Der Golgi-Apparat erfüllt die folgenden Funktionen. Golgi-Komplex: Beschreibung. Funktionen des Golgi-Komplexes

Struktur des Golgi-Komplexes

Golgi-Komplex (KG), bzw interner Netzapparat , - Das besonderer Teil Stoffwechselsystem des Zytoplasmas, das am Prozess der Isolierung und Bildung von Membranstrukturen der Zelle beteiligt ist.

CG ist im Lichtmikroskop als Netz oder gebogene stabförmige Körper sichtbar, die um den Kern herum liegen.

Unter einem Elektronenmikroskop wurde festgestellt, dass dieses Organell durch drei Arten von Formationen dargestellt wird:

Alle Bestandteile des Golgi-Apparats werden von glatten Membranen gebildet.

Anmerkung 1

Gelegentlich hat AG eine körnige Netzstruktur und befindet sich in Form einer Kappe in der Nähe des Kerns.

AG kommt in allen Zellen von Pflanzen und Tieren vor.

Anmerkung 2

Der Golgi-Apparat ist in sekretorischen Zellen maßgeblich entwickelt. Besonders sichtbar ist es in Nervenzellen.

Der innere Zwischenmembranraum ist mit einer Matrix gefüllt, die spezifische Enzyme enthält.

Der Golgi-Apparat hat zwei Zonen:

Formationszone, wo mit Hilfe von Vesikeln das Material eindringt, das im endoplasmatischen Retikulum synthetisiert wird;
Reifezone, wo die Sekret- und Sekretbeutel gebildet werden. Dieses Sekret sammelt sich an den Endstellen der AG, wo sekretorische Vesikel entstehen. In der Regel transportieren solche Vesikel Sekrete außerhalb der Zelle.
Lokalisierung von CG

In apolaren Zellen (z. B. in Nervenzellen) befindet sich das CG um den Kern; in sekretorischen Zellen nimmt es einen Platz zwischen dem Kern und dem apikalen Pol ein.

Der Golgi-Sack-Komplex hat zwei Oberflächen:

prägend(unreif oder regenerativ) cis-Oberfläche (vom lateinischen Cis – auf dieser Seite); funktionell(reif) – trans-Oberfläche (von lateinisch Trans – durch, dahinter).

Die Golgi-Säule ist mit ihrer konvexen Formoberfläche dem Zellkern zugewandt, grenzt an das körnige endoplasmatische Retikulum und enthält kleine runde Vesikel, die sogenannten dazwischenliegend. Die reife konkave Oberfläche der Sacksäule ist der Spitze (apikaler Pol) der Zelle zugewandt und endet in großen Vesikeln.

Entstehung des Golgi-Komplexes

Die CG-Membranen werden vom granulären endoplasmatischen Retikulum synthetisiert, das an den Komplex angrenzt. Die angrenzenden Bereiche des EPS verlieren Ribosomen, aus denen kleine, sogenannte Ribosomen hervorgehen. Transport- oder Zwischenvesikel. Sie wandern zur prägenden Oberfläche der Golgi-Säule und verschmelzen mit ihrem ersten Sack. Auf der gegenüberliegenden (reifen) Oberfläche des Golgi-Komplexes befindet sich ein unregelmäßig geformter Sack. Seine Ausdehnung – prosekretorische Körnchen (kondensierende Vakuolen) – bildet kontinuierlich Knospen und verwandelt sich in mit Sekret gefüllte Bläschen – sekretorische Körnchen. Soweit also die Membranen der reifen Oberfläche des Komplexes für sekretorische Vesikel genutzt werden, werden die Säcke der bildenden Oberfläche auf Kosten des endoplasmatischen Retikulums wieder aufgefüllt.

Funktionen des Golgi-Komplexes

Die Hauptfunktion des Golgi-Apparats ist die Entfernung von Substanzen, die von der Zelle synthetisiert werden. Diese Stoffe werden durch die Zellen des endoplasmatischen Retikulums transportiert und reichern sich in den Vesikeln des Retikulumapparates an. Dann werden sie entweder in angezeigt Außenumgebung oder die Zelle nutzt sie im Lebensprozess.

Der Komplex konzentriert auch einige Substanzen (z. B. Farbstoffe), die von außen in die Zelle gelangen und aus dieser entfernt werden müssen.

IN Pflanzenzellen Der Komplex enthält Enzyme für die Synthese von Polysacchariden und das Polysaccharidmaterial selbst, das zum Aufbau der Zellulosemembran der Zelle verwendet wird.

Darüber hinaus synthetisiert KG diese Chemikalien, die die Zellmembran bilden.

