā olbaltumvielas sekrēcijai?
A: Liela daļa enzīmu apstrādes ir olbaltumvielu posttranslācijas modifikācija. Golgi komplekss pārbauda, vai tajos nav nepilnību, un atmet ražošanas laikā pievienoto lieko materiālu, iesaiņo tos un pēc tam mērķtiecīgi iepako. Tas arī atbrīvo īpašus fermentus, ko sauc par lizosomām, kas attīra no liekām aminoskābēm, pirms tās nonāk citoplazmā.
J: Kā tas ir saistīts ar citām šūnu membrānu sistēmām?
A: Golgi komplekss ir daļa no šūnu membrānu sistēmas kopā ar endoplazmas retikulu.
Meklēt