| Главная » Статьи и полезные материалы » Микроскопы » Статьи о микроскопах, микропрепаратах и исследованиях микромира » Аппарат Гольджи под микроскопом Изучать цитологию углубленно необходимо тем старшеклассникам, которые планируют поступать в медицинские вузы. Однако теория без практики не возымеет необходимого эффекта. Поэтому некоторые образцы можно изучать на практике, например аппарат Гольджи (микроскопическую органеллу эукариотической клетки) под микроскопом. Стоит учесть, что просматривается он только на большом увеличении. Лучше всего виден будет аппарат Гольджи под световым микроскопом. Обычно такие модели доступны в лабораториях, но приобрести их можно в нашем интернет-магазине. Аппарат Гольджи под световым микроскопомРисунок аппарата Гольджи под микроскопом очень интересный. Он напоминает наложенные друг на друга мешочки с дискообразной формой. Возле них – много пузырьков. Внутри таких мешочков – узкие канальцы, которые расширяются на концах. Вокруг центральной стопки сформирована система трубочек, которые взаимосвязаны. 4glaza.ru Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru. Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления. Рекомендуемые товары
Другие обзоры и статьи о микроскопах, микропрепаратах и микромире:
|
%d0%b0%d0%bf%d0%bf%d0%b0%d1%80%d0%b0%d1%82 %d0%93%d0%be%d0%bb%d1%8c%d0%b4%d0%b6%d0%b8 PNG, векторы, PSD и пнг для бесплатной загрузки
Мемфис дизайн геометрические фигуры узоры мода 80 90 х годов
4167*4167
поп арт 80 х патч стикер
3508*2480
естественный цвет bb крем цвета
1200*1200
поп арт 80 х патч стикер
3508*2480
Мемфис бесшовные модели 80 х 90 х стилей
4167*4167
Мемфис шаблон 80 х 90 х годов стилей фона векторные иллюстрации
4167*4167
80 основных форм силуэта
5000*5000
green environmental protection pattern garbage can be recycled green clean
2000*2000
поп арт 80 х патч стикер
2292*2293
мемфис бесшовной схеме 80s 90 все стили
4167*4167
3d модель надувной подушки bb cream
2500*2500
аудиокассета изолированные вектор старая музыка ретро плеер ретро музыка аудиокассета 80 х пустой микс
5000*5000
80 летний юбилей дизайн шаблона векторные иллюстрации
4083*4083
be careful to slip fall warning sign carefully
2500*2775
blue series frame color can be changed text box streamer
1024*1369
поп арт 80 х патч стикер
3508*2480
поп арт 80 х патч стикер
3508*2480
ретро стиль 80 х годов диско дизайн неон плакат
5556*5556
в эти выходные только мега продажи баннер скидки до 80 с
10418*10418
поп арт 80 х патч стикер
3508*2480
80 е брызги краски дизайн текста
1200*1200
поп арт 80 х патч стикер
2292*2293
80 летний юбилей дизайн шаблона векторные иллюстрации
4083*4083
Мемфис бесшовные модели 80 х 90 х стилей
4167*4167
Дизайн персонажей моды 80 х годов может быть коммерческими элементами
2000*2000
Косметический bb Крем Дизайн Плаката косметический Косметика постер Реклама косметики Плакат
3240*4320
вектор скорости 80 значок
1024*1024
80 летнего юбилея векторный дизайн шаблона иллюстрация
4083*4083
Красивая розовая и безупречная воздушная подушка bb крем косметика постер розовый красивый розовый Нет времени На воздушной
3240*4320
Неоновый эффект 80 х годов Ретро вечеринка арт дизайн
1200*1200
диско дизайн в стиле ретро 80 х неон
5556*5556
поп арт 80 х патч стикер
2292*2293
я люблю моих фб хорошо за футболку
1200*1200
скейтборд в неоновых цветах 80 х
1200*1200
3d номер 80 золотая роскошь
5000*5000
поп арт 80 х патч стикер
3508*2480
80 х годов поп арт мультфильм банановая наклейка
8334*8334
поп арт 80 х патч стикер
2292*2293
рисованной радио 80 х
1200*1200
pop be surprised female character
2000*2000
bb крем ню макияж косметика косметика
1200*1500
Мода стерео ретро эффект 80 х годов тема искусства слово
1200*1200
номер 80 золотой шрифт
1200*1200
Мода цвет 80 х годов ретро вечеринка слово искусства
1200*1200
Ретро мода 80 х градиент цвета художественного слова
1200*1200
Модный стиль ретро 80 х годов дискотека тема искусства слово
1200*1200
Мемфис шаблон 80 х 90 х годов на белом фоне векторная иллюстрация
4167*4167
скачать букву т серебро 80 х
1200*1200
Тенденция персонажа мультфильма 80 х годов
2000*2000
Ретро ТВ игра 80 х годов в стиле арт дизайн
1200*1200
Комплекс (аппарат) Гольджи
Комплекс Гольджи — одна из органелл мышечного волокна общего назначения. Функциями комплекса Гольджи являются: перенос и преобразование белков, сборка мембран, транспорт различных веществ к клеточной мембране, формирование лизосом.
Комплекс (аппарат) Гольджи
Как и в любой другой клетке, в мышечном волокне имеется органелла общего назначения, известная под названием комплекса или аппарата Гольджи. Эту органеллу обнаружил в 1889 году итальянский ученый Камилло Гольджи. В саркоплазме мышечного волокна таких органелл насчитывается тысячи.
Строение комплекса Гольджи
Комплекс Гольджи представляет собой стопку дискообразных мембранных цистерн (рис.1) и связанную с ними систему пузырьков (везикул). Между цистернами имеются связывающие их трубчатые структуры.
Рис.1. Комплекс Гольджи
Комплекс Гольджи расположен недалеко от ядер мышечного волокна и шероховатой эндоплазматической сети (рис.2).
Рис.2. Структура и функции комплекса Гольджи
В комплексе Гольджи различают три отдела: цис-сеть Гольджи, некомпактные зоны и транс-сеть Гольджи.
Цис-сеть Гольджи расположена перед первой цистерной, ближе к ядру мышечного волокна. В транс-сеть Гольджи, переходит последняя цистерна комплекса. Она расположена на более удаленном расстоянии от ядра мышечного волокна. Некомпактные зоны расположены между соседними стопками аппарата Гольджи.
Функции комплекса Гольджи:
- Перенос и преобразование белков;
- Сборка мембран;
- Транспорт веществ к клеточной мембране;
- Формирование лизосом
Перенос и преобразование белков
Необходимые мышечному волокну белки синтезируются на рибосомах. Затем они перемещаются в шероховатую эндоплазматическую сеть. Эти белки называют «незрелыми», потому что они еще не приняли свою пространственную структуру (то есть не свернулись определенным образом). Из шероховатой эндоплазматической сети белки перемещаются в виде мембранных пузырьков в цис-сеть комплекса Гольджи. Известно, что в цистернах, располагающихся ближе к ядру мышечного волокна, содержатся наименее зрелые белки. В цистернах аппарата Гольджи белки «созревают», то есть приобретают свою трехмерную структуру. Биохимики называют этот этап процессингом белка. Каким образом созревающие белки перемещаются по цистернам комплекса Гольджи до сих пор непонятно.
Более подробно строение и функции мышц описаны в моих книгах «Гипертрофия скелетных мышц человека» и «Биомеханика мышц«
В конце концов от цистерн, расположенных достаточно далеко от ядер отпочковываются пузырьки, содержащие полностью «зрелые» белки. С помощью мембранных пузырьков эти белки доставляются «по адресу» в зависимости от полученных ими в аппарате Гольджи «меток». Образно говоря, в мышечном волокне комплекс Гольджи играет роль почты, в которой сортируются и оправляются по адресам различные «посылки» в виде белков, заключенных в пузырьки.
Сборка мембран
В комплексе Гольджи происходит также сборка мембран. Вещества, из которых состоят мембраны (белки, липиды) поступают в комплекс Гольджи из эндоплазматической сети. Затем в цистернах комплекса Гольджи собираются участки мембран, из которых изготавливаются мембранные пузырьки. Они перемещаются в саркоплазме мышечного волокна в те места, где нужно достроить мембрану.
Транспорт веществ к клеточной мембране
Часть веществ, синтезированных в мышечном волокне, выводится наружу. Эти вещества накапливаются в комплексе Гольджи, упаковываются в мембранные пузырьки и транспортируются к сарколемме и выводятся за её пределы.
Образование лизосом
В комплексе Гольджи также образуются лизосомы – органеллы мышечного волокна, играющие существенную роль в катаболизме белков.
С уважением, А.В. Самсонова
Клетки Гольджи фото
Аппарат Гольджи (комплекс Гольджи) мембранная структура эукариотической клетки, органелла, в основном предназначенная
АППАРАТ ГОЛЬДЖИ (КОМПЛЕКС ГОЛЬДЖИ, ПЛАСТИНЧАТЫЙ КОМПЛЕКС) Трехмерная реконструкция секреторные везикулы транс-часть
Аппарат Гольджи
Схема строения клетки, по современным данным, с учетом электронномикроскопических исследований: 1 — цитоплазма; 2 — Аппарат Гольджи; 3 — центросома; …
… несколько расширенных ближе к краям и связанную с ними систему пузырьков Гольджи. В растительных клетках обнаруживается ряд отдельных стопок …
Функции аппарата Гольджи:
Аппарат Гольджи
О методе Гольджи
Строение животной клетки
Каналы и полости ЭПС, занимающие до 50 % объема клетки, нигде не обрываются и не открываются в гиалоплазму (рис. 37). Различают шероховатую и гладкую ЭПС.
Организация клетки. ЭР и аппарат Гольджи / Устройство и функционирование эндоплазматического ретикулума и аппарата Гольджи
К этому типу мы отнесли 9 нейронов из 115, импрегнированных по Гольджи. От тела отходят 2u20143, либо много первичных дендритов, образующих весьма густые …
Схема строения растительной клетки 1 — цитоплазма,цитоплазма 2 — ядро с хроматином,ядро
КЛЕТКА
Схема строения ацинозной клетки поджелудочной железы по Кейзу (R.М. Case): 1 u2014 кавеола; 2 u2014 плотное соединение; 3 u2014 покрытая вакуоль; 4 u2014 десмосома; …
Жировая клетка из подкожной клетчатки крысы. Рис. 3. Митохондрии и секреторные гранулы о клетках поджелудочной железы. Рис. 4. Аппарат Гольджи в …
10447.jpg
Элементы незернистой эндоплазматической сети в теле клетки малочисленны. Они имеются лишь в аксонах и дендритах в виде трубочек, цистерн и пузырьков.
Дата публикации: 2015-08-11
Просмотров: 6459
Еще интересные материалы:
Составлена детальная карта генома нового коронавируса
https://ria.ru/20200410/1569854665.html
Составлена детальная карта генома нового коронавируса
Составлена детальная карта генома нового коронавируса — РИА Новости, 10.04.2020
Составлена детальная карта генома нового коронавируса
Корейские микробиологи составили первую генную карту нового коронавируса. Оказалось, что геном SARS-CoV-2 содержит множество так называемых субгеномных РНК,… РИА Новости, 10.04.2020
2020-04-10T13:21
2020-04-10T13:21
2020-04-10T13:53
наука
южная корея
открытия — риа наука
здоровье
биология
коронавирус covid-19
/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content
/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content
https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e4/03/1b/1569221900_0:56:1440:866_1920x0_80_0_0_fbbfc0ca31ce38e52946048f6e21416a.jpg
МОСКВА, 10 апр — РИА Новости. Корейские микробиологи составили первую генную карту нового коронавируса. Оказалось, что геном SARS-CoV-2 содержит множество так называемых субгеномных РНК, функции которых не до конца понятны. Но многое ученым удалось выяснить. Результаты исследования опубликованы в журнале Cell.Коронавирус SARS-CoV-2 относится к группе РНК-вирусов, довольно сложный геном которых зашифрован в очень длинной молекуле рибонуклеиновой кислоты (РНК). Проникая в клетки-хозяева, вирус реплицирует геномную РНК и создает множество более мелких, называемых субгеномными. Эти субгеномные РНК используются для синтеза различных белков, из которых строятся элементы новых вирусных частиц: шипов, оболочек, мембран. Таким образом, если ученые найдут способ подавить субгеномные РНК, то это нарушит жизненный цикл вируса в организме. Но сперва надо понять, за что отвечает каждая из этих загадочных цепочек.Биологам из Центра исследований РНК Института фундаментальных наук Южной Кореи (IBS) под руководством профессоров Ким Нарри (Kim V. Narry) и Чан Хьешик (Chang Hyeshik) в сотрудничестве с Корейским национальным институтом здоровья (KNIH) удалось детально проанализировать архитектуру генома РНК SARS-CoV-2 и составить его генную карту высокой степени детализации.Исследователи экспериментально подтвердили наличие в геноме коронавируса девяти из десяти ранее известных субгеномных РНК (входящих в структуру вирусных частиц и транслирующихся в конкретные вирусные белки), а также обнаружили десятки неизвестных, образующихся на разных этапах жизненного цикла вируса в результате слияния и разложения. Кроме того, они выяснили, где именно находятся эти гены на геномной РНК.»Это не просто детализация структуры SARS-CoV-2, — приводятся в пресс-релизе IBS слова профессора Ким Нарри. — Мы обнаружили многочисленные новые РНК и множественные неизвестные химические модификации вирусных РНК».Авторы предполагают, что модифицированные в ходе жизненного цикла РНК могут получить новые свойства, отличающие их от немодифицированных, даже если они несут одинаковую генетическую информацию. По мнению исследователей, выявление неизвестных характеристик РНК позволит подобрать ключ для борьбы с новым коронавирусом.»Хотя требуется дальнейшее изучение, уже можно сказать, что подобные молекулярные события могут привести к относительно быстрой эволюции коронавируса. Более того, мы находим множество неизвестных химических модификаций вирусных РНК. Пока неясно, что делают эти модификации, но возможно, что они помогают вирусу избежать атаки со стороны клетки-хозяина», — говорит Ким.Успех корейских микробиологов основан на применении двух дополнительных методов: секвенирования кольцевых молекул ДНК (наноболов) и прямого нанопорового секвенирования РНК.Обычные методы секвенирования требуют пошагового процесса разрезания и преобразования РНК в ДНК перед ее считыванием. Нанопоровое секвенирование позволяет напрямую анализировать всю длинную вирусную РНК без фрагментации, а секвенирование кольцевых молекул ДНК имеет преимущество анализа большого количества последовательностей с высокой точностью. Эти два взаимодополняющих метода оказались очень эффективными для анализа вирусных РНК.»Теперь мы получили генную карту нового коронавируса с высоким разрешением, которая поможет нам найти каждый бит генов на всех РНК SARS-CoV-2 и всех модификациях РНК. Настало время исследовать функции вновь открытых генов и механизм, лежащий в основе слияния вирусных генов. Мы также должны работать над модификациями РНК, чтобы увидеть, какую роль они играют в репликации вируса и иммунном ответе. Мы твердо верим, что наше исследование будет способствовать прогрессу в диагностике и терапии для более эффективной борьбы с вирусом», — отмечает Ким.
https://ria.ru/20200408/1569743831.html
южная корея
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
2020
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
Новости
ru-RU
https://ria.ru/docs/about/copyright.html
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e4/03/1b/1569221900_106:0:1335:922_1920x0_80_0_0_4d9aa5355bb4861b1706a1cd850ca90f.jpgРИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
южная корея, открытия — риа наука, здоровье, биология, коронавирус covid-19
МОСКВА, 10 апр — РИА Новости. Корейские микробиологи составили первую генную карту нового коронавируса. Оказалось, что геном SARS-CoV-2 содержит множество так называемых субгеномных РНК, функции которых не до конца понятны. Но многое ученым удалось выяснить. Результаты исследования опубликованы в журнале Cell.Коронавирус SARS-CoV-2 относится к группе РНК-вирусов, довольно сложный геном которых зашифрован в очень длинной молекуле рибонуклеиновой кислоты (РНК). Проникая в клетки-хозяева, вирус реплицирует геномную РНК и создает множество более мелких, называемых субгеномными. Эти субгеномные РНК используются для синтеза различных белков, из которых строятся элементы новых вирусных частиц: шипов, оболочек, мембран. Таким образом, если ученые найдут способ подавить субгеномные РНК, то это нарушит жизненный цикл вируса в организме. Но сперва надо понять, за что отвечает каждая из этих загадочных цепочек.