Im Allgemeinen erfüllt der Golgi-Apparat die folgenden Funktionen:

Akkumulation und Modifikation von Makromolekülen, die im endoplasmatischen Retikulum synthetisiert wurden;
Bildung komplexer Sekrete und sekretorischer Vesikel durch Kondensation des sekretorischen Produkts;
Synthese und Modifikation von Kohlenhydraten und Glykoproteinen (Bildung von Glykokalyx, Schleim);
Modifikation von Proteinen – Hinzufügen verschiedener chemischer Formationen zum Polypeptid (Phosphat – Phosphorylierung, Carboxyl – Carboxylierung), Bildung komplexer Proteine (Lipoproteine, Glykoproteine, Mukoproteine) und Abbau von Polypeptiden;
ist wichtig für die Bildung und Erneuerung der Zytoplasmamembran und anderer Membranformationen durch die Bildung von Membranvesikeln, die anschließend mit der Zellmembran verschmelzen;
Bildung von Lysosomen und spezifischer Granularität in Leukozyten;
Bildung von Peroxisomen.

Der Protein- und teilweise Kohlenhydratgehalt von CG stammt aus dem granulären endoplasmatischen Retikulum, wo es synthetisiert wird. Der Hauptteil der Kohlenhydratkomponente wird in den Säcken des Komplexes unter Beteiligung von Glykosyltransferase-Enzymen gebildet, die sich in den Membranen der Säcke befinden.

Im Golgi-Komplex werden schließlich zelluläre Sekrete gebildet, die Glykoproteine und Glykosaminoglykane enthalten. Im CG reifen Sekretkörnchen heran, die sich in Vesikel verwandeln, und die Bewegung dieser Vesikel in Richtung der Plasmamembran. Das letzte Stadium der Sekretion ist das Verdrängen der gebildeten (reifen) Vesikel aus der Zelle. Die Entfernung sekretorischer Einschlüsse aus der Zelle erfolgt durch Einbau der Vesikelmembranen in das Plasmalemma und Freisetzung sekretorischer Produkte außerhalb der Zelle. Bei der Bewegung sekretorischer Vesikel zum apikalen Pol der Zellmembran verdicken sich ihre Membranen von anfänglich 5–7 nm und erreichen eine Plasmalemmadicke von 7–10 nm.

Hinweis 4

Es besteht eine gegenseitige Abhängigkeit zwischen der Zellaktivität und der Größe des Golgi-Komplexes – sekretorische Zellen haben große CG-Säulen, während nicht-sekretorische Zellen enthalten eine kleine Menge Säcke des Komplexes.

Aufbau des Golgi-Apparats

Die Beschreibung der Struktur des Golgi-Apparats steht in engem Zusammenhang mit der Beschreibung seiner wichtigsten biochemischen Funktionen, da die Aufteilung dieses Zellkompartiments in Abschnitte hauptsächlich auf der Grundlage der Lokalisierung von Enzymen erfolgt, die sich in dem einen oder anderen Abschnitt befinden.

Am häufigsten wird der Golgi-Apparat in vier Hauptabschnitte unterteilt: cis-Golgi, mediales Golgi, trans-Golgi und trans-Golgi-Netzwerk (TGN).

Darüber hinaus wird der Golgi-Apparat manchmal als sogenanntes Zwischenkompartiment bezeichnet, bei dem es sich um eine Ansammlung von Membranvesikeln zwischen dem endoplasmatischen Retikulum und dem cis-Golgi handelt. Der Golgi-Apparat ist ein hochpolymorphes Organell; in Zellen verschiedene Typen und selbst in verschiedenen Entwicklungsstadien derselben Zelle kann es unterschiedlich aussehen. Seine Hauptmerkmale sind:

1) das Vorhandensein eines Stapels aus mehreren (normalerweise 3-8) abgeflachten Tanks, die mehr oder weniger dicht nebeneinander liegen. Ein solcher Stapel ist immer von einer bestimmten (manchmal sehr bedeutenden) Anzahl von Membranvesikeln umgeben. In tierischen Zellen findet man häufiger einen Stapel, während es in pflanzlichen Zellen meist mehrere sind; jedes von ihnen wird dann als Dictyosom bezeichnet. Einzelne Dictyosomen können durch ein Vakuolensystem miteinander verbunden sein und ein dreidimensionales Netzwerk bilden;

2) Heterogenität der Zusammensetzung, ausgedrückt in der Tatsache, dass residente Enzyme heterogen im gesamten Organell verteilt sind;

3) Polarität, d. h. das Vorhandensein einer cis-Seite, die dem endoplasmatischen Retikulum und dem Zellkern zugewandt ist, und einer trans-Seite, die der Zelloberfläche zugewandt ist (dies ist besonders typisch für sezernierende Zellen);

4) Assoziation mit Mikrotubuli und der Zentriolregion. Die Zerstörung von Mikrotubuli durch Depolymerisationsmittel führt zur Fragmentierung des Golgi-Apparats, seine Funktionen werden jedoch nicht wesentlich beeinträchtigt. Eine ähnliche Fragmentierung wird unter natürlichen Bedingungen während der Mitose beobachtet. Nach der Wiederherstellung des Mikrotubuli-Systems werden die in der Zelle verstreuten Elemente des Golgi-Apparats (entlang der Mikrotubuli) in der Zentriolregion zusammengefügt und der normale Golgi-Komplex wiederhergestellt.

Der Golgi-Apparat (Golgi-Komplex) ist eine Membranstruktur einer eukaryontischen Zelle, die hauptsächlich zur Entfernung von im endoplasmatischen Retikulum synthetisierten Substanzen dient. Der Golgi-Komplex wurde nach dem italienischen Wissenschaftler Camillo Golgi benannt, der ihn 1898 erstmals entdeckte.

Der Golgi-Komplex besteht aus einem Stapel scheibenförmiger Membransäcke (Zisternen), die sich zu den Rändern hin etwas erweitern, und einem damit verbundenen System von Golgi-Vesikeln. Pflanzenzellen enthalten mehrere einzelne Stapel (Diktyosomen); tierische Zellen enthalten oft einen großen oder mehrere durch Röhren verbundene Stapel.

In den Tanks des Golgi-Apparats reifen zur Sekretion bestimmte Proteine, Transmembranproteine der Plasmamembran, Lysosomenproteine usw. heran. Reifende Proteine bewegen sich nacheinander durch Organell-Zisternen, wo ihre endgültige Faltung sowie Modifikationen – Glykosylierung und Phosphorylierung – stattfinden.

Der Golgi-Apparat ist asymmetrisch – die näher am Zellkern gelegenen Zisternen (cis-Golgi) enthalten die am wenigsten ausgereiften Membranvesikel, die kontinuierlich aus dem körnigen endoplasmatischen Retikulum (ER) hervorgehen, auf dessen Membranen Es findet eine Proteinsynthese durch Ribosomen statt.

Verschiedene Zisternen des Golgi-Apparats enthalten unterschiedliche residente katalytische Enzyme und daher laufen in ihnen nacheinander unterschiedliche Prozesse mit reifenden Proteinen ab. Es ist klar, dass ein solcher schrittweiser Prozess irgendwie gesteuert werden muss. Tatsächlich sind reifende Proteine durch spezielle Polysaccharidreste (hauptsächlich Mannose) „markiert“, die offenbar die Rolle einer Art „Qualitätszeichen“ spielen.

Es ist nicht ganz klar, wie sich reifende Proteine durch die Zisternen des Golgi-Apparats bewegen, während residente Proteine mehr oder weniger mit einer Zisterne verbunden bleiben. Es gibt zwei sich gegenseitig ausschließende Hypothesen, die diesen Mechanismus erklären. Dem ersten zufolge erfolgt der Proteintransport über die gleichen vesikulären Transportmechanismen wie der Transportweg aus dem ER, und residente Proteine sind nicht in der knospenden Vesikel enthalten. Dem zweiten zufolge gibt es eine kontinuierliche Bewegung (Reifung) der Zisternen selbst, ihren Zusammenbau aus Vesikeln an einem Ende und ihre Zerlegung am anderen Ende der Organelle, und residente Proteine bewegen sich retrograd (in umgekehrte Richtung) mittels vesikulärem Transport.

Schließlich sprießen am gegenüberliegenden Ende der Organelle (trans-Golgi) Vesikel, die voll ausgereifte Proteine enthalten.

Im Golgi-Komplex kommt es vor

1. O-Glykosylierung, komplexe Zucker werden über ein Sauerstoffatom an Proteine angehängt.

2. Phosphorylierung (Anbindung von Orthophosphorsäureresten an Proteine).

3. Bildung von Lysosomen.

4. Bildung einer Zellwand (bei Pflanzen).

5. Beteiligung am vesikulären Transport (Bildung eines Drei-Protein-Flusses):

6. Reifung und Transport von Plasmamembranproteinen;

7. Reifung und Transport von Sekreten;

8. Reifung und Transport von Lysosomenenzymen.

Golgi-Apparat. Der Golgi-Apparat (Golgi-Komplex) ist ein spezialisierter Teil des endoplasmatischen Retikulums, der aus übereinander angeordneten flachen Membransäcken besteht. Es ist an der Sekretion von Proteinen durch die Zelle beteiligt (in ihr findet die Verpackung der sezernierten Proteine in Körnchen statt) und wird daher besonders in Zellen entwickelt, die eine sekretorische Funktion ausüben. Zu den wichtigen Funktionen des Golgi-Apparats gehört auch die Anbindung von Kohlenhydratgruppen an Proteine und die Nutzung dieser Proteine zum Aufbau der Zellmembran und der Lysosomenmembran. Bei einigen Algen werden Zellulosefasern im Golgi-Apparat synthetisiert.