Биологам из Центра исследований РНК Института фундаментальных наук Южной Кореи (IBS) под руководством профессоров Ким Нарри (Kim V. Narry) и Чан Хьешик (Chang Hyeshik) в сотрудничестве с Корейским национальным институтом здоровья (KNIH) удалось детально проанализировать архитектуру генома РНК SARS-CoV-2 и составить его генную карту высокой степени детализации.Исследователи экспериментально подтвердили наличие в геноме коронавируса девяти из десяти ранее известных субгеномных РНК (входящих в структуру вирусных частиц и транслирующихся в конкретные вирусные белки), а также обнаружили десятки неизвестных, образующихся на разных этапах жизненного цикла вируса в результате слияния и разложения. Кроме того, они выяснили, где именно находятся эти гены на геномной РНК.
«Это не просто детализация структуры SARS-CoV-2, — приводятся в пресс-релизе IBS слова профессора Ким Нарри. — Мы обнаружили многочисленные новые РНК и множественные неизвестные химические модификации вирусных РНК».
Авторы предполагают, что модифицированные в ходе жизненного цикла РНК могут получить новые свойства, отличающие их от немодифицированных, даже если они несут одинаковую генетическую информацию. По мнению исследователей, выявление неизвестных характеристик РНК позволит подобрать ключ для борьбы с новым коронавирусом.
«Хотя требуется дальнейшее изучение, уже можно сказать, что подобные молекулярные события могут привести к относительно быстрой эволюции коронавируса. Более того, мы находим множество неизвестных химических модификаций вирусных РНК. Пока неясно, что делают эти модификации, но возможно, что они помогают вирусу избежать атаки со стороны клетки-хозяина», — говорит Ким.
Успех корейских микробиологов основан на применении двух дополнительных методов: секвенирования кольцевых молекул ДНК (наноболов) и прямого нанопорового секвенирования РНК.
Обычные методы секвенирования требуют пошагового процесса разрезания и преобразования РНК в ДНК перед ее считыванием. Нанопоровое секвенирование позволяет напрямую анализировать всю длинную вирусную РНК без фрагментации, а секвенирование кольцевых молекул ДНК имеет преимущество анализа большого количества последовательностей с высокой точностью. Эти два взаимодополняющих метода оказались очень эффективными для анализа вирусных РНК.
«Теперь мы получили генную карту нового коронавируса с высоким разрешением, которая поможет нам найти каждый бит генов на всех РНК SARS-CoV-2 и всех модификациях РНК. Настало время исследовать функции вновь открытых генов и механизм, лежащий в основе слияния вирусных генов. Мы также должны работать над модификациями РНК, чтобы увидеть, какую роль они играют в репликации вируса и иммунном ответе. Мы твердо верим, что наше исследование будет способствовать прогрессу в диагностике и терапии для более эффективной борьбы с вирусом», — отмечает Ким.
8 апреля 2020, 13:09НаукаСоздан искусственный вирус, блокирующий коронавирусные инфекцииАппарат Гольджи: строение и функции органеллы
Аппарат Гольджи — важная органелла, которая присутствует практически в каждой эукариотической клетке. Пожалуй, единственными клетками, в которых отсутствует этот комплекс, являются эритроциты позвоночных животных. Функции этой структуры весьма разнообразны. Именно в цистернах аппарата скапливают все вырабатываемые клеткой соединения, после чего происходит их дальнейшая сортировка, модификация, перераспределение и транспорт.
Несмотря на то, что аппарат Гольджи был обнаружен еще в 1897 году, и по сегодняшний день некоторые из его функций активно изучаются. Рассмотрим более подробное особенности его строения и функционирования.
Аппарат Гольджи: строение
Эта органелла представляет собой совокупность мембранных цистерн, которые тесно прилегают друг к другу, напоминая стопку. Структурное и функциональной единицей здесь считается диктиосома.
Диктиосома представляет собой отдельную, самостоятельную часть аппарата Гольджи, которая состоит из 3 – 8 тесно прилегающих друг к другу цистерн. Стопка этих мембранных цистерн окружена системой мелкий вакуолей и пузырьков — именно таким образом осуществляется транспорт веществ, а также связь диктиосом между собой и другими клеточными структурами. Как правило, животные клетки имеют только одну диктиосому, в то время как в растительных структурах их может быть много.
В диктиосоме принято разделять два конца — цис- и транс-стороны. Цис–сторона обращена в сторону ядра и гранулярной эндоплазматической сетки. Сюда в виде мембранных пузырьков транспортируются синтезированные белки и другие соединения. На этом конце диктиосомы постоянно образуются новые цистерны.
Транс-сторона обращена к клеточной мембране. Как правило, она немного шире. Сюда попадают соединения, которые уже прошли все этапы модификации. От нижней цистерны постоянно отрываются небольшие вакуоли и пузырьки, которые транспортирую вещества к нужным органеллам клетки.
Аппарат Гольджи: функции
Как уже было сказано, функции органеллы весьма разнообразны.
- Здесь осуществляется модификация новосинтезированных белковых молекул. В большинстве случаев к протеиновой молекуле присоединяется углеводный, сульфатный или фосфорный радикал. Таким образом, аппарат Гольджи отвечает за формирование белкой плазматической мембраны, ферментов и белков лизосом.
- Аппарат Гольджи отвечает за транспорт модифицированных белков в определенные участки клетки. От транс-стороны постоянно отделяются небольшие пузырьки, в которых содержатся готовые протеины.
- Здесь происходит образование и транспорт всех ферментов лизосом.
- В полостях цистерн происходит накопление липидов, а в дальнейшем и образование липопротеидов — комплекса белковой и липидной молекулы.
- Аппарат Гольджи растительной клетки отвечает за синтез полисахаридов, которые затем идут на образование клеточной стенки растения, а также слизи, пектинов, гемицеллюлозы и восков.
- После деления растительной клетки комплекс Гольджи берет участие в формировании клеточной пластинки.
- В сперматозоиде эта органелла берет участие в образовании ферментов акросомы, с помощью которых происходит разрушение оболочек яйцеклетки при оплодотворении.
- В клетках представителей простейших комплекс Гольджи отвечает за образование сократительных вакуолей, которые регулируют осмотическое давление.
Конечно же, это далеко не полный перечень всех выполняемых функций. Современные ученые до сих пор ведут самые разнообразные исследования, используя новейшие технологии. Вполне вероятно, что в ближайшие несколько лет список функций комплекса Гольджи значительно вырастет. Но уже сегодня можно с точностью сказать, что данная органелла поддерживает нормальную жизнедеятельность как клетки, так и всего организма в целом.
Нейроперсоналии: Камилло Гольджи — Neuronovosti
Этот ученый занимался исследованием тканей нервной системы, открыл «черную реакцию» и на протяжении восьми лет изучал малярию, а структуру клетки, названную в его честь, сначала считали несуществующей. Итак, знакомьтесь — Камилло Гольджи.
Камилло Гольджи
Родился 7 июля 1843 года, Кортено, Италия
Умер 21 января 1926 года, Павич, Италия
Нобелевская премия по физиологии и медицине 1906 года (совместно с Сантьяго Рамон-и-Кахалем).
Формулировка Нобелевского комитета: «в знак признания их трудов о структуре нервной системы».
Фамилию нашего сегодняшнего героя автор статьи узнал лет в шесть-семь. Тогда он добрался до учебника биологии, где была большая красивая картинка «Клетка под электронным микроскопом». Правда, это была не электронно-микроскопическая фотография, а рисунок художника, но от этого дух захватывало не меньше. Какой огромной, таинственной и неисчерпаемой казалась клетка, которую и глазом-то не увидеть. Сколько там всего было: ядро, ядрышко, митохондрии, рибосомы… И некий загадочный «аппарат Гольджи». Слово «аппарат» я знал, слово «Гольджи» — нет. Не знали его и родители, а Интернета тогда, в начале 1980-х, не было и в помине. Так что это слово надолго стало для меня символом чего-то непонятного, интересного и таинственного, связанного с живым. То, что это фамилия человека, получившего одну из первых Нобелевских премий по физиологии и медицине, автор узнал гораздо позже.
Наш герой родился еще в первой половине XIX века в городке Кортено близ Брешии. Сейчас эта коммуна с населением менее двух тысяч человек гордо носит имя Кортено-Гольджи в честь своего знаменитого уроженца.
Выбор судьбы юного Камилло был предопределен: его отец Алессандро Гольджи был врачом, и Гольджи-младший отправился в Университет Павии за медицинской степенью. И уже в университете он начал заниматься тем, что наполняло всю его дальнейшую научную жизнь: под руководством Эусебио Оэла он стал изучать микроскопию тканей. Получив степень в 1865 году, Гольджи остался в Павии и перешел на работу в психиатрическую клинику больницы Сан-Маттео (Св. Матвея). Впрочем, работу в университете он продолжил — под руководством своего любимого преподавателя Джулио Биццоцеро, одного из пионеров гистологии (в 1892 году он создаст одно из первых описаний знаменитой Helicobacter pylori).
Джулио Биццоцеро (1846–1901). Врач, патолог и гигиенист, отец итальянской гистологии. Окончил Павийский университет в 20 лет, через год (!) возглавил в нем лабораторию экспериментальной патологии, а в 26 лет основал в Турине Институт общей патологии. Один из пионеров применения микроскопа в медицине и описания микроскопической структуры тканей. Его имя связывают с открытием роли тромбоцитов (бляшек Биццоцеро) в свертывании крови и десмосом (узелков Биццоцеро) в шиповатых клетках эпидермиса. Биццоцеро известен также благодаря работам по гемопоэзу и глазному фагоцитозу. Ну, и благодаря обнаружению (судя по всему, третьему в истории) «нобелевской» бактерии H. pylori, конечно. Правда, премию она принесла не ему.
Wikimedia Commons
Вместе с Биццоцеро Гольджи продолжил микроскопические изучение тканей центральной нервной системы. И вот тут всех ожидала огромная проблема. После выхода в 1850 году книги Рудольфа Вирхова «Клеточная патология» микроскопия тканей стала очень популярна, однако подобраться к нормальному изучению нервной ткани гистологи так и не смогли: очень уж необычные клетки. Плюс сами препараты срезов нервной ткани оказались очень неудачными для окрашивания. Гольджи также столкнулся с этой проблемой. Впрочем, свою первую работу он посвятил психиатрии.
В 1869 году под влиянием идей знаменитого Чезаре Ломброзо, преподавателя Павийского университета с 1862 года, о «врожденности» всех преступных наклонностей, Гольджи опубликовал статью о том, что психические заболевания вызваны органическими повреждениями нервных центров. Сейчас мы знаем, что некоторые (но далеко не все) болезни действительно обусловлены органическими повреждениями коры головного мозга. Гольджи не смог найти подтверждения своей теории и оставил психиатрию, сконцентрировавшись на неврологии.
Чезаре Ломброзо (1835–1909). Итальянский психиатр, криминолог, объединивший психиатрию с физиогномикой, френологией, ранней евгеникой и социал-дарвинизмом в криминальную антропологию.
Wikimedia Commons
Новая (и вечная для всех поколений ученых) проблема «накрыла» Гольджи в 1872 году: стало туго с деньгами. И он принял предложение перейти на хлопотную, но хорошо оплачиваемую работу санитарного инспектора больницы для хронических больных небольшого городка Абьятеграссо. Разумеется, заниматься наукой санитарному инспектору было не положено, и лаборатории в Абьятеграссо у Гольджи не было. Но в те времена ученый мог позволить себе заниматься наукой за свои деньги на кухне. Микроскоп, стекла — вот все, что ему было нужно. И именно там Гольджи сделал важнейшее открытие своей жизни — «черную реакцию».
Примеры «преступных стигматов», проявляющихся во внешности правонарушителей. Иллюстрация из книги Ч. Ломброзо «Человек преступный» («L’Uomo delinquente», 1878). Ломброзо считал, что преступниками люди рождаются, а не становятся под влиянием общества (за исключением удержавшихся от падения на эволюционной лестнице условных, или случайных, правонарушителей — криминалоидов).
Wikimedia Commons
Что это такое?
Чтобы заниматься тканевой микроскопией, в первую очередь нужны окрашенные срезы. После обработки бихроматом калия ткань затвердевала и ее можно было резать. Гольджи установил, что, если опустить готовый срез нервной ткани в слабый раствор нитрата серебра, оно окрасит нейроны в черный цвет, делая их хорошо видимыми на общем оранжевом фоне, обусловленном бихроматом калия. Первое сообщение об опытах Гольджи с растворами металлов (без особых результатов) появилось в 1873 году в коротенькой статье «К структуре серого вещества мозга» в Gazzetta Medica Italiana. Первые рисунки новой окраски «по Гольджи» были опубликованы в 1875 году в его работе, посвященной зрительным колбочкам, а полностью метод был обстоятельно описан в монографии по анатомии нервной системы в 1886 году.
Титульный лист и рисунок Гольджи из работы 1875 года
Именно выход этой монографии с новой силой запустил дебаты о природе нервной ткани. О сложности ее изучения мы уже упоминали: микроскоп позволял видеть длинные клетки, как бы переходящие одна в другую. Возникли две теории: нейронная и ретикулярная.
Ретикулярную теорию строения нервной системы предложил немецкий гистолог и анатом Йозеф фон Герлах. Главный ее постулат — нервные клетки не имеют индивидуальности, соединяются анастомозно (незаметно переходят одна в другую, не имея четких границ). Этой теории придерживался и Гольджи.
Пирамидальные нейроны, окрашенные «по Гольджи»
Wikimedia Commons
Нейронную теорию, созданную в 1838–1839 годах ботаником Матиасом Якобом Шлейденом и физиологом Теодором Шванном (оба они вместе с Рудольфом Вирховом еще и основатели клеточной теории, а Шванн дал имя и шванновским клеткам в нейронах), особенно рьяно представлял испанский гистолог Сантьяго Рамон-и-Кахаль, о котором мы уже писали. Согласно этой теории, нервная ткань состоит из индивидуальных нейронов, границу между которыми можно обнаружить.
Удивительное дело, метод Гольджи получил максимальное распространение именно благодаря Рамону-и-Кахалю, главному сопернику Гольджи. Метод они применяли один, а видели разное. Судя по всему, Кахаль был более тонким экспериментатором, имел более острое зрение и смог разглядеть синапсы.
Интереснее всего то, что даже присуждение общей Нобелевской премии за изучение нервной системы Гольджи и Рамону-и-Кахалю не примирило ни теории, ни их адептов. В своей нобелевской лекции Гольджи активно нападал на идеи, поддерживаемые Кахалем, и приводил доводы в поддержку ретикулярной теории. Точку в споре в итоге поставил другой нобелиат — Чарльз Шеррингтон. В многолетнем споре победил Рамон-и-Кахаль.Интересно, что если бы премии выдавались по итогам простого подсчета номинаций (набравшему большинство), то Гольджи, пожалуй, не получил бы ее никогда. Несмотря на то, что с 1901 года его номинировали 31 раз, он ни разу не получал максимальное количество номинаций. В том же 1906 году он был номинирован лишь трижды (а в 1904 году — 12 раз!). Достаточно взглянуть на список номинантов, чтобы понять, как велика была конкуренция. Великие Кох, Эрлих, Мечников, так и не получивший премию Ру… Вообще, больше всего номинаций получил германский гидробиолог, крупный специалист по планктону Виктор Хенсен, открывший одну из структур внутреннего уха.
Кстати, сам Гольджи, как лауреат Нобелевской премии, достаточно активно пользовался правом выдвигать ученых на «Нобеля». Мало кто знает, что лауреат может выдвигать номинантов не только по своей специальности. Так, Гольджи трижды номинировал своего соотечественника Аугусто Риги на премию по физике; по химии он продвигал соотечественника Джакомо Чамичана.
Аугусто Риги (1850–1920). Чрезвычайно плодовитый на открытия и публикации итальянский физик. Изучал электромагнетизм, оптику, атомную физику и рентгеновские лучи. Предложил термин «фотоэлемент» и сам же воплотил его в жизнь. В 1880 году открыл магнитный гистерезис, создал генератор сантиметровых волн, изучил их свойства и показал общность природы световых волн и радиоволн.
Wikimedia Commons
Среди номинаций по медицине тоже почти все итальянцы. Однако никому из них, даже великому терапевту Карло Форланини, предложившему способ лечения туберкулеза искусственным пневмотораксом, протекция Гольджи не помогла увеличить количество итальянских лауреатов Нобелевской премии.
Сам же Гольджи провел всю свою жизнь за изучением нервной системы и сделал немало открытий. Впрочем, не только в этой области. Восемь лет своей жизни — с 1885 по 1893 годы — Гольджи посвятил малярии (кстати, на этой почве он успел рассориться с признанным специалистом по малярии и будущим нобелиатом 1902 года, индийцем шотландского происхождения Рональдом Россом). Именно Гольджи установил, что все малярийные паразиты делятся почти одновременно с интервалом в 72 часа, и именно это вызывает новый приступ болезни (так называемая четырехдневная малярия).
В основанной им самим лаборатории Гольджи оказался неплохим научным руководителем. Среди его учеников и иностранных сотрудников был один нобелевский лауреат. Да-да, мало кто знает, что великий путешественник, верховный комиссар Лиги Наций по делам беженцев и лауреат Нобелевской премии мира Фритьоф Нансен по своей первой научной специальности гистолог, и он учился у Гольджи окрашиванию тканей.
Аппарат Гольджи
Wikimedia Commons
А что же с аппаратом (или комплексом) Гольджи, благодаря которому автор узнал фамилию нашего героя? С ним тоже связана интересная история. Продолжая изучать нервную ткань, Камилло Гольджи в 1898 году обнаружил внутри нейронов тонкую сеть переплетенных линий. Ее наблюдали и позже, но в 40-е годы XX века после изобретения электронного микроскопа почему-то стали считать, что аппарат Гольджи — это артефакт, возникающий при окрашивании клеток. И только более поздние исследования более совершенной техникой показали, что комплекс Гольджи — или просто «гольджи», как сейчас пишут все чаще, — действительно существует и служит для выведения веществ, синтезированных в эндоплазматической сети.
Текст: Алексей Паевский
Молекулярные выражения Клеточная биология: Аппарат Гольджи
Аппарат Гольджи
Аппарат Гольджи ( GA ), также называемый тельцом Гольджи или комплексом Гольджи и универсально обнаруживаемый как в растительных, так и в животных клетках, обычно состоит из пяти-восьми чашевидных, покрытых мембраной мешочков, называемых цистернами , которые выглядит что-то вроде стопки спущенных воздушных шаров. Однако у некоторых одноклеточных жгутиконосцев до 60 цистерн могут объединяться, составляя аппарат Гольджи.Точно так же количество телец Гольджи в клетке варьируется в зависимости от ее функции. Клетки животных обычно содержат от десяти до двадцати стеков Гольджи на клетку, которые связаны в единый комплекс трубчатыми связями между цистернами. Этот комплекс обычно расположен близко к ядру клетки.
Из-за своего относительно большого размера аппарат Гольджи был одной из первых когда-либо наблюдаемых органелл. В 1897 году итальянский врач по имени Камилло Гольджи, который исследовал нервную систему, используя новую технику окрашивания, которую он разработал (и которая иногда используется до сих пор; известная как окрашивание по Гольджи или пропитка Гольджи), наблюдал за образцом под своим световым микроскопом. клеточная структура, которую он назвал внутренним ретикулярным аппаратом.Вскоре после того, как он публично объявил о своем открытии в 1898 году, структура была названа в его честь и стала широко известна как аппарат Гольджи. Тем не менее, многие ученые не верили, что то, что наблюдал Гольджи, было настоящей органеллой, присутствующей в клетке, и вместо этого утверждали, что видимое тело было визуальным искажением, вызванным окрашиванием. Изобретение электронного микроскопа в двадцатом веке окончательно подтвердило, что аппарат Гольджи является клеточной органеллой.
Аппарат Гольджи часто считается отделом распределения и отгрузки химических продуктов ячейки.Он модифицирует белки и липиды (жиры), которые были построены в эндоплазматическом ретикулуме, и подготавливает их для экспорта за пределы клетки или для транспортировки в другие места в клетке. Белки и липиды, встроенные в гладкую и шероховатую эндоплазматическую сеть, отпочковываются в крошечные пузырьковые пузырьки, которые движутся по цитоплазме, пока не достигнут комплекса Гольджи. Везикулы сливаются с мембранами Гольджи и высвобождают свои внутренние молекулы в органеллы. Попав внутрь, соединения обрабатываются аппаратом Гольджи, который добавляет молекулы или отрубает крошечные кусочки с концов.По завершении продукт экструдируется из GA в везикуле и направляется к месту его конечного назначения внутри или за пределами клетки. Экспортируемые продукты представляют собой секреции белков или гликопротеинов, которые являются частью функции клетки в организме. Другие продукты возвращаются в эндоплазматический ретикулум или могут подвергнуться созреванию, чтобы стать лизосомами.
Модификации молекул, которые происходят в аппарате Гольджи, происходят упорядоченно. У каждой стопки Гольджи есть два разных конца или стороны.Грань цис стека Гольджи — это конец органеллы, куда вещества входят из эндоплазматического ретикулума для обработки, а грань транс — это место, где они выходят в виде более мелких отслоившихся везикул. Следовательно, цис-грань находится рядом с эндоплазматическим ретикулумом, откуда поступает большая часть материала, который она получает, а транс-грань расположена рядом с плазматической мембраной клетки, куда доставляются многие из веществ, которые она модифицирует. Химический состав каждого лица различен, и ферменты, содержащиеся в просветах (внутренних открытых пространствах) цистерн между лицами, различны.На рисунке 2 показано флуоресцентное цифровое изображение, полученное с помощью микроскопа аппарата Гольджи (окрашено в красный цвет) в типичной животной клетке. Обратите внимание на близость мембран Гольджи к ядру клетки.
Белки, углеводы, фосфолипиды и другие молекулы, образующиеся в эндоплазматическом ретикулуме, транспортируются в аппарат Гольджи для биохимической модификации во время их перехода от цис-полюсов к транс-полюсам комплекса. Ферменты, присутствующие в просвете Гольджи, изменяют углеводную (или сахарную) часть гликопротеинов, добавляя или вычитая отдельные мономеры сахара.Кроме того, аппарат Гольджи самостоятельно производит множество макромолекул, включая множество полисахаридов. Комплекс Гольджи в растительных клетках производит пектины и другие полисахариды, которые необходимы для структуры и метаболизма растений. Продукты, экспортируемые аппаратом Гольджи через трансферт, в конечном итоге сливаются с плазматической мембраной клетки. Одной из наиболее важных задач аппарата Гольджи является сортировка большого количества макромолекул, продуцируемых клеткой, и их нацеливание для распределения в нужное место.Специализированные молекулярные идентификационные метки или метки, такие как фосфатные группы, добавляются ферментами Гольджи, чтобы помочь в этой сортировке.
НАЗАД К СТРУКТУРЕ ЖИВОТНЫХ
НАЗАД К СТРУКТУРЕ ЯЧЕЙКИ
Вопросы или комментарии? Отправить нам письмо.
© 1995-2021, автор — Майкл В. Дэвидсон и Государственный университет Флориды. Все права защищены. Никакие изображения, графика, программное обеспечение, сценарии или апплеты не могут быть воспроизведены или использованы каким-либо образом без разрешения правообладателей.Использование этого веб-сайта означает, что вы соглашаетесь со всеми юридическими положениями и условиями, изложенными владельцами.
Этот веб-сайт поддерживается нашим
Команда разработчиков графики и веб-программирования
в сотрудничестве с оптической микроскопией в Национальной лаборатории сильного магнитного поля
.
Последнее изменение: пятница, 13 ноября 2015 г., 14:18.
Счетчик доступа с 1 октября 2000 г .: 1435684
Микроскопы предоставлены:
Аппарат Гольджи | Британское общество клеточной биологии
Краткий обзор: Аппарат Гольджи (или комплекс, или тело, или «Гольджи») встречается во всех клетках растений и животных и представляет собой термин, используемый для групп уплощенных дискообразных структур, расположенных вблизи эндоплазматической сети. .
Количество «аппарата Гольджи» в ячейке варьируется. Клетки животных, как правило, имеют меньше и больше аппарата Гольджи. Клетки растений могут содержать до нескольких сотен более мелких версий.
Аппарат Гольджи получает белки и липиды (жиры) из грубого эндоплазматического ретикулума. Он модифицирует некоторые из них и сортирует, концентрирует и упаковывает их в запечатанные капли, называемые пузырьками. В зависимости от содержимого они отправляются по одному из трех пунктов назначения:
Назначение 1: внутри клетки, к органеллам, называемым лизосомами.
Назначение 2: плазматическая мембрана клетки
Назначение 3: вне клетки.
Название аппарата
Аппарат Гольджи — единственная клеточная органелла, названная в честь ученого. Об видимых характеристиках органелл впервые сообщил Камилло Гольджи (1843-1926) на заседании Медицинского общества Павии 19 апреля 1898 года, когда он назвал ее «внутренним ретикулярным аппаратом».
Споры о существовании аппарата продолжались даже после 1913 года, когда термин «аппарат Гольджи» был официально присвоен «внутреннему ретикулярному аппарату».Лишь в 1954 году работа в области электронной микроскопии окончательно утвердила существование органеллы, и эпоним «Гольджи» был полностью принят.
Идем к Гольджи. Где аппарат Гольджи и что это такое?
Где это?
Аппарат Гольджи присутствует в эукариотических клетках в виде одной или нескольких групп уплощенных, ограниченных мембраной компартментов или мешочков. Они расположены очень близко к шероховатой эндоплазматической сети и, следовательно, вблизи ядра.
Что это?
Отделения аппарата Гольджи выглядят скорее как груды хлеба Питта, причем верхняя и нижняя части не гладкие, а имеют открытые внешние поверхности. Число отсеков в любом одном аппарате Гольджи обычно составляет от 3 до 8. Число наборов аппарата Гольджи в клетке может составлять всего лишь 1, как во многих клетках животных, или многие сотни, как в некоторых клетках растений. Специализированные секреторные клетки содержат больше наборов аппарата Гольджи, чем другие клетки.
Аппарат Гольджи является частью производственной цепочки и цепочки поставок
Небиологически аппарат Гольджи можно разделить на три основных раздела:
1) Товары внутрь
2) Основная зона обработки
3) Товары наружу
В центре этого изображения клетки, секретирующей слизь из корня кукурузы, видны две стопки Гольджи. Большие белые мешочки рядом с ними содержат слизь, продуцируемую аппаратом Гольджи.
(любезно предоставлено Крисом Хоузом, Исследовательская школа биологии и молекулярных наук, Оксфордский университет Брукса, Оксфорд, Великобритания)
С точки зрения клеточной биологии эти секции, идущие от грубого эндоплазматического ретикулума (RER) наружу, следующие:
1) Сеть цис-Гольджи (товары внутрь)
Также называемая цис-сетью Гольджи, это зона входа в аппарат Гольджи.Он следует за «переходными элементами», которые представляют собой гладкие участки RER, также известные как «промежуточные компартменты Гольджи эндоплазматического ретикулума» (ERGIC).
2) Стопка Гольджи (основная область обработки)
Эта секция состоит из переменного числа, обычно от 3 до 6, уплощенных мешочков, называемых цистернами (sing. Cisterna). Цистерны стека Гольджи делятся на три рабочих области: цис-цистерны, медиальные цистерны и трансцистерны.
3) сеть транс-Гольджи (товары на экспорт)
Эта секция напрямую связана с трансцистернами, и именно здесь происходят окончательные реакции и сортировка.Концентрированные биохимические вещества упаковываются в запечатанные капли или пузырьки, которые образуются, отделяясь от поверхности транс-Гольджи. Затем везикулы транспортируются для использования в клетке и за ее пределами.
Аппарат Гольджи — для чего он нужен?
Аппарат Гольджи больше похож на продуктовый супермаркет с собственной пекарней. Он принимает продукты из Rough Endoplasmic Reticulum (RER) в так называемом «оптовом потоке» (эквивалент оптовой доставки в супермаркет). Эти химические продукты транспортируются в аппарат Гольджи в запечатанных каплях или мешочках, называемых пузырьками, и перемещаются в часть аппарата Гольджи, предназначенную только для доставки.
В аппарате Гольджи везикулы доставляются в «отсек разгрузки» цис-сети Гольджи. Здесь проверяется «полученный товар». Любые товары, которые были доставлены по ошибке, включая химические вещества, которые должны были оставаться в RER, отправляются обратно в везикулах в грубую эндоплазматическую сеть.
Белки и липиды, которые были доставлены правильно, затем проходят в цистерны стека Гольджи, обрабатываются и сортируются в упорядоченной последовательности в соответствии с любыми «метками», которые они несут.Некоторые продукты из грубого эндоплазматического ретикулума поступают в аналог супермаркета в магазинную пекарню и превращаются в другие продукты и меняют маркировку. У растений, например, до 80% биохимической активности цистерн Гольджи может быть направлено на производство химических веществ, таких как пектин и полисахариды, используемых для создания клеточных стенок.
Правильная «маркировка» продуктов имеет решающее значение. Заболевание клеток включения (или I клеток), наследственное нарушение накопления лизосом у людей, вызвано ошибкой метаболической маркировки.Ошибка приводит к тому, что химические вещества отправляются на поверхность клетки и секретируются, тогда как правильная маркировка отправляет их в лизосомы. Затем в лизосомах накапливается материал, который должен был разрушиться. Это скопление вызывает расстройство.
Перемещение через Гольджи или Гольджи в движении?
Путь, которым химические вещества перемещаются через аппарат Гольджи от цистерны к цистерне, полностью не решен. Одна идея состоит в том, что новая цистерна формируется на цис-конце (конце, ближайшем к грубому эндоплазматическому ретикулуму), а затем изменяется по мере удаления от RER, становясь со временем транс-концом.Более общепринятая идея состоит в том, что химические вещества, обрабатываемые в аппарате Гольджи, перемещаются от одной цистерны к другой в транспортных пузырьках или, возможно, по микротрубочкам. Независимо от способа транспортировки ясно, что в специально предназначенных частях аппарата Гольджи происходят различные химические реакции.
Биохимия Гольджи. Куда они идут? Как они туда попадают?
Биохимические вещества, выделяемые транс-сетью Гольджи, имеют три основных направления: (1) внутрь клетки в лизосомы; (2) плазматическая мембрана и (3) вне клетки.В каждом случае пункт назначения явно связан с функцией.
Используя аналогию с продовольственным супермаркетом, все биохимические продукты, транспортируемые из сети транс-Гольджи, имеют встроенные этикетки и штрих-коды. Все они упакованы в пузырьки, и конструкция пузырька или сосуда в значительной степени зависит от содержимого пузырька, его предназначения и конечного использования.
Назначение 1: внутри клетки, «линия лизосом»
Около 40-50 различных биохимических веществ, отправляемых из аппарата Гольджи в везикулах, предназначены для доставки в лизосомы.Клетки животных содержат множество лизосом, и именно в этих структурах перевариваются некоторые органеллы с истекшим сроком службы и другие материалы (см. Пункт CU9 о лизосомах).
Назначение 2: плазматическая мембрана, «непрерывная линия секреции».
Везикулы, содержащие биохимические вещества для непрерывного потока секрета и слияния с плазматической мембраной. Эта группа секретов будет вносить вклад в биохимические вещества внеклеточного матрикса, действовать как химические сигналы для других клеток и обеспечивать белки для восстановления и замены плазматической мембраны.Этот конститутивный (или непрерывный) секреторный путь также является путем по умолчанию. Продукты из аппарата Гольджи, не маркированные для других маршрутов, используют эту линию.
Назначение 3: вне клетки, «регулируемая линия секреции»
Везикулы и химические вещества этой группы продуцируются в специализированных секреторных клетках. Они перемещаются от транс-сети Гольджи (TGN) к плазматической мембране, но накапливаются в количестве, прежде чем достичь мембраны.
Определенные триггеры заставляют везикулы сливаться с плазматической мембраной и выпускать их содержимое регулируемыми импульсами с поверхности клетки.Высвобождение инсулина является примером этого, когда оно запускается повышением уровня глюкозы в крови. Прием пищи аналогичен тем, что вызывает выделение слизи и пищеварительных ферментов в пищеварительный тракт.
Гольджи и «клоны»
Когда клетка делится, аппарат Гольджи, как и RER, распадается на мелкие фрагменты. Эти фрагменты более или менее равномерно распределяются между дочерними клетками. Новый аппарат Гольджи может вырасти только из фрагмента аппарата Гольджи из предыдущей клетки, поэтому есть возможность для нового аппарата Гольджи вырасти из каждого небольшого фрагмента.Однако если нет фрагментов, не будет и аппарата Гольджи. Без аппарата Гольджи клетка не будет функционировать.
Сводка
Аппарат Гольджи является важным звеном биохимического производства и цепочки поставок внутри клетки. Он получает биохимические вещества «объемным потоком» из грубого эндоплазматического ретикулума (RER). Это единственная органелла в клетке, которая получает, сортирует, модифицирует, концентрирует, упаковывает и отправляет биохимические вещества для использования внутри и вне клетки.
В специализированных секреторных клетках комплекс Гольджи отвечает за сортировку и упаковку таких хорошо известных элементов, как инсулин, пищеварительные ферменты и пектин.
Аппарат Гольджи производит специальные пузырьки или сосуды для транспортировки своих продуктов. Некоторые из них имеют специальные оболочки или покрытия, которые помогают идентифицировать содержимое. Некоторые везикулы подлежат вторичной переработке.
Продукты аппарата Гольджи поступают по трем основным направлениям:
(1) внутри клетки в лизосомы (2) плазматическая мембрана (3) вне клетки.
Границы | Окрашивание по Гольджи-Коксу, шаг за шагом
Введение
Изучение морфологии нейронов более актуально, чем когда-либо, учитывая быструю идентификацию новых генетических заболеваний нервной системы с помощью подходов к секвенированию следующего поколения и последующей потребности в понимании лежащих в основе патомеханизмов. Открытый еще Гольджи (1873), неинвазивный метод окрашивания Гольджи далеко не устаревший, и он облегчает анализ морфологии нейронов с аксональным и дендритным ветвлением и шипами за счет визуализации лишь небольшого процента нейронов (1). –3%).Существует три основных подтипа окрашивания по Гольджи: Rapid Golgi, Golgi-Kopsch и Golgi-Cox (Koyama, 2013). Из них метод Гольджи-Кокса считается наиболее надежным в демонстрации ветвления дендритов на низком фоне (Buell, 1982; Koyama, 2013). Было проведено множество модификаций этого метода, большинство из которых были направлены на повышение его надежности (Angulo et al., 1996; Gibb and Kolb, 1998; Koyama and Tohyama, 2012), чтобы сократить необходимое время (Ranjan and Mallick, 2010; Levine et al. др., 2013; Патро и др., 2013), и для увеличения селективности окрашивания нейронов по сравнению с глиальным или наоборот (Ranjan and Mallick, 2012; Gull et al., 2015). Кроме того, были разработаны коммерческие наборы для относительно быстрого постоянного окрашивания по Гольджи. Однако в большинстве описаний окрашивания по Гольджи отсутствуют точные детали отдельных этапов. Здесь мы подробно сообщаем обо всех этапах метода окрашивания Гольджи-Кокса на срезах вибратома мозга взрослых мышей, необходимых для надежного высококачественного окрашивания в приемлемые временные рамки и с хорошо сохранившимся качеством ткани.Применяемые материалы доступны в большинстве нейробиологических лабораторий и достаточны для установления окрашивания по Гольджи-Коксу для многих образцов. Пошаговое следование нашему протоколу, вероятно, сведет к минимуму часто встречающиеся проблемы и сократит время, необходимое для стандартизации этого метода.
Материалы, оборудование и пошаговые процедуры
Мыши
Взрослые мыши в возрасте 6–12 недель C57BL / 6 были получены из зоопарка Charité — Universitätsmedizin Berlin, Германия.Все эксперименты проводились в соответствии с национальными этическими принципами (регистрационный номер T0309.09).
Общие инструкции перед запуском
1. Все стеклянные и пластиковые бутылки следует промыть свежей бидистиллированной водой (dd-H 2 O) перед использованием.
2. Магнитные мешалки (стержни) с пластиковым покрытием можно использовать для растворения всех химикатов в dd-H 2 O должным образом.
3. Во время пропитки нельзя использовать металлические инструменты.
4. Количество растворов и слайдов, покрытых желатином, должно быть подготовлено в соответствии с количеством образцов, указанным в каждом разделе.
5. Временные рамки инкубации, указанные для различных шагов в этом протоколе, представляют собой периоды, которые существенно не влияют на качество окрашивания. Таким образом, эти временные рамки обеспечивают некоторую гибкость при использовании протокола.
6. Все растворы следует хранить в темноте, используя алюминиевую фольгу для покрытия больших бутылок или помещая маленькие бутыли в закрытые светонепроницаемые коробки.
7. Следует соблюдать осторожность со всеми растворами из-за токсичности и канцерогенеза: прямого контакта с кожей и вдыхания можно избежать, надев перчатки и проведя эксперименты под химическим колпаком, соответственно.
Приготовление растворов
Раствор для пропитки образцов
Исходные растворы для пропитки получают растворением 15 г следующих химикатов в 300 мл dd-H 2 O (5% мас. / Об.) Каждого:
1. Дихромат калия (K 2 Cr 2 O 7 ; 1.04862, Merck KGaA, Германия).
2. Хлорид ртути (HgCl 2 ; KK04.2, Carl Roth GmbH, Германия).
3. Хромат калия (K 2 CrO 4 ; HN33.2, Carl Roth GmbH, Германия).
Все три раствора, хранящиеся во флаконах при комнатной температуре в темноте, предназначены для длительного использования для приготовления раствора Гольджи-Кокса. Этих растворов достаточно для мозга 36 взрослых мышей. Раствор Гольджи-Кокса готовят для каждого эксперимента в новой бутылке с использованием трех основных растворов, упомянутых выше, следующим образом (Rutledge et al., 1969).
1. 50 мл раствора дихромата калия смешивают с 50 мл раствора хлорида ртути.
2. Добавляют 40 мл раствора хромата калия.
3. Добавляют 100 мл dd-H 2 O.
После перемешивания раствора флакон необходимо накрыть алюминиевой фольгой и выдержать при комнатной температуре не менее 48 часов перед использованием, чтобы образовался осадок. Этого раствора достаточно для мозга шести взрослых мышей, и его можно использовать до 1 месяца.
Решение для защиты тканей
Сначала готовят 0,1 М фосфатный буфер (pH 7,2) путем растворения следующих компонентов вместе в 500 мл dd-H 2 O:
1. 1,59 г моногидрата гидрофосфата натрия (NaH 2 P0 4 · H 2 0; T878.3, Carl Roth GmbH, Германия).
2. 5,47 г безводного динатрий-гидрофосфата (Na 2 HP0 4 ; P030.2, Carl Roth GmbH, Германия).
3. 9,0 г хлорида натрия (NaCl; 9265.1, Carl Roth GmbH, Германия).
Во-вторых, 1000 мл раствора для защиты тканей (криопротектора) (de Olmos et al., 1978; Watson et al., 1986) готовят путем растворения следующих компонентов в предыдущем 500 мл фосфатного буфера:
1. 300 г сахарозы (C 12 H 22 O 11 ; 1.07687, Merck KGaA, Германия).
2. 10 г поливинилпирролидона (PVP40, Sigma-Aldrich, Германия).
3. 300 мл этиленгликоля (C 2 H 6 O 2 ; E-9129, Sigma-Aldrich, Германия).
Затем конечный объем доводят до 1000 мл с помощью dd-H 2 O. 500 мл раствора можно хранить в отдельной бутылке для заполнения камеры вибратома, а остального достаточно для выполнения этапа защиты тканей в течение 25 минут. мозг взрослой мыши. Этот раствор необходимо хранить при температуре 4 ° C в темноте для длительного хранения.
Решения для этапа разработки
Для этапа проявления необходимо около 300 мл каждого из следующих растворов:
1.Серия 50, 70, 95 и 100% этанола (C 2 H 6 O; K928.4, Carl Roth GmbH, Германия).
2. Ксилол (C 8 H 10 ; 9713.3, Carl Roth GmbH, Германия).
3. Аммиак 3: 1: dd-H 2 O получают смешиванием 200 мл аммиака (NH 3 .H 2 O; 6774.2, Carl Roth GmbH, Германия) со 100 мл dd-H 2 О.
4. 5% тиосульфат натрия получают растворением 15 г тиосульфата натрия (Na 2 S 2 O 3 .5H 2 O; 2781895, Merck KGaA, Германия) в 300 мл dd-H 2 O.
Все растворы хранят при комнатной температуре, а флакон с раствором тиосульфата натрия накрывают алюминиевой фольгой. Эти растворы можно использовать повторно, и их следует заменить, когда они потемнеют.
Растворы и материалы для слайдов с желатиновым покрытием
Семьдесят пять простых предметных стекол (микропрепараты; 2406/1, Glaswarenfabrik Karl Hecht GmbH and Co KG) сначала помещают в три штативы для окрашивания (2285.1, Carl Roth GmbH, Германия), тщательно промыли dd-H 2 O и выдержали для сушки в непыльном помещении (например, под химическим колпаком) в течение 2–3 часов. Тем временем 3% желатин получают растворением 9 г желатина из свиной кожи (тип A; G2500, Sigma-Aldrich, Германия) в 300 мл dd-h3O при постоянном перемешивании и нагревании до 55 ° C. Затем раствор фильтруют через фильтровальную бумагу (240 мм; 4.303.240, Neolab, Германия) в чистый бокс для гистологического окрашивания (2285.1, Carl Roth GmbH, Германия). Штатив с очищенными предметными стеклами погружают в теплый раствор желатина на 10 мин, затем кладут на множество салфеток и оставляют на ночь при комнатной температуре в защищенном от пыли месте.Желатин необходимо снова нагреть до 55 ° C перед погружением следующей стойки слайдов. Этих слайдов достаточно для срезов головного мозга толщиной 200 мкм, взятых из мозга шести взрослых мышей. Если необходимо более трех стоек, необходимо приготовить еще 3% раствор желатина. Эти покрытые желатином слайды необходимо хранить в закрытых коробках для гистологического окрашивания, и их лучше всего использовать в течение месяца после приготовления.
Шаг пропитки
На каждый образец мозга промывают одну маленькую бутылочку (универсальный контейнер с крышкой; 203170, Greiner bio-one, Германия) с dd-H 2 O.Алюминиевая фольга аккуратно удаляется из бутылки Гольджи-Кокса, не встряхивая, чтобы избежать смешивания раствора с коричневатыми осадками на дне бутылки. Для каждого образца 10 мл отбирают из верхней прозрачной части раствора Гольджи-Кокса и распределяют в каждый маленький флакон.
После шейного вывиха мозг рассекают быстро, но осторожно, промывают dd-H 2 O и разрезают на две половины для лучшего оплодотворения. Затем каждую половину переносят в отдельную маленькую бутылку с раствором Гольджи-Кокса (рис. 1А) и хранят при комнатной температуре в темноте.Следует избегать фиксации или перфузии 4% PFA взрослого мозга, потому что это приводит к чрезмерной пропитке нейронов, что делает невозможным исследование ветвления нейронов. Через 24 часа каждый образец головного мозга переносят в новую маленькую бутылочку с раствором Гольджи-Кокса с помощью пластиковых пинцетов или, предпочтительно, выливая раствор и образец в гистологические кассеты (кассеты для заливки Rotilabo ® ; K114.1, Carl Roth GmbH, Германия. ), как показано на рисунках 1B – E. Бутылочки хранят при комнатной температуре в темноте 7–10 дней.
Рисунок 1. Этап пропитки. Образец мозга хранится в растворе Гольджи-Кокса при комнатной температуре в темноте (A) . Через 24 часа образец переносится в новую бутылку с раствором Гольджи с помощью гистологической кассеты, как показано на серийных фотографиях (B – E) , и выдерживается при комнатной температуре в темноте в течение 7–10 дней. .
Tissue Protection Step
Для каждого образца головного мозга одну небольшую бутыль, как описано выше, промывают dd-H 2 O и заполняют 10 мл раствора для защиты тканей.С помощью гистологических кассет, как описано выше, каждый образец мозга переносят из раствора Гольджи-Кокса в раствор для защиты тканей (рис. 2A, B) и хранят при 4 ° C в темноте. Через 24 часа каждый образец головного мозга переносят в новую маленькую бутылку с 10 мл раствора для защиты тканей (рис. 2С). Бутылочки хранят при температуре 4 ° C в темноте 4–7 дней.
Рисунок 2. Степень защиты тканей. Образец головного мозга переносят из пропиточного раствора Гольджи-Кокса в новую бутыль с раствором для защиты тканей и хранят при 4 ° C в темноте. (A, B) .Через 24 часа раствор для защиты тканей заменяют свежим раствором в новой бутылке (C) .
Ступень секционирования
Для нашей процедуры вибратом (Microm; HM_650V, Thermo Fisher Scientific Inc., Германия) использовался для срезов ткани, как описано ниже и показано на рисунке 3. Криостат или микротом с скользящим замораживанием также должны работать нормально, как полностью описано в протоколе коммерчески доступный набор FD Rapid GolgiStain ™ Kit (FD Neurotechnologies, Inc., Мэриленд, США). Для разделения с использованием вибратома получают 4% агарозу путем растворения 2 г агарозы с низкой температурой плавления (V2111, Promegain, WI, USA) в 50 мл dd-h3O, сначала перемешивая, а затем используя микроволновую печь до полного растворения. Затем образцы мозга осторожно сушат на папиросной бумаге с помощью гистологических кассет, как описано выше, и переносят в одноразовые пластиковые формы для заливки (18646A, Polysciences Inc., PA, США; рис. 3A). Когда температура агарозы снизится до 47 ° C, ее выливают в формы до тех пор, пока образцы головного мозга не будут хорошо покрыты раствором.Ориентацию мозга необходимо отрегулировать с помощью наконечника пипетки, удерживая медиальную часть мозга с разрезом на дне формы (рис. 3В). Если для срезов требуется самая медиальная часть образца головного мозга, на дно формы следует залить тонкий слой агарозы и затем выдержать форму при 4 ° C для затвердевания. Затем образец мозга можно перенести, как описано выше. После полного затвердевания агарозы края форм срезают, используя лезвие бритвы, и обрезают излишки агарозы вокруг образца мозга (рисунки 3C – E).
Рисунок 3. Шаг секционирования. Образец головного мозга залит 4% агарозой с низкой температурой плавления. После заливки раствора агарозы на мозг и, таким образом, в форму для заливки, положение мозга необходимо отрегулировать, удерживая срезанной стороной ко дну формы с помощью наконечника пипетки (A, B) . После полного затвердевания агарозы форму разрезают по краям, затем по бокам, а излишки агарозы вокруг образца дополнительно обрезаются бритвенным лезвием (C – E) .Обрезанный блок агарозы фиксируют на пластине вибратома (F, G) , и пластину помещают в камеру вибратома, которую затем заполняют раствором для защиты тканей, пока блок агарозы не будет хорошо покрыт (H, I ) . Используя толстую щетку, срезы собирают из камеры вибратома и переносят на покрытые желатином предметные стекла (J – L) . Излишки раствора для защиты тканей вокруг срезов счищаются папиросной бумагой, и срезы наносятся на предметные стекла, прикладывая прямое умеренное давление вниз пяткой ладони (M – O) .
С помощью одной капли быстрого клея (Instant клей; E10C589, Best-CA, Германия) образец мозга фиксируется на пластине вибратома (рисунки 3F, G), и пластина помещается в камеру вибратома. Затем камера вибратома заполняется раствором для защиты тканей и режущее лезвие бритвы (Sward Classic, 7000115z, Wilkinson GmbH, Германия) устанавливается на место (рис. 3H, I). В наших руках лучше всего работает частота вибрации 60 Гц и скорость до 15 мм / с, но эти значения можно изменять в зависимости от качества резки.Толщина среза оптимально составляет 200 мкм для исследований ветвления дендритов и 100 мкм для исследований дендритных шипов. Во время резки срезы собирают толстой кистью и переносят на покрытые желатином предметные стекла (Рисунки 3J – L). Как только все секции были загружены на предметные стекла, излишки раствора для защиты тканей вокруг секций счищаются абсорбирующей бумагой (рис. 3M). Затем срезы промокают, прижимая к предметным стеклам впитывающую бумагу, смоченную в растворе для защиты тканей.Наилучший способ, как описано ранее, — это прикладывать прямое умеренное давление вниз пяткой ладони (Гибб и Колб, 1998; рис. 3N, O). Если секции прилипают к впитывающей бумаге, то, вероятно, бумага недостаточно пропитана раствором для защиты тканей. Предметные стекла с секциями переносят на стеллажи и выдерживают для сушки в темноте 2–3 дня.
После завершения разделения всех образцов раствор для защиты тканей в камере вибратома может быть отфильтрован фильтровальной бумагой (240 мм; 4.303.240, Neolab, Германия) во флакон, хранили при 4 ° C в темноте и повторно использовали несколько раз. Однако этот фильтрованный раствор для защиты тканей следует использовать только для заполнения камеры вибратома, а не на этапе защиты тканей.
Шаг разработки
Используя стандартные боксы для гистологического окрашивания, штативы со слайдами обезвоживают и проявляют следующим образом (Рисунок 4):
1. Дистиллированная вода дважды по 5 мин.
2. 50% этанол в течение 5 мин.
3. Раствор аммиака 3: 1 в течение 8 мин.
4. Дистиллированная вода дважды по 5 мин.
5. 5% тиосульфат натрия в течение 10 мин в темноте.
6. Дистиллированная вода дважды по 1 мин.
7. Необязательно, срезы можно инкубировать в 1% крезиловом фиолетовом (в качестве контрастного красителя) в течение 5 мин.
8. 70, 95 и 100% этанол в течение 6 минут каждый.
9. Ксилол в течение 6 мин, и срезы можно держать в ксилоле дольше до этапа монтажа.
Рисунок 4. Стадия проявки. После сушки срезов их переносят на штативы для окрашивания (A, B) и проявляют, как описано в тексте рукописи (C) .
Мы обнаружили, что этих шагов достаточно для получения хороших результатов; однако последние два этапа (дегидратация этанолом и очистка ксилолом) могут быть продублированы для дальнейшего улучшения качества.
Шаг установки
Для монтажа из коробки с ксилолом берут только два предметных стекла на шаг и выдерживают около 1 мин, пока они не станут полусухими. В зависимости от толщины срезов добавляется от 5 (для срезов толщиной 100 мкм) до 10 (для срезов толщиной 200 мкм) Eukitt (быстротвердеющая монтажная среда; 03989, Fluka Analytical, Германия).Затем предметные стекла покрывают покровным стеклом и удаляют пузырьки воздуха, слегка надавливая. После монтажа всех образцов слайды покрываются лаком для ногтей. Затем слайды держат в горизонтальном положении для просушивания в темноте в течение 48 часов перед визуализацией. Срезы впоследствии можно хранить в ящиках для слайдов в темноте при комнатной температуре для длительного использования.
Изображения
В нашей лаборатории светлопольные изображения Z-стопки с интервалом 1 мкм для исследований ветвления дендритов являются оптимальными в наших руках и принимаются микроскопом Olympus IX81, оснащенным камерой F View II (sw) (Soft Imaging System GmbH, Мюнстер, США). Германия).Изображения светлого поля дендритных шипов были получены с помощью микроскопа Olympus BX60 с камерой Axiocam MRc Zeiss и программным обеспечением Axiovision 4.8 (Zeiss, Геттинген, Германия). Все изображения обрабатываются с помощью Adobe Photoshop CS6 версии 13.0 × 64 и программного обеспечения ImageJ. Увеличение и качество изображений позвоночника можно увеличить с помощью подключаемого модуля Transform J Scale, доступного для программного обеспечения ImageJ.
Результаты и обсуждение
Мы подробно описываем протокол окрашивания по Гольджи-Коксу от приготовления растворов до переноса ткани головного мозга, срезов тканей и проявления до монтажа окрашенных срезов.Используя этот протокол, мы обнаружили, что дендритное дерево и дендритные шипы нейронов равномерно и постоянно окрашиваются во всех областях мозга (рис. 5). Кроме того, хотя большинство исследований, основанных на Гольджи, сообщают об использовании коронарных срезов, мы обнаружили, что дендритное разветвление нейронов лучше всего сохраняется и визуализируется при разрезании мозга в сагиттальной плоскости, как также отмечает Вальверде (1998). Мы также обнаружили, что раствор для защиты тканей (криопротектор) (de Olmos et al., 1978; Watson et al., 1986) очень полезен для сохранения качества ткани, уменьшения фона окрашивания и улучшения прикрепления срезов к желатину. слайды с покрытием.В наш протокол можно добавить незначительные дополнительные шаги, чтобы изменить его для более молодых мышей (Koyama and Tohyama, 2012) или увеличить окрашивание глиальных клеток в большей степени, чем нейронов (Ranjan and Mallick, 2012; Gull et al., 2015). Используя наш протокол, мы обнаружили, что первоначальная кратковременная фиксация образцов мозга 4% PFA в течение 1 часа с последующей промывкой dd-H 2 O улучшает окрашивание более молодых мышей (рис. 6). После того, как все химические вещества и материалы будут доступны в лаборатории, окрашивание по Гольджи может быть выполнено для большого количества образцов мозга, что снижает общие затраты, необходимые для выполнения этого окрашивания.
Рис. 5. Окрашивание по Гольджи-Коксу мозга взрослой мыши. Нейроны во всех областях мозга равномерно и надежно окрашиваются с помощью протокола Гольджи-Кокса, описанного здесь (A) . Увеличенные изображения коры головного мозга (B, C) , гиппокампа (D) и коры мозжечка (E) . Дендритные шипы также можно визуализировать при гораздо большем увеличении (F) . (Окрашивание Гольджи, изображения ДИК, масштабные линейки 500 мкм в (A, B) , 50 мкм в (E) и 5 мкм в (F) ).
Рисунок 6. Окрашивание по Гольджи-Коксу развивающегося мозга мыши. Пропитка нейронов развивающегося мозга мыши может быть улучшена после кратковременной фиксации 4% PFA, как показано для P0 (A) , P5 (B) , P7 (C) и P10 (D) . (Окрашивание по Гольджи, изображения ДИК, масштабная линейка 50 мкм).
Заключение
Применение этого протокола делает окрашивание по Гольджи легко осуществимым для всех лабораторий, работающих над проектами нейробиологии.
Авторские взносы
СЗ провела эксперименты. СЗ и АМК отвечали за концепцию проекта и написали, а также утвердили окончательную рукопись.
Заявление о конфликте интересов
Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.
Благодарности
Эта работа была поддержана Немецким исследовательским фондом (DFG, SFB665), Ассоциацией Гельмгольца Берлинским институтом здравоохранения (BIH), Германской службой академических обменов (DAAD) и Charité — Universitätsmedizin Berlin.Мы благодарим Ютту Шулер из нашего института по микроскопии и Эмму Перес-Костас (факультет психологии и педиатрии; Университет Алабамы в Бирмингеме) за технические советы.
Список литературы
Ангуло А., Фернандес Э., Мерчан Дж. А. и Молина М. (1996). Надежный метод окрашивания сетчатки и срезов мозга по Гольджи. J. Neurosci. Методы 66, 55–59. DOI: 10.1016 / 0165-0270 (95) 00160-3
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Буэлл, С.Дж. (1982). Методы Гольджи-Кокса и экспресс-Гольджи применительно к аутопсии ткани головного мозга человека: широко разрозненные результаты. J. Neuropathol. Exp. Neurol. 41, 500–507. DOI: 10.1097 / 00005072-198209000-00003
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
де Олмос, Дж., Харди, Х. и Хеймер, Л. (1978). Афферентные связи основных и дополнительных образований обонятельной луковицы крысы: экспериментальное исследование HRP. J. Comp. Neurol. 81, 213–244.DOI: 10.1002 / cne.
0202PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Гольджи, К. (1873). Sulla struttura della sostanza grigia della cervello. Газз. Med. Ital. Ломбардия. 6, 244–246.
Галл С., Ингриш И., Тауш С., Витте О. В., Шмидт С. (2015). Последовательное и воспроизводимое окрашивание глии модифицированным методом Гольджи-Кокса. J. Neurosci. Методы 256, 141–150. DOI: 10.1016 / j.jneumeth.2015.08.029
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Кояма, Ю.(2013). Бесконечное восхищение методом Гольджи. О.А. Анатомия 1:24. DOI: 10.13172 / 2052-7829-1-3-848
CrossRef Полный текст
Кояма Ю., Тохьяма М. (2012). Модифицированный и высокочувствительный метод Гольджи-Кокса, обеспечивающий полную и стабильную импрегнацию эмбриональных нейронов. J. Neurosci. Методы 209, 58–61. DOI: 10.1016 / j.jneumeth.2012.06.007
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Левин Н.Д., Радемахер Д.Дж., Коллиер, Т. Дж., О’Мэлли, Дж. А., Келлс, А. П., Сан-Себастьян, В. и др. (2013). Достижения в пропитке тонких тканей по Гольджи-Коксу: быстрые и надежные методы мультианализа в головном мозге грызунов и нечеловеческих приматов. J. Neurosci. Методы 213, 214–227. DOI: 10.1016 / j.jneumeth.2012.12.001
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Патро, Н., Кумар, К., и Патро, И. (2013). Быстрый метод Гольджи: модифицирован для большей ясности и лучшей анатомии нейронов. Indian J. Exp. Биол. 51, 685–693. DOI: 10.13172 / 2052-7829-1-3-848
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Ранджан А., Маллик Б. Н. (2010). Модифицированный метод последовательного и надежного окрашивания по Гольджи-Коксу за значительно меньшее время. Фронт. Neurol. 1: 157. DOI: 10.3389 / fneur.2010.00157
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Ранджан А., Маллик Б. Н. (2012). Дифференциальное окрашивание глии и нейронов модифицированным методом Гольджи-Кокса. J. Neurosci. Методы 209, 269–279. DOI: 10.1016 / j.jneumeth.2012.06.023
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Ратледж, Л. Т., Дункан, Дж., И Битти, Н. (1969). Исследование коллатералей аксонов пирамидных клеток в интактной и частично изолированной коре головного мозга взрослых. Brain Res. 16, 15–22. DOI: 10.1016 / 0006-8993 (69)
-1
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Вальверде, Ф. (1998). Атлас послеродового мозга мыши по Гольджи , (Вена: Springer).
Уотсон Р. Э., Виганд С. Дж., Клаф Р. У. и Хоффман Г. Э. (1986). Использование криопротектора для поддержания длительной иммунореактивности пептидов и морфологии тканей. Пептиды 7, 155–159. DOI: 10.1016 / 0196-9781 (86) -8
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Эндоплазматическая сеть и тело Гольджи: в чем разница?
Тело Гольджи (или комплекс Гольджи, аппарат) и эндоплазматический ретикулум (ER) являются органеллами, обнаруженными в большинстве эукариотических клеток.Они очень тесно связаны и демонстрируют как сходства, так и различия в структуре и функциях. Вот некоторые из них:
Структура
Тело Гольджи состоит из стопок сплюснутых мембран, заполненных жидкостью мешочков (цистерн). Он также связан с канальцами, продолжающимися по краям мешочков и пузырьков. В отличие от ER, Golgi показывает как структурную, так и функциональную поляризацию.
Аппарат Гольджи. Комплекс Гольджи играет важную роль в модификации и транспортировке белков внутри клетки.Авторское право на изображение: Designua / Shutterstock
Не совсем понятно, как это поддерживается, однако, похоже, это лежит в основе направленного потока материалов от цис (вход) к транс (выходу) цистерн среди других форм транспорта. Это также может объяснить, как секреторные пузырьки формируются на цис-грани Гольджи, созревают и диссоциируют от транс-грани на противоположной стороне стека.
Эндоплазматический ретикулум представляет собой непрерывную мембрану, которая присутствует как в клетках растений, так и в клетках животных и отсутствует в прокариотических клетках.Авторское право на изображение: Designua / Shutterstock
Точно так же ER включает обширную сеть заключенных в мембрану мешочков и канальцев. Он имеет настолько широкую физическую досягаемость, что в большинстве эукариотических клеток это самая большая органелла. Он также имеет гораздо большую внутреннюю структуру, чем тело Гольджи, для выполнения своей деятельности.
Есть два различных подразделения ER — грубая и гладкая ER.
Шероховатый ER характеризуется довольно плоскими герметичными мешочками, которые усеяны мембраносвязанными рибосомами на внешней поверхности (которая подвергается воздействию цитозоля).
Напротив, гладкий ER имеет более трубчатую структуру и не имеет рибосом на своей поверхности, следовательно, он имеет гладкий вид.
Функция
Поскольку ER состоит из четко выраженных шероховатых и гладких поверхностей, органелла выполняет множество разнообразных функций.
Грубый ER необходим для сворачивания и обработки мембранных, трансмембранных и секретируемых белков. Более конкретно, белки-шапероны в ER помогают складывать полипептидные цепи в их трехмерные структуры.Дальнейшие модификации, такие как образование дисульфидного мостика или гликозилирование, могут последовать до того, как белки пройдут контроль качества, а затем экспортируются в другие сайты, такие как Гольджи.
В отличие от функции грубого ER, гладкий ER играет важную роль в синтезе мембранных липидов или их предшественников, то есть для фосфолипидов глицерина, церамидов и холестерина.
Кроме того, гладкий ЭПР участвует в метаболизме липидов через производство стероидных гормонов (из холестерина) и жирорастворимых соединений посредством своих резидентных ферментов.
Некоторые из этих структурно подходящих липидов и гликопротеинов экспортируются в Гольджи.
Гольджи играет аналогичную, но, возможно, более обширную роль, чем ER — он необходим для процессинга гликопротеина посредством синтеза и последующего добавления углеводных остатков, то есть гликозилирования. Гликопротеины, которые были обработаны и импортированы из ER, могут подвергаться дальнейшим изменениям в Golgi.
Липидный обмен также происходит в Гольджи.Это включает использование церамидов, синтезированных и импортированных из ER, для синтеза сфингомиелина и гликолипидов.
После синтеза этих модифицированных соединений Гольджи сортирует их на различные виды транспортных пузырьков, чтобы доставить их содержимое к месту назначения в клетке — либо в лизосомы, либо на плазматическую мембрану, либо удерживается внутри Гольджи.
Отношения с лизосомами
Лизосомы представляют собой мембранные органеллы, содержащие набор гидролитических ферментов, называемых кислотными гидролазами.Они обладают способностью переваривать внутриклеточные макромолекулы, такие как белки, липиды и сахара.
Функционирование аппарата Гольджи и ER настолько тесно связаны с лизосомами, что вместе эти объекты составляют эндомембранную систему. Интересно, что формирование лизосом зависит от совместного вклада ER и Golgi.
Гольджи отвечает за образование лизосом. Когда везикулы отделяются от транс-Гольджи и сливаются с эндосомами, образуются лизосомы.
Напротив, в ER синтезируются лизосомальные гидролазы. Затем они транспортируются к Гольджи и маркируются лизосомами путем добавления маннозо-6-фосфатной метки.
Внутриклеточное расположение
Часть ЭР является продолжением ядерной оболочки клетки. Более конкретно, плотность грубого ER выше около ядра и аппарата Гольджи, в то время как гладкий ER, по-видимому, располагается равномерно по всей клетке.
С другой стороны, Гольджи не связан напрямую с ядром — вместо этого он расположен в цитозоле клетки в непосредственной близости от грубого ER (следовательно, также рядом с ядром клетки).
Список литературы
Дополнительная литература
Функция аппарата Гольджи — почтовое отделение внутри камер
Совместное использование — это забота!
Что такое аппарат Гольджи?
Аппарат Гольджи (также известный как комплекс Гольджи, тело Гольджи или просто Гольджи ) представляет собой мембраносвязанную органеллу, обнаруженную в большинстве эукариотических клеток. Основная функция аппарата Гольджи — обрабатывать белки и отправлять их по разным адресатам. Поэтому мы называем аппарат Гольджи почтовым отделением внутри ячеек.
[На этом рисунке] Трехмерный чертеж аппарата Гольджи.
Гольджи состоит из стопок уплощенных, перепончатых, дискообразных структур, называемых цистернами (единственное число: цистерны). Цистерны содержат ферменты, которые изменяют проходящие через них белки.
Как выглядит аппарат Гольджи?
Аппарат Гольджи состоит из нескольких стопок мембраносвязанных цистерн (мешочков). Под просвечивающей электронной микроскопией (ПЭМ) аппарат Гольджи виден как стопка полукруглых черных колец, окруженных многочисленными круглыми пузырьками.
[На этом рисунке] Изображение аппарата Гольджи на просвечивающем электронном микроскопе из лейкоцита человека.
Фотография предоставлена: wiki
Где в ячейке находится аппарат Гольджи и сколько аппаратов Гольджи можно найти в одной ячейке?
Субклеточная локализация аппарата Гольджи может различаться у разных организмов. Вообще говоря, аппарат Гольджи находится рядом с эндоплазматическим ретикулумом (ЭР). В клетках млекопитающих одиночный аппарат Гольджи обычно располагается около ядра клетки, близко к центросоме.В дрожжах и растительных клетках несколько аппаратов Гольджи разбросаны по цитоплазме. В одной растительной клетке может быть более ста Гольджи.
[На этом рисунке] Количество и расположение аппаратов Гольджи можно изучить с помощью флуоресцентного микроскопа.
Слева: каждая клетка млекопитающего (в данном случае клетки кожи хомяка) имеет один аппарат Гольджи (зеленый) рядом с ядром. Справа: растительные клетки ( Nicotiana , разновидность табака; две клетки на этом изображении) могут иметь множество аппаратов Гольджи на клетку.Если вас интересует, как были сделаны эти снимки, см. Ниже «Как увидеть аппарат Гольджи под микроскопом».
Фотография предоставлена Университетом штата Флорида.
[На этом рисунке] ТЕМ-изображение многих стопок Гольджи в гиперсекреторной клетке внешней крышки из корня кукурузы. Красные стрелки указывают на типичную форму Гольджи в растительных клетках. На этом изображении не менее 13 Гольджи. Число аппаратов Гольджи коррелирует с тем, насколько клетки активны в синтезе и секреции белка.(любезно предоставлено доктором Х. Х. Молленхауэром).
Источник изображения: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Molecular Cell Research
Какова биологическая функция аппарата Гольджи?
1. Гольджи — центр доставки белка внутри клеток.
Аппарат Гольджи работает как почта внутри клеток. Обычно он располагается близко к эндоплазматической сети (ЭР). Если вы думаете об ER с рибосомами (грубый ER) как о фабрике белков в клетках, то Гольджи берет на себя логистическую работу.Аппарат Гольджи получает сырые белковые продукты из ER, модифицирует их (например, добавляя теги, образованные сахарными цепочками), и экспортирует белки в различные места назначения.
[На этом рисунке] Путь синтеза и транспортировки белка.
После того, как белки синтезируются в грубом ER, они отправляются к Гольджи для дальнейшего гликозилирования. После завершения модификации белки упаковываются в пузырьки, называемые секреторными пузырьками. Затем они перемещаются к мембране и высвобождаются путем экзоцитоза.
Created with BioRender.com
Аппарат Гольджи является частью производственной цепочки и цепочки поставок
Для выполнения своей работы аппарат Гольджи состоит из нескольких стопок мембраносвязанных цистерн (мешочков). Эта уникальная структура тесно связана с биологической функцией Гольджи.
У каждого Гольджи есть два «лица» — лицо цис (получающее сырые белковые продукты из ER) и лицо транс (экспорт очищенных белковых продуктов по назначению).Принимая во внимание, что ER является производителем, расположенным выше по течению, Golgi работает от грубого эндоплазматического ретикулума (RER) вовне. Вы можете представить себе разделение аппарата Гольджи на три основные части фабрики:
1) Сеть Цис Гольджи (Товары внутрь)
Также называемая сетью Цис Гольджи, это входная зона для аппарата Гольджи.
2) Стопка Гольджи (Основная зона обработки)
Эта секция состоит из переменного числа, обычно 3-6, уплощенных цистерн.Цистерны стека Гольджи делятся на три рабочих области: цис-цистерны, медиальные цистерны и трансцистерны.
3) Сеть Транс Гольджи (Товары на экспорт)
В этом разделе происходят окончательные реакции и сортировка. Концентрированные биохимические вещества упаковываются в запечатанные капли или пузырьки, отделяясь от поверхности транс-Гольджи. Затем везикулы транспортируются для использования в клетке и за ее пределами.
[На этом рисунке] Строение аппарата Гольджи.
Created with BioRender.com
Клетки используют маленькие липидные пузырьки для перемещения белков вокруг ЭР и Гольджи
Белки транспортируются в небольших запечатанных пузырьках, называемых пузырьками, которые образуются за счет отпочкования из мембраны ЭР и Гольджи. . ER упаковывает сырые белковые продукты в зарождающуюся везикулу, высвобождает везикулу и отправляет ее к Гольджи для дальнейшей обработки.
Цис-лицо Гольджи получает этот пакет путем слияния мембраны между пузырьком и Гольджи.Белковые продукты теперь находятся внутри просвета аппарата Гольджи. Затем тот же процесс (почкование и слияние) повторяется, когда белки перемещаются между каждым стеком Гольджи от «цис-грани» к «транс-грани». Внутри каждого стека есть специальные ферменты, модифицирующие белки.
[На этом рисунке] Транспортировка между ER-Golgi и внутри Golgi достигается за счет обмена пузырьками.
Грузы ввозятся методом «слияния» везикул и мембран. Экспорт осуществляется путем упаковки грузов в новые пузырьки, отправляемые «Буддингом».Хотя основной поток белков движется из цис-направления в транс-направление, ученые также обнаружили ретроградный транспорт внутри Гольджи.
Created with BioRender.com
Продукты Golgi — куда они деваются? Как они туда попадают?
Конечные белковые продукты будут отсортированы по месту назначения и упакованы в секреторные пузырьки.
Есть 3 основных направления для белков, высвобождаемых транс-сетью Гольджи. В каждом случае пункт назначения четко привязан к их функциям.
Назначение 1. Внутри клетки к другим органеллам (лизосомам)
Некоторые белки будут отправлены в другие органеллы, такие как лизосомы. Около 40-50 различных биохимических веществ, отправляемых из аппарата Гольджи в везикулах, предназначены для доставки в лизосомы. Многие из них являются ферментами, которые переваривают клеточные отходы внутри лизосом.
[На этом рисунке] Лизосома содержит много видов пищеварительных ферментов, которые отвечают за переработку отходов внутри клеток.
Created with BioRender.com
Пункт назначения 2. На всем пути к клеточной мембране (непрерывная секреция)
Некоторые белки будут доставлены на всем пути к клеточной мембране через слияние между везикулами и клеточными мембранами, чтобы вне камер. Этот тип секреции способствует белкам внеклеточного матрикса, действуя как биохимические сигналы для других клеток и обеспечивая белки для восстановления и замены клеточной мембраны. Этот конститутивный (или непрерывный) секреторный путь также является путем по умолчанию.
Многие эпителиальные клетки в тканях поляризованы. Клеточная мембрана таких клеток разделена на две отдельные области, апикальную и базолатеральную части, которые содержат специфические белки, связанные с их функциями.
Например, апикальная мембрана эпителиальных клеток кишечника обращена к просвету кишечника и специализируется на эффективном всасывании питательных веществ; остальные стороны клетки покрыты базолатеральной мембраной. Гольджи знает, как избирательно транспортировать белки к этим отдельным частям клеточной мембраны.Это достигается за счет избирательной упаковки белков в два типа конститутивных секреторных пузырьков либо для апикального, либо для базолатерального направлений.
[На этом рисунке] Эпителиальные клетки кишечника содержат поляризованные клеточные мембраны: апикальную и базолатеральную части.
Аппарат Гольджи может избирательно доставлять белки в любом направлении с помощью различных секреторных пузырьков.
Created with BioRender.com
Назначение 3. Хранить рядом с клеточной мембраной до получения сигнала о высвобождении
Иногда клетки удерживают везикулы и секретируют белки только до тех пор, пока светофор не станет зеленым.Этот тип пузырьков продуцируется в специальных секреторных клетках (клетках желез). Они перемещаются от трансфокации Гольджи к клеточной мембране, но накапливаются в большом количестве, прежде чем достичь мембраны.
Некоторые события могут запускать слияние пузырьков с плазматической мембраной и высвобождать их содержимое регулируемыми выбросами с поверхности клетки. Например, бета-клетки поджелудочной железы — это особые секреторные клетки, вырабатывающие инсулин. Высвобождение инсулина вызывается повышением уровня глюкозы в крови после того, как мы закончили прием пищи.Прием пищи также вызывает выделение слизи и пищеварительных ферментов в желудок.
[На этом рисунке] Биология бета-клеток поджелудочной железы.
(A) Поджелудочная железа — это орган, расположенный в задней части живота за желудком. Бета-клетки образуют скопления островков поджелудочной железы внутри нашей поджелудочной железы. Здесь мы используем три вида микроскопов для изучения биологии бета-клеток. (B) Рассмотрение островка поджелудочной железы с окрашиванием H&E (гемотоксилин и эозин) под сложным микроскопом.(C) Островок поджелудочной железы под флуоресцентным микроскопом с красными альфа-клетками, меченными антителами (продуцирующими глюкагон), и зелеными бета-клетками (инсулин). (D) Электронно-микроскопическое изображение бета-клетки поджелудочной железы. Бета-клетки ощущают повышенный уровень глюкозы в нашей крови и выделяют инсулин, чтобы регулировать уровень сахара в крови. На этом изображении вы можете увидеть множество везикул инсулина (называемых гранулами инсулина), стоящих рядом с клеточной мембраной.
Фотография предоставлена Дрезденским институтом Пауля Лангерганса.
2. Гольджи отвечает за добавление молекул сахара к белкам
Обработка белков — еще одна важная функция Гольджи. Сырые белки, синтезированные из рибосом, представляют собой чисто длинные цепочки аминокислот. Эти белки необходимо модифицировать, добавляя части углеводов (сахарных единиц), чтобы они стали «гликопротеинами». Приставка «гликоль-» означает «сахар».
[На этом рисунке] Тип гликопротеина.
Фотография предоставлена: BioProcess.
Процесс добавления сахаров (называемый гликозилированием ) начинается внутри ER.В ER олигосахарид (короткая цепь сахаров), состоящий из 14 остатков сахара, добавляется к белкам. После транспортировки в аппарат Гольджи сахарные цепи этих гликопротеинов подвергаются обширным дальнейшим модификациям.
Например, модификация может представлять собой удаление, добавление или замену сахарных единиц, добавление новой сахарной ветви или добавление фосфорильной группы. Различные гликопротеины модифицируются в разной степени во время прохождения через Гольджи, в зависимости как от структуры белка, так и от количества процессирующих ферментов, которые присутствуют в комплексах Гольджи в разных типах клеток.
Биологическим действием обладают разные модификации. Например, добавление сиаловой кислоты может повысить стабильность белка (так называемый период полужизни) после его выделения в кровоток. Добавление олигоманнозы может пометить белки, которые будут доставлены в лизосомы.
[На этом рисунке] Гликановые структуры и их биологическое действие.
Фотография предоставлена: BioProcess.
[На этом рисунке] Пошаговый процессинг белка после транспортировки белка из цис-сети в транс-сеть Гольджи.
Каждая цистерна имеет специализированные ферменты для выполнения определенных этапов модификации белка.
Created with BioRender.com
Правильный процессинг в ER и Golgi (называемый посттрансляционной модификацией ) имеет решающее значение для активности белков. Производство терапевтических белков — большая проблема для фармацевтических компаний. Многие белки можно использовать в качестве лекарств. Например, инсулин при диабете и эритропоэтин (ЭПО) при анемии.
В последнее время было произведено множество антител для борьбы с раком.Выбор правильных клеток для производства терапевтических белков имеет решающее значение, если посттрансляционная модификация белка важна для его активности. Бактерии нельзя использовать для производства гликопротеинов из-за отсутствия системы гликозилирования. Некоторые белки, синтезируемые дрожжами, могут плохо работать, потому что их ферменты гликозилирования отличаются от человеческих. Для производства многих белковых препаратов требовались особые клетки млекопитающих (клетки СНО).
3. Гольджи также модифицирует молекулы липидов
Помимо своей роли в модификации и сортировке белков, аппарат Гольджи также участвует в метаболизме липидов, в частности, в синтезе гликоль-липидов (липидов с модификацией сахара) и фосфолипидов ( липиды с фосфатной группой).Эти модифицированные липиды станут частью клеточной мембраны. Различные клетки имеют разный состав углеводов на их клеточной поверхности, что может использоваться в качестве идентификатора при распознавании клетка-клетка.
[На этом рисунке] Церамид (молекула липида, синтезируемая в ER) будет преобразована либо в сфингомиелин (фосфолипид), либо в гликолипиды в аппарате Гольджи.
Источник фото: Клетка: молекулярный подход. 2-е издание
4. Гольджи синтезирует сахарные компоненты клеточных стенок
В растительных клетках аппарат Гольджи выполняет дополнительную задачу по синтезу сложных полисахаридов клеточной стенки.Клеточная стенка — это уникальная структура, которая существует только в растительных клетках, которая обеспечивает растительной клетке как структурную поддержку, так и защиту.
Клеточная стенка состоит из трех основных типов полисахаридов (полимерные типы сахаров). Целлюлоза , преобладающий компонент, синтезируется на поверхности клетки ферментами, закрепленными на клеточной мембране (поскольку целлюлоза представляет собой простой линейный полимер остатков глюкозы).
Однако два других типа полисахаридов клеточной стенки ( гемицеллюлоз, и пектинов) представляют собой сложные молекулы с разветвленной цепью .Эти два полисахарида должны синтезироваться в аппарате Гольджи, а затем транспортироваться в везикулах к поверхности клетки. Синтез этих полисахаридов клеточной стенки является основной функцией клетки, и до 80% метаболической активности аппарата Гольджи в клетках растений может быть посвящено синтезу полисахаридов. Вот почему у растительных клеток гораздо больше аппаратов Гольджи, чем у клеток животных.
[На этом рисунке] Разница клеточных мембран между растительными и животными клетками.
Клеточная стенка обеспечивает дополнительные защитные слои вне клеточной мембраны. Клетки растений могут сохранять форму клеток и поддерживать рост благодаря прочности клеточных стенок. С другой стороны, клетки животных имеют только клеточную мембрану. Гибкость клеточной мембраны позволяет животным клеткам двигаться и изменять свою форму клеток.
Created with BioRender.com
Как аппараты Гольджи делятся во время деления клеток?
При делении клетки ее аппарат Гольджи распадается на мелкие фрагменты.Эти фрагменты более или менее равномерно распределяются между дочерними клетками. Новый аппарат Гольджи вырастает из фрагмента аппарата Гольджи предыдущей клетки. Однако если нет фрагментов, не будет и аппарата Гольджи. В какой-то степени можно сказать, что аппараты Гольджи размножаются как «клоны».
Есть ли у человека заболевания, связанные с дисфункцией аппарата Гольджи?
Да, многие заболевания связаны с нарушением работы аппарата Гольджи. Поскольку аппарат Гольджи играет центральную роль в производстве и транспортировке белков, даже небольшая ошибка аппарата Гольджи может вызвать катастрофические последствия.
Некоторые болезни, связанные с Гольджи, являются наследственными нарушениями развития нервной системы. Например, синдром Ангельмана вызван мутацией гена UBE3A. Потеря UBE3A приводит к изменению структуры Гольджи и pH, что связано с уменьшением сиалирования белка (добавление сиаловых кислот к белку, один из типов гликозилирования). Люди с синдромом Ангельмана имеют проблемы с речью и равновесием, умственную отсталость, а иногда и судороги. Они часто улыбаются и часто смеются, и у них счастливые, возбудимые личности.
Недавно ученые обнаружили, что нарушение структуры Гольджи связано с множеством нейродегенеративных заболеваний, включая боковой амиотрофический склероз (БАС), болезни Паркинсона, Альцгеймера, Хантингтона и прионные болезни.
[На этом рисунке] Функция Гольджи в нейронах.
Поскольку нейронные клетки имеют длинные выступы (аксоны) для соединения с другими клетками, успешная транспортировка белков и липидов на большие расстояния до концов аксонов имеет решающее значение для нормального функционирования нейронов.Это во многом зависит от аппаратов Гольджи. Дисфункциональные Гольджи (обычно из-за фрагментации Гольджи) серьезно ухудшают здоровье нервных клеток, что приводит к нейродегенеративным заболеваниям.
Откуда произошло название «аппарат Гольджи»?
Аппарат Гольджи назван в честь итальянского гистолога Камилло Гольджи, который впервые идентифицировал структуру в 1898 году.
Из-за своего относительно большого размера аппарат Гольджи был одной из первых когда-либо наблюдаемых органелл.Камилло Гольджи обнаружил аппарат Гольджи, когда исследовал нервную систему, используя новую технику окрашивания, которую он разработал (которая иногда используется до сих пор; известная как окрашивание Гольджи или пропитка Гольджи). Под своим световым микроскопом Камилло Гольджи заметил нитевидную клеточную структуру, которую он назвал внутренним ретикулярным аппаратом. Вскоре после того, как он публично объявил о своем открытии в 1898 году, структура была названа в его честь и стала широко известна как аппарат Гольджи.
[На этом рисунке] Слева: Камилло Гольджи.В центре: оригинальный рисунок нервных клеток обонятельной луковицы, сделанный Камилло Гольджи, визуализированный его методом Гольджи. Справа: исторические рисунки, показывающие «внутренний ретикулярный аппарат», опубликованные в конце 1980-х годов.
Источник фото: Histochemistry and Cell Biology.
Тем не менее, многие ученые не верили, что то, что наблюдал Гольджи, было настоящей органеллой, присутствующей в клетке, и вместо этого утверждали, что его открытие было не чем иным, как артефактом окрашивания. Их микроскопы были недостаточно мощными, чтобы идентифицировать органеллы.К 1930-м годам описание Гольджи было в значительной степени отвергнуто. Изобретение электронного микроскопа в двадцатом веке окончательно подтвердило, что аппарат Гольджи является клеточной органеллой, спустя 50 лет после этого великого открытия.
Камилло Гольджи получил Нобелевскую премию в 1906 году вместе с Сантьяго Рамоном-и-Кахалем за их работу по структуре нервной системы.
Как увидеть аппарат Гольджи под микроскопом?
Без надлежащего окрашивания нельзя увидеть аппараты Гольджи под обычными микроскопами (даже с фазовым контрастом или ДИК).
Метод Гольджи — это метод окрашивания серебром, который используется для визуализации нервной ткани под световым микроскопом. Метод был открыт Камилло Гольджи и модифицирован им самим, когда он открыл аппарат Гольджи в 1898 году. Однако процедура была сложной, и ее трудно было повторить. Это также одна из причин того, что его открытие аппарата Гольджи вначале не получило широкого признания. В настоящее время метод Гольджи (также называемый препаратом Гольджи или пропиткой Гольджи) используется исключительно для окрашивания нейронов в тканях мозга.
[На этом рисунке] Окрашенные нейроны крысы с использованием метода Гольджи.
Окрашивание по Гольджи достигается пропиткой нервной ткани, фиксированной альдегидом, дихроматом калия и нитратом серебра. Таким образом, ячейки заполняются микрокристаллизацией хромата серебра.
Источник фото: FD Neuron Technologies, Inc.
[На этом рисунке] Гистологические изображения окрашенных аппаратов Гольджи.
Вероятно, они сделаны фотографическим методом Гольджи. Однако автор и дата неизвестны.
Источник фото: Histochemistry and Cell Biology.
Были модифицированы методы гистологического окрашивания, которые могут окрашивать аппараты Гольджи для световой микроскопии. Однако для обращения с токсичными химическими веществами, содержащими соединения осмия и серебра, требовался опыт.
Иммунофлуоресцентное окрашивание широко используется для наблюдения и изучения аппаратов Гольджи. Иммунофлуоресценция (IF) — это метод, который позволяет визуализировать практически многие компоненты в любой ткани или типе клеток. Этот метод использует специфичность антител к их антигену (своего рода кража инструментов у нашей иммунной системы).Эти антитела были помечены флуоресцентными красителями. Как только антитела связываются с конкретными мишенями биомолекул внутри клетки, мы можем визуализировать распределение целевой молекулы в образце под флуоресцентным микроскопом.
К сожалению, флуоресцентные микроскопы довольно дороги и их можно найти только в лабораториях университетов. Маловероятно, что мы сможем провести иммунофлуоресцентное окрашивание в домашних условиях. Однако в Интернете можно найти множество красивых флуоресцентных изображений аппаратов Гольджи (или других органелл).Ниже приведены некоторые примеры.
[На этом рисунке] Галерея изображений иммунофлуоресценции, показывающих 11 различных органелл в клетках человека .
Антитела были помечены зелеными флуоресцентными красителями. В качестве контрастного красителя микротрубочки и ядра визуализируются красным и синим цветом соответственно.
Источник фото: Merck
[В этом видео] Динамика Гольджи (зеленый) и митохондрий (красный) в клетке под флуоресцентным микроскопом. Изображения были сделаны с интервалом времени каждые 4 секунды.
Если вы хотите увидеть структуру Гольджи во всех деталях, единственный вариант — просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ). Конечно, ТЕМ — это оборудование исключительно для исследовательских институтов и университетов. Тем не менее, мы можем ознакомиться с результатами этих исследований на многих онлайн-ресурсах.
[На этом рисунке] ТЕМ-изображение аппарата Гольджи.
Источник фото: Histology @ Yale
[На этом рисунке] Молекулярная архитектура аппарата Гольджи и транспортных пузырьков, выявленных с помощью крио-ЭМ.
(A) Фактическое изображение в ЭМ. (B) Соответствующая 3D-сегментация, показывающая ER (желтый), четыре цистерны (зеленый), четыре медиальных цистерны (пурпурный), трансцистерну (синий), транс-пузырьки (голубой) и TGN (фиолетовый).
Источник фото: eLife
Резюме
- Аппарат Гольджи (или Гольджи) состоит из нескольких стопок мембраносвязанных цистерн (мешочков).
- Аппарат Гольджи обычно располагается рядом с ER. Он получает сырые белковые продукты из ER, модифицирует их (например, добавляя сахарные цепочки) и экспортирует белки в различные места назначения.
- Транспортировка белков осуществляется в маленьких пузырьках, называемых пузырьками.
- Везикулы образуются за счет отпочкования мембраны ER и Гольджи. Как только везикулы достигают места назначения, слияние мембран высвобождает их белковые грузы.
- Есть три основных назначения белков: (1) отправляются в другие органеллы, такие как лизосомы, (2) непосредственно секретируются вне клеток и (3) хранятся до получения сигнала о высвобождении.
- Аппарат Гольджи также участвует в метаболизме липидов и формировании клеточной стенки в растительных клетках.
- Аппарат Гольджи был открыт Камилло Гольджи в 1898 году.
Источник фото: wiki
Ссылки
«Клетка: молекулярный подход. 2-е издание ». — Купер GM.
«Аппарат Гольджи» — Британское общество клеточной биологии
«Камилло Гольджи и открытие аппарата Гольджи» — Ариан Дрёшер
«Болезни человека, связанные с формой и функцией комплекса Гольджи» — Мариана Г. Бексига и Джереми К. Симпсон
«Синдром Ангельмана» — Клиника Мэйо
«От редакции: Патология Гольджи при нейродегенеративных заболеваниях» — Кэтрин Рабуй и Георг Хаас
«Контроль гликозилирования при производстве слитых белков для создания сильнодействующих биобеттеров» — Стефан Р.Schmidt
«Метод Гольджи» — Викимедиа
«Техника окрашивания Гольджи» — Эрика О’Нил, Сара Таддео
«Иммунофлуоресценция» — Викимедиа
Связанные сообщения
Биология клетки на обеденном столе — Модель клеток животных, часть II
Клеточные органеллы и их функции
Совместное использование — это забота!
Клетка: Руководство по гистологии
Митохондрий
Митохондрий обеспечивает клетку энергией — аденозинтрифосфат (АТФ).
Митохондрии ограничены двумя мембранами: гладкой внешней и внутренней, свёрнутой в складки, называемые кристами.
Эндоплазматическая сеть
Считается, что эндоплазматическая сеть представляет собой единую внутреннюю мембрану, которая разветвляется по всей цитоплазме, охватывая единственное внутреннее пространство (просвет), которое может составлять более 10% объема клетки. ER встречается в двух морфологически различных формах — гладкой (или агранулярной) эндоплазматической сети (SER) и шероховатой (или гранулярной) эндоплазматической сети (RER).Просвет RER соответствует просвету SER.
Грубая эндоплазматическая сеть — rER
Наружная мембрана rER усеяна рибосомами. Это дает базофильное окрашивание цитоплазмы при окрашивании H&E (из-за содержания РНК). rER играет важную роль в синтезе белка. Он синтезирует секреторные белки и лизосомальные ферменты.
Клетки, активные в секреции, будут иметь много rER — и вы можете увидеть это как пурпурное окрашивание в иначе розовой цитоплазме (H&E).
Гладкоэндоплазматическая сеть
Выстилка гладкой эндоплазматической сети гладкая, без рибосом и с разветвленными канальцами. Он играет важную роль в биосинтезе липидов (производит липиды и стероиды) и в механизмах детоксикации.
Аппарат Гольджи
Аппарат Гольджи обычно находится рядом с ядром клетки и состоит из одного или нескольких стопок мембраносвязанных цистерн (мешочков).Просветы этих цистерн отделены друг от друга и от просвета ЭПР.
Golgi получает синтетические продукты из ER, модифицирует их и экспортирует в различные пункты назначения. Мембранные белки собираются, сортируются и упаковываются в требуемое место назначения. Например, секретируемые белки упаковываются в секреторные пузырьки и подвергаются экзоцитозу. Он также производит ферменты, которые сортируются в лизосомы для разложения белков и органелл. Он также играет роль в извлечении и переработке белков.
Он имеет две «грани» — поверхность cis (принимающая или формирующая или входящая) и поверхность trans (или созревающая или выходящая):
Пути эндоцитоза и экзоцитоза — это пути, с помощью которых белки захватываются и секретируются.
Электронная микрофотография стопки Гольджи
На этой фотографии изображена клетка, флуоресцентно помеченная, чтобы показать сеть транс Гольджи (красным).Контур ячейки начертан белым цветом. Масштабная линейка — 20 мкм
Секреторные пузырьки : это пузырьков, которые можно увидеть, покидая trans лицевую сторону Гольджи.
Лизосомы — крошечные сферические пузырьки (диаметром от 0,2 до 0,4 мкм) с кислотным внутренним PH (ph5,0) — для разложения белков. Первичные лизосомы производятся аппаратом Гольджи. Они образуют вторичные лизосомы путем слияния с другими мембраносвязанными везикулы в цитоплазме.Эти везикулы могут содержать внеклеточный материал, попавший в клетку путем фагоцитоза и требующий переваривания. или органеллы, требующие деградации (например, на рисунке ниже), потому что они достигли конца своей активной жизни. В них содержатся около 40 различных типов гидролитических ферментов, включая протеазы, нуклеазы и липазы (все они кислые гидролазы, которым для оптимальной работы необходим кислый pH). Этот процесс также используется для разрушения внутренних органелл в процессе, называемом «аутофагией», при котором органеллы клетки помечаются для разрушения.Лизосомы сливаются с органеллами с образованием вторичных лизосом.
Какая органелла переваривается вторичной лизосомой, показанной на этом рисунке?
Лизосомы важны для расщепления белков. Существует несколько «лизосомных» болезней накопления, когда мутация в одном из лизосомальных ферментов означает, что он не работает должным образом, и белки могут накапливаться в лизосомах, поскольку они не могут быть переварены. Примером может служить болезнь Гурлера, при которой отсутствует фермент, расщепляющий гликозоаминогликаны, а лизосомы накапливаются в огромных количествах.
Эндосомы — эндоцитарные везикулы, образующиеся после эндоцитоза.
Пероксисомы — полученные из грубых ER, которые содержат ферменты, которые образуют перекись водорода — фагоцитирующие клетки использовать для уничтожения бактерий.
Гольджи и обработка протеина
Гольджи и обработка протеинаВсе белки переработаны
После трансляции на рибосомах в цитозольном компартменте все белки обрабатывается либо в цитозоле, либо в системе ER / Golgi.
Начальные стадии процессинга белка, связанные с фолдингом.
Помните, что сворачивание белков происходит за счет взаимодействия с шапероном. белки (см. стр. 139-40 и 232, 468-9).
Белки, которые не свернуты должным образом, разрушаются. В компартменте цитозоля они помечены убиквитином и разрушаются протеасомами.
| Рис. 7-32 | Протеасомы разрушают нежелательные белки в компартменте цитозоля.(A) ЭМ протеасом (B) Компьютерное изображение (C) Концепция художника о том, как это работает. Красный шар, прикрепленный к разрушающемуся белку (зеленый) представляет собой пептид убиквитина, который присоединен к нежелательному белку пометить его для уничтожения. |
Другие формы процессинга цитозольных белков включают
- ковалентная модификация (фосфорилирование, метилирование, ацетилирование) и
- расщепление исходного белкового продукта с образованием активного белка меньшего размера.Расщепление обычно происходит в случае пищеварительных ферментов и других секретируемых веществ. белки (например, инсулин).
Обзор обработки белков:
Обзор Гольджи и обработки белков : На диаграмме слева представлен поток белков между отделениями. эндомембранной системы. В начальном разделе этого раздела мы будем рассмотрим перенос белков из ER в golgi (красная стрелка) и обратный (ретроградный) перенос рецепторов и белков, предназначенных для удержания в отсеке скорой помощи (синяя стрелка).Невыделенная часть На рисунке показан поток белков в секреторной, лизосомной и эндоцитотической пути, которые будут рассмотрены позже. Щелкните изображение, чтобы увеличить. |
Начинается обработка мембранных белков и белков, предназначенных для секреции в RER и продолжается в аппарате Гольджи.
В этой лекции мы рассмотрим следующее:
1. Эндоплазматическая сеть
2.Выход белков из ER и транспорт в Golgi
3. Гольджи и его динамика
4. Обработка белков в ER и в Golgi
1. Эндоплазматический ретикулум (ER)
Эндоплазматический ретикулум (ЭР) состоит из цистерн уплощенной мембраны и канальцы. Он непрерывен с ядерной оболочкой и синтетически активен. клетки могут занимать большую часть цитоплазматического объема клетки. Есть две формы ER, грубая и гладкая.
- Rough ER — к цитозольной поверхности мембран прикреплены рибосомы которые синтезируют белки для импорта в ER. Это сайт синтеза для белков, предназначенных для секреции, лизосом или мембран.
- Гладкий ER сплошной с черновым ER, как показано на фото ниже, и является местом синтеза липидов и стероидов. Новая мембрана изготовлена в ER.
| Срез клетки печени, показывающий грубый ER (слева) и гладкий ER (справа).Щелкните, чтобы увеличить изображение с надписью. |
2. От скорой помощи до Гольджи.
Начните с того, что белки, содержащиеся в цистернах ER отделены от цитозоля мембраной. Если эти белки нужно переместить, они должны перемещаться как часть мембранных везикул, а любые ферменты, которые действуют на белки должны содержаться в пузырьках или цистернах, содержащих белки.
Белки переносятся из ER в Golgi с помощью пузырьков (переходных пузырьков).Эти пузырьки отпочковываются из цистерн ER посредством образования покрытых зачатков. как описано в последней лекции. Есть два основных семейства белков оболочки: КС и клатрин. Белки COP участвуют в образовании пузырьков в ER и в цис-части Гольджи. Клатрин, с другой стороны, участвует в образуя пузырьки в транс-сети Гольджи и на поверхности клетки.
| Убедитесь, что вы понимаете, как использовать cis и trans для обозначения направления движения относительно аппарата ER и Гольджи.Посмотрите эту простую анимацию, если у вас есть сомневаться. Вы должны понять это, чтобы понять, что должно произойти. |
Контроль выхода белка из ЭР.
Некоторые белки задерживаются в ER (например, ферменты, которые делают олигосахариды, которые добавляются к белкам) Эти белки несут задержку ER сигнал (последовательность KDEL или MDEL) на их карбоксильных концах. См. Таблицу 14-3. Даже если они попадают из ER в цистерны cis Гольджи, их Сигнал нацеливания на ER позволяет им рассортировать везикулы, которые возвращают их обратно в ER.Это движение пузырьков в цис-направлении называется ретроградным движением и .
Выход белков из ЭПР строго контролируется. Белки, которые в норме экспортированные из E R должны быть правильно сложены. Аномально задерживаются белки молекулами шаперонов. Многие мульти-полипептидные белки, такие как антитела, собираются в E.R. Если эти белки не собраны должным образом (через образование дисульфидных мостиков), белки, как и те, которые не в сложенном виде деградируют.
Клетки делают много ошибок при сборке белков. Они просто не пускают их можно увидеть на публике.
3. Гольджи и его динамикаДо сих пор мы рассмотрели три больших перепончатых органеллы:
- Ядро
- Митохондрия
- Хлоропласт
Четвертый — комплекс Гольджи, впервые описанный на уровне светового микроскопа Гольджи (сюрприз!) в 1890-х годах в фиксированном материале из мозга совы.Джордж Паладе продемонстрировал эндоплазматический ретикулум в 1953 году. с помощью электронной микроскопии и вскоре после этого Гольджи. Эти структуры трудно учиться без надлежащих процедур фиксации, потому что они очень динамичны с высокой текучестью.
Поведение Гольджи зависит от наличие других органелл, например цитоскелет для поддержки и движения.
| Рис. 14-24 Щелкните рисунок, чтобы увеличить. | Этюд на рисунках 14-24 и 14-17
в тексте для основной структуры органеллы.Комплекс Гольджи состоит
стопки уплощенных мешочков (цистерн) с расширенными или вздутыми концами. В
Комплекс Гольджи имеет две функционально и структурно разные грани. Часть A рисунка представляет собой реконструкцию трехмерной структуры. стека Гольджи из электронных микрофотографий. Часть Б. — ТЕА Гольджи. из растительной клетки, а часть C. показывает аппарат Гольджи в культивируемой фибробласт, окрашенный флуоресцентным маркером антител, который окрашивает В частности, Гольджи.Обратите внимание, что Гольджи находится близко к ядру. Транс лицо Гольджи ориентировано в направлении движения клеток (красный стрелка). |
- Лицевая сторона cis Гольджи обращена к ER и является входной гранью, которая получает небольшие мембранные пузырьки из ER. Мембраны везикул включены в мембраны Гольджи, а содержимое пузырьков попадает в Гольджи цистерны.Цис -транс анимация.
- Грань trans обращена от ядра в сторону плазмы. мембрана. Это выходная поверхность, где везикулы покидают Гольджи и перемещаются в свои цели, включая внешнюю часть клетки.
Этот краткий обзор аппарата Гольджи поможет вам сориентироваться:
Вот несколько изображений аппарата Гольджи . Посмотрите, сможете ли вы идентифицировать лица Гольджи cis и trans , сеть транс-Гольджи и транспортные пузырьки на этих изображениях.
| Этот СЭМ одиночной изолированной цистерны Гольджи показывает центральная дискообразная часть цистерны и периферические канальцы со множеством покрытых оболочкой пузырьков в процессе отпочкования периферических канальцы. Нажмите на рисунок, чтобы увеличить. Это стоит более пристального внимания. Попытайтесь представить, как будет выглядеть поперечное сечение этой цистерны. нравиться.Не могли бы вы различить периферические канальцы и транспортную везикулы? |
Внутри Гольджи существует чистый поток материала (белков) от цис к транс. Это демонстрируется экспериментами по маркировке, в которых клеткам дают помеченные аминокислоты, которые входят в состав белков. Сначала радиоактивные белки появляются в ER, затем в цис-области Гольджи, затем в транс-области Гольджи и, наконец, в секреторных пузырьках.
Несмотря на поток белков через аппарат Гольджи, каждая часть Органелла имеет специфические белки, которые находятся в этой области. Например, Есть специфические белки, которые расположены в цис-цистерне Гольджи. Есть ферменты, которые находятся в медиальных цистернах, и другие, которые расположен в трансцистерне или в сети транс Гольджи. Это не Новая идея. Как мы уже упоминали, есть белки, которые являются резидентными в ER.
Вот несколько изображений, показывающих локализацию трех разных белков в различные области аппарата Гольджи:
| Локализация специфических белков в разных регионах аппарат Гольджи | |
| Некоторые белки локализуются в цис-цистерне, как в случай этого белка, который сильно восстанавливает осмиевую кислоту, чтобы произвести электрон непрозрачный осадок. Нажмите, чтобы увеличить. | |
| Этот белок (маннозидаза) локализован в медиальных цистернах. | Velasko et al. ’93, J. Cell Biol 122, 41 |
| Этот белок (нуклеозиддифосфатаза) находится в trans cisterna. Нажмите, чтобы увеличить. | Роберс С. Деккер 1974. Дж. Селл Биол 61 603 |
Гольджи Динамикс . Как может случиться так, что появляются резидентные белки? оставаться на месте, пока переходные белки, предназначенные для других сайтов в клетка, двигаться через органеллу в направлении от цис до транс ?
За прошедшие годы было выдвинуто множество идей, которые можно разделить на два основных вида. модели.
1. Модель для транспортировки везикул . Эта модель предполагает, что цистерны по существу стационарны и содержат свои резидентные белки. Переходные белки отбираются и концентрируются в пузырьках в процессе образования пузырьков который управляется белками оболочки и их взаимодействием с белками рецептора груза как описано в последней лекции. Увидеть пузырек анимация формирования для обзора того, как это работает.
Эти транспортные пузырьки зачаток от периферии цистерны Гольджи, как показано на картинке выше, а затем соедините с соответствующими Цистерна-мишень ( транс до точки происхождения) через нормальный пузырек процесс нацеливания.Таким образом, временный белок превращается в Стек Гольджи, цис до транс .
Если резидентные белки Гольджи попадают в цистерну транс к своему нормальному локации, они предположительно возвращаются ретроградным (обратным) движением пузырьков в направлении цис , аналогично тому, которое происходит, когда резидентные белки ER отнеситесь к Гольджи.
Эта модель поддерживается вашим учебником.
2. Модель созревания цистерны . Эта модель предполагает, что новые цис-цистерны постоянно формируются за счет слияния пузырьков в сети Гольджи цис и . Предыдущая цистерна цис-мост теперь трансформирована в новую цистерну цис . Цистерна trans в этой модели является самой старой и начала свою жизнь как цистерна cis . Цистерна транс распадается на канальцы и везикулы, чтобы сформировать сеть Гольджи trans .
Переходные белки остаются на месте и наслаждаются поездкой. Учет Резидентные белки — самая сложная часть. Мы должны предположить, что резидентные белки имеют нацеливающие сигналы, которые позволяют сортировать их и концентрировать в пузырьках и отправлены обратно туда, где они принадлежат, через ретроградный транспорт пузырьков в цис направление.
Это более старая модель, которая, несмотря на очень четкие свидетельства некоторых организмов то, что это действительно произошло, было отвергнуто в пользу модели везикул.В последнее время больше и появляется все больше свидетельств, подтверждающих идею созревания цистерны. Ссылка на доказательства модели созревания цистерны.
Какая модель подходит ? Как и во многих других научных вопросах, конкурирующие интерпретации часто оба оказываются правы. Обычно это вопрос того, в какой степени тот или иной процесс используется в конкретном примере. Что очень ясно, так это что в аппарате Гольджи имеется значительный поток транспортных пузырьков и что они перемещают материал в направлениях цис и транс .
Как вы можете отличить эти модели? Это интересный вопрос.
Сеть транс Гольджи — крупный центр сортировки белков . Везикулы покиньте сеть транс-Гольджи по ряду направлений. К ним относятся:
- включение в лизосомы (например, ферменты, участвующие во внутриклеточном пищеварении),
- встраивается в плотные секреторные пузырьки ядра, которые высвобождаются через регулируемый секреторный путь (e.грамм. пищеварительные ферменты, такие как трипсин или пептидные гормоны, такие как инсулин, которые вырабатываются поджелудочной железой), и
- везикул, содержащих мембрану и белки, которые высвобождаются в поверхность через конститутивный секреторный путь (например, поверхностные антигены и другие белки мембран или клеточной оболочки.
| Рис. 14-17 | Вот сводная диаграмма, показывающая отношение Гольджи аппарата к ER и к различным органеллам-мишеням, включая клетку поверхность (плазматическая мембрана). |
Какая информация требуется для таргетинга?
Подумайте, что требуется для правильной доставки в случае почтового адреса. Насколько конкретной должна быть информация. Где находится информация? Какая информация нужна