Funktionen des Golgi-Apparats

Die Funktion des Golgi-Apparats besteht im Transport und der chemischen Veränderung der in ihn eintretenden Stoffe. Das Ausgangssubstrat für Enzyme sind Proteine, die vom endoplasmatischen Retikulum in den Golgi-Apparat gelangen. Nach der Modifikation und Konzentration werden die Enzyme in den Golgi-Vesikeln zu ihrem „Ziel“, beispielsweise der Bildung einer neuen Knospe, transportiert. Dieser Transfer erfolgt am aktivsten unter Beteiligung zytoplasmatischer Mikrotubuli.

Die Funktionen des Golgi-Apparats sind sehr vielfältig. Diese beinhalten:

1) Sortieren, Ansammeln und Entfernen sekretorischer Produkte;

2) Abschluss der posttranslationalen Modifikation von Proteinen (Glykosylierung, Sulfatierung usw.);

3) Ansammlung von Lipidmolekülen und Bildung von Lipoproteinen;

4) Bildung von Lysosomen;

5) Synthese von Polysacchariden zur Bildung von Glykoproteinen, Wachsen, Zahnfleisch, Schleim und Substanzen der Matrix pflanzlicher Zellwände

(Hemizellulose, Pektine) usw.

6) Bildung einer Zellplatte nach der Kernteilung in Pflanzenzellen;

7) Beteiligung an der Bildung des Akrosoms;

8) Bildung kontraktiler Vakuolen von Protozoen.

Diese Liste ist zweifellos unvollständig, und weitere Forschungen werden nicht nur zu einem besseren Verständnis der bereits bekannten Funktionen des Golgi-Apparats führen, sondern auch zur Entdeckung neuer Funktionen führen. Bisher sind aus biochemischer Sicht die am besten untersuchten Funktionen diejenigen, die mit dem Transport und der Modifikation neu synthetisierter Proteine verbunden sind.

Dieser Teil einer lebenden Zelle wurde nach dem berühmten Wissenschaftler aus Italien benannt, der sich mit Forschung und Entdeckung beschäftigte. Der Komplex kann verschiedene Formen haben und umfasst mehrere Hohlräume in den Membranen. Sein Hauptzweck besteht darin, Lysosomen zu bilden und zu synthetisieren verschiedene Substanzen, leiten Sie sie zum endoplasmatischen Retikulum.

Geräteaufbau

Dieser Teil der Zelle wird auch Golgi-Komplex genannt, bei dem es sich um ein eukaryontisches Organell mit einer einzigen Membran handelt. Dieser Komplex ist für die Funktion und Bildung neuer Lysosomen in der Zelle sowie für die Erhaltung vieler lebenswichtiger Substanzen verantwortlich, die aus menschlichen oder tierischen Zellen stammen.

In seiner Struktur bzw. Gestaltung ähnelt der Golgi-Apparat kleinen Säcken; in der Medizin werden sie auch Zisternen genannt, die aus Bläschen unterschiedlicher Form und einem ganzen System von Zellröhren bestehen. Die Säcke des Apparats gelten als polar, da sich an einem Pol Blasen mit einer speziellen Substanz befinden, die sich in der Bildungszone (EPS) öffnen, und am anderen Teil des Pols Blasen gebildet werden, die sich in der Reifezone trennen. Der Golgi-Zellkomplex befindet sich in der Nähe des Zellkerns selbst und ist dann in allen Eukaryoten verteilt. Gleichzeitig ist der Aufbau und die Struktur des Apparats unterschiedlich, alles hängt vom Organismus ab, in dem er sich befindet.

Wenn wir beispielsweise über Pflanzenzellen sprechen, enthalten sie Dictyosomen – das sind Struktureinheiten. Die Schalen dieses Geräts bestehen aus körnigem EPS, das daran angrenzt. Während der Zellteilung zerfällt der Komplex in einzelne Strukturen, die sich chaotisch ausbreiten und in Tochterzellen übergehen.

Eigenschaften

Die Haupteigenschaften des Geräts sind:

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Welche Funktionen erfüllt der Komplex?

Die Rollen dieses Komplexes sind auf ihre Art interessant und vielfältig. Zu diesen Funktionen zählen unter Biologen:

Sekretionsbestandteile werden sortiert und akkumuliert, bis benötigte Menge, woraufhin das Gerät sie anzeigt
Bildung neuer Lysosomen
Ansammlung von Lipidmolekülen und Entwicklung von Lipoproteinen
posttranslationale Modifikation verschiedener Proteine, die für die Zellfunktion notwendig sind
Synthese von Polysacchariden für die Entwicklung von Zahnfleisch, Glykoproteinen, Schleim, Wachsen und Matrixsubstanzen, die für die Struktur der Wandzellen einer Pflanze, eines Tieres oder eines Menschen verantwortlich sind
nimmt aktiv an der Bildung von Akrosomen teil
verantwortlich für die Bildung der einfachsten kontraktilen Vakuolen
Nach der Kernteilung wird eine Zellplatte gebildet

Dies ist keine Beschreibung aller Funktionen, für die der Golgi-Komplex verantwortlich ist. Bisher haben Langzeitstudien neue Vorteile und nicht so bedeutende Funktionen des Golgi-Komplexes offenbart; heute werden sie sorgfältig untersucht Transportfunktion Apparatur und Proteinsynthese.

Was sind Lysosomen und ihre Funktion?

Da der Golgi-Apparat die Hauptquelle für die Bildung von Lysosomen ist, sollten Sie darauf achten, was Lysosomen sind und wie sie funktionieren.

Lysosomen sind sehr kleine Zellelemente mit einem Durchmesser von etwa einem Mikrometer. Das Lysosom hat auf seiner Oberfläche drei Membranschichten, in denen sich viele verschiedene Enzyme befinden. Diese Enzyme im Körper sind für den Abbau lebenswichtiger Elemente verantwortlich. Jede einzelne Zelle enthält bis zu zehn Lysosomen, neue werden dank des Golgi-Apparats bereits gebildet.

Um die Zellentwicklung zu untersuchen, müssen wir zunächst Lysosomen identifizieren und ihre Reaktion auf Phosphatase testen.

Funktion von Lysosomen:

Autophagie ist ein Prozess, bei dem ganze Zellen, einige ihrer Bestandteile und ihre Subtypen langsam abgebaut werden. Hierzu zählen insbesondere die Bauchspeicheldrüse Jugend, Leberlyse bei Vergiftung.
Ausscheidungssystem. Lysosomen sind dafür verantwortlich, unverdaute Nahrung aus der Zelle zu entfernen.
Aus dem Magen-Darm-Trakt. Lysosomen und Endosomen verbinden sich mit Vesikeln vom phagozytischen Typ und bilden dadurch eine Verdauungsvakuole, was zu einer intrazellulären Verdauung führt.
Es ist unmöglich, die Heterophasie nicht zu erwähnen. Es ist verantwortlich für das selbstständige Eindringen von Viren und anderen organischen Substanzen verschiedene Wege innerhalb der Zelle.

1898 entdeckte der italienische Wissenschaftler Camillo Golgi ein wichtiges Zellorganell, das später nach ihm benannt wurde. Die Struktur und Funktionen des Golgi-Komplexes sind wichtig für die normale Funktion der Zelle selbst und des gesamten Organismus.

Struktur

Der Golgi-Apparat ist ein Membransystem, das konkaven Stapeln ähnelt. Jeder Stapel ist eine Art Tank, Beutel oder Hohlraum, der durch die Verschmelzung zweier Membranen entsteht. Dies ist eine Struktureinheit einer Organelle, die als Dictyosom bezeichnet wird. In einer Organelle kann die Anzahl der Dictyosomen zwischen vier und sieben variieren.

Reis. 1. Struktur des Golgi-Komplexes.

Die Tanks interagieren über ein System aus Röhren und Blasen miteinander. Entsprechend seiner Struktur und seinem funktionellen Zweck ist der Golgi-Apparat in drei Abschnitte unterteilt. Jeder Abschnitt enthält bestimmte Enzyme, die an der Modifikation von Substanzen beteiligt sind, die in die Organelle gelangen. Der Prozess beginnt mit der cis-Abteilung. Kurzbeschreibung Jede Abteilung ist in der Tabelle „Struktur und Funktionen des Golgi-Komplexes in der Zelle“ dargestellt.

In tierischen Zellen befindet sich der Golgi-Komplex näher am Zellkern und steht häufig in Kontakt mit dem rauen endoplasmatischen Retikulum (ER). In Pflanzenzellen sind Zisternen im Zytoplasma verstreut.

Bedeutung

Das Organoid erfüllt drei wichtige Funktionen:

Proteintransfer und -transformation;
Bildung und Modifikation von Polysacchariden und Lipiden;
Produktion von Lysosomen.

Die Funktionsweise des Golgi-Komplexes ist von Biologen nicht vollständig verstanden. Die Hauptfunktion der Organelle ist die Synthese von Sekreten, die anschließend nach außen transportiert werden. Die meisten Sekrete sind proteinhaltigen Ursprungs, daher verarbeitet der Golgi-Komplex primäre, unreife Proteine, die vom ER abgetrennt wurden, zu fertigen Sekreten. Der Mechanismus dieser Transformation und die Merkmale des Transportprozesses von Proteinen durch alle Abschnitte sind nicht vollständig klar.

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Der Golgi-Apparat produziert Glykolipide – komplexe Verbindungen aus Kohlenhydraten und Fetten. Die Stoffe basieren auf Polysacchariden, an die Fettsäurereste gebunden sind. Glykolipide sind Teil von Nervengewebe und Zellmembranen.

Reis. 2. Glykolipide.

Dritte wichtige Funktion- Produktion von Lysosomen. Sie werden ebenfalls aus EPS-Proteinen „hergestellt“. Der Golgi-Apparat bildet primäre Lysosomen – Organellen, die einer Vesikel oder Vesikel ähneln. Die Außenseite des Lysosoms ist von einer dünnen Membran begrenzt; im Inneren befinden sich Enzyme, die abbauen organische Substanz, die von außen kommen oder von der Zelle produziert werden (Abfallprodukte). Die vom Golgi-Komplex getrennten primären Lysosomen verschmelzen im Zytoplasma mit festen oder flüssigen Substanzen und verwandeln sich in sekundäre Lysosomen, die die Funktion der Verdauung übernehmen.

Reis. 3. Der Prozess der Bildung von Lysosomen.

Der Golgi-Komplex ist am stärksten in Zellen entwickelt, die verschiedene Sekrete absondern.

Was haben wir gelernt?

Der Golgi-Apparat ist ein wichtiges Organell pflanzlicher und tierischer Zellen. Es besteht aus Membranen, die Hohlräume bilden und gestapelt sind. Proteine, Fette und Lipide passieren die Hohlräume des Golgi-Komplexes, aus denen komplexe Verbindungen entstehen, die am Leben der Zelle und des gesamten Organismus beteiligt sind. Der Golgi-Apparat produziert „Baumaterial“ aus Kohlenhydraten und Lipiden, Sekreten, Enzymen und Lysosomen.

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Der Golgi-Komplex besteht aus einer Reihe abgeflachter, an den Rändern erweiterter, gestapelter Zisternen und aus den Zisternen sprießenden Bläschen. Jede dieser Zisternengruppen wird als Dictyosom bezeichnet. Die Struktur des Golgi-Komplexes hängt von der Art und dem Funktionszustand der Zellen ab. Die Anzahl der Zisternen in verschiedenen Zellen variiert, meist liegt sie im Bereich von 5–12. Beispielsweise verfügt der Golgi-Komplex in den sekretorischen Zellen der Bauchspeicheldrüse über viele Zisternen. Auch die Anzahl der Dictyosomen in Zellen variiert. Der Golgi-Komplex befindet sich normalerweise zwischen dem endoplasmatischen Retikulum und der Plasmamembran. Der Teil des Golgi-Komplexes, der dem endoplasmatischen Retikulum zugewandt ist, wird als cis-Pol bezeichnet, und der vom ES entfernte Teil wird als Trans-Pol bezeichnet. Entsprechend der Polarität des Golgi-Komplexes weist jede Seite seiner Zisternen cis- und trans-Oberflächen auf.

Mit Hilfe von Transportvesikeln erhält der Golgi-Komplex Proteine aus dem endoplasmatischen Retikulum. Hier werden sie einer biochemischen Verarbeitung unterzogen, am meisten Dabei handelt es sich um die Bindung von Kohlenhydratkomplexen an Proteine und Lipide. Darüber hinaus sortiert der Golgi-Komplex sie und „packt“ sie entsprechend ihrem Zweck in Vesikel, die den Inhalt an Lysosomen, Peroxisomen, die Plasmamembran und sekretorische Vesikel abgeben. Der Golgi-Komplex verpackt Proteine, die zur Sekretion in Vesikel bestimmt sind, die zur Plasmamembran wandern. Bei Erreichen der Plasmamembran verschmelzen die Vesikel mit der Plasmamembran der Zelle und geben ihren Inhalt durch Exozytose ab. Einige zur Exozytose bestimmte Proteine können lange Zeit im Zytoplasma verbleiben und unter dem Einfluss eines bestimmten Reizes freigesetzt werden. So können Verdauungsenzyme in den Zellen der Bauchspeicheldrüse lange Zeit in sekretorischen Körnchen gespeichert und erst dann freigesetzt werden, wenn Nahrung in den Darm gelangt.

Neben seiner Beteiligung an der Verarbeitung (Reifung) und Sortierung der von der Zelle abgesonderten Proteine, der Bildung von Lysosomen und sekretorischen Granula in sekretorischen Zellen ist der Golgi-Komplex an der hydroosmotischen Reaktion der Zelle beteiligt. Bei großen Wasserflüssen wird das Zytoplasma überflutet und das Wasser sammelt sich teilweise in großen Vakuolen des Golgi-Komplexes.

Reis. Golgi-Komplex. Proteine und Lipide gelangen von der cis-Seite in den Golgi-Komplex. Transportblasen transportieren diese Moleküle nacheinander von einem Tank zum anderen, wo sie sortiert werden. Fertiges Produkt verlässt den Komplex auf der trans-Seite und befindet sich in verschiedenen Vesikeln. Einige der Vesikel, die das Protein enthalten, unterliegen einer Exozytose; andere Vesikel transportieren Proteine für die Plasmamembran und Lysosomen.

Die Hauptbewegungsarten innerhalb der Zelle sind der Proteinfluss und der Blasenfluss (Vesikel). Eine der wichtigsten Aufgaben einer Zelle ist der Transport von Molekülen zu verschiedenen Teilen innerhalb der Zelle und in den extrazellulären Raum. Es gibt streng definierte Wege für die intrazelluläre und interzelluläre Bewegung von Material. Obwohl es bei hochspezialisierten Zellen zu gewissen Abweichungen kommen kann, sind die intrazellulären Flüsse in eukaryotischen Zellen im Allgemeinen ähnlich. Obwohl beispielsweise manchmal ein bidirektionaler Fluss zwischen Organellen auftritt, sind Protein- und Vesikelfluss überwiegend unidirektional – Membranproteine bewegen sich vom endoplasmatischen Retikulum zur Zelloberfläche.

Spezielle Proteine übernehmen auch den Transport von Stoffen von einem Teil der Zelle zum anderen. Spezifische Polypeptidsequenzen dieser Proteine fungieren als Signalmarkierungen. Eine wichtige medizinische Entdeckung der letzten zwei Jahrzehnte war die Erkenntnis, dass eine Störung eines dieser Transportwege zu Krankheiten führen kann. Ein Defekt in einem Signalmarker oder Markererkennungsort kann die Gesundheit, den Zustand der Zelle und des Organismus erheblich beeinträchtigen. Eine detaillierte Untersuchung dieser Wege ist notwendig, um die molekularen Grundlagen vieler menschlicher Krankheiten zu verstehen.

Lysosomen ( aus dem Griechischen lysis – Zersetzung, Verfall und Griechisch. Soma (Körper) – von Membranen umgebene Organellen (0,2–0,8 µm Durchmesser), die im Zytoplasma aller eukaryontischen Zellen vorhanden sind. In Leberzellen gibt es mehrere Hundert davon. Lysosomen werden im übertragenen Sinne Beutel mit „Massenvernichtungswaffen“ genannt, da sich in ihnen eine ganze Reihe hydrolytischer Enzyme befindet, die jeden Bestandteil der Zelle zerstören können. Es ist nicht nur die lysosomale Membran, die die Zelle vor der Zerstörung bewahrt. Lysosomale Enzyme arbeiten in einer sauren Umgebung (pH 4,5), die im Lysosom durch eine ATP-abhängige Protonenpumpe aufrechterhalten wird. Primäre Lysosomen sprießen aus dem Golgi-Apparat in Form von mit Enzymen gefüllten Vesikeln. Zu zerstörende Gegenstände können sich zunächst sowohl innerhalb als auch außerhalb der Zelle befinden. Dies können gealterte Mitochondrien, rote Blutkörperchen, Membranbestandteile, Glykogen, Lipoproteine usw. sein. Gealterte Mitochondrien werden erkannt und in einem Vesikel eingeschlossen, das aus der Membran des endoplasmatischen Retikulums gebildet wird. Solche Blasen nennt man Autophagosomen. Als Membranvesikel werden von außen eingefangene Partikel bezeichnet Endosomen. Autophagosomen, Phagosomen und Endosomen verschmelzen mit primären Lysosomen, wo die Verdauung absorbierter Partikel und Substanzen stattfindet. Das Fehlen eines oder mehrerer Enzyme ist mit schweren Krankheiten verbunden.

Es sind etwa 40 lysosomale Erkrankungen (Speicherkrankheiten) bekannt. Sie alle sind mit dem Fehlen des einen oder anderen hydrolytischen Enzyms in Lysosomen verbunden. Dadurch reichert sich eine erhebliche Menge des Substrats des fehlenden Enzyms in den Lysosomen an, entweder in Form intakter Moleküle oder in Form teilweise abgespaltener Reste. Je nachdem, welches Enzym fehlt, kann es zu einer Anreicherung von Glykoproteinen, Glykogen, Lipiden, Glykolipiden, Glykosaminoglykanen (Mucopolysacchariden) kommen. Lysosomen, die übermäßig mit der einen oder anderen Substanz gefüllt sind, beeinträchtigen die normale Leistung der Zellfunktionen und verursachen dadurch die Manifestation von Krankheiten. Die molekularen Mechanismen lysosomaler Erkrankungen werden durch Mutationen von Strukturgenen verursacht, die den Prozess der intralysosomalen Hydrolyse von Makromolekülen steuern. Die Mutation kann die Synthese, Verarbeitung (Reifung) oder den Transport der lysosomalen Enzyme selbst beeinflussen.

Peroxisomen- Dies sind Vesikel (Blasen) mit einer Größe von 0,1 bis 1,5 Mikrometern, die ihren Namen aufgrund ihrer Fähigkeit zur Bildung von Wasserstoffperoxid erhalten haben. Diese Membranvesikel kommen in Säugetierzellen vor. Besonders zahlreich sind sie in Leber- und Nierenzellen. Peroxisomen erfüllen sowohl anabole als auch katabole Funktionen. Sie enthalten in der Matrix mehr als 40 Enzyme, die anabole Reaktionen bei der Biosynthese von Gallensäuren aus Cholesterin katalysieren. Sie enthalten auch Enzyme der Klasse der Oxidasen. Oxidasen nutzen Sauerstoff, um verschiedene Substrate zu oxidieren, und das Produkt der Sauerstoffreduktion ist kein Wasser, sondern Wasserstoffperoxid. Wasserstoffperoxid wiederum oxidiert selbst andere Substrate (einschließlich eines Teils des Alkohols in den Epithelzellen von Leber und Nieren). In Peroxisomen werden einige Phenole, D-Aminosäuren sowie Fettsäuren mit sehr langen (mehr als 22 Kohlenstoffatomen) Ketten oxidiert, die in Mitochondrien vor der Verkürzung nicht oxidiert werden können. Diese Fettsäuren kommen im Rapsöl vor. Die Lebensdauer von Peroxisomen beträgt 5-6 Tage. Durch deren Teilung entstehen aus früheren Peroxisomen neue Peroxisomen.

Derzeit sind etwa 20 Erkrankungen des Menschen bekannt, die mit einer Peroxisomendysfunktion einhergehen. Sie alle weisen neurologische Symptome auf und treten bereits im frühen Kindesalter auf. Die meisten peroxisomalen Erkrankungen werden autosomal-rezessiv vererbt. Peroxisomale Erkrankungen können durch eine gestörte Synthese von Gallensäuren und Cholesterin, eine gestörte Synthese von langkettigen und verzweigtkettigen Fettsäuren, mehrfach ungesättigten Fettsäuren, Dicarbonsäuren usw. verursacht werden. Eine seltene tödliche genetische Erkrankung, die durch die Anhäufung von verursacht wird C 24 Und C 26 - Fettsäuren sowie Vorläufer von Gallensäuren.

Proteasome – spezielle zelluläre „Fabriken“ zur Zerstörung von Proteinen. Schon der Name Proteasom – (Protos – Haupt-, Primär- und Soma – Körper) zeigt, dass es sich um ein Organell handelt, das zur Proteolyse – Proteinlyse – fähig ist. Proteasome enthalten einen tonnenförmigen Kern aus 28 Untereinheiten und haben einen Sedimentationskoeffizienten von 20S. (S – Svedberg-Einheit). 20S – Proteasom hat die Form eines Hohlzylinders von 15–17 nm und einem Durchmesser von 11–12 nm. Es besteht aus 4 übereinander liegenden Ringen zweier Typen. Jeder Ring enthält 7 Proteinuntereinheiten und umfasst 12–15 Polypeptide. Im Inneren des Zylinders befinden sich 3 proteolytische Kammern. Die Proteolyse (Zerstörung von Proteinen) findet in der zentralen Kammer statt und wird mit Hilfe von Proteaseenzymen durchgeführt. In dieser Kammer werden Proteine mit Transkriptionsfehlern, toxische oder regulatorische Proteine, die für die Zelle unnötig geworden sind, abgebaut. Beispielsweise sind Cyclin-Proteine an regulatorischen Prozessen während der Zellteilung beteiligt.

Die Markierung unnötiger Proteine erfolgt durch ein spezifisches Enzymsystem – das Ubiquitinierungssystem. Das System bindet das Protein Ubiquitin (ubique – allgegenwärtig) an das Proteinmolekül, das zerstört werden muss. Signale für die Ubiquitinierung und den anschließenden Abbau können Störungen in der Struktur von Proteinmolekülen sein. Es gibt Hinweise auf einen Zusammenhang zwischen einigen erblichen Erkrankungen des Menschen (fibrozystische Erkrankung, Angelman-Syndrom) und Störungen der Ubiquitinierungsenzymreaktionen. Störungen im proteasomalen Proteinabbausystem gelten als Ursache einiger neurodegenerativer Erkrankungen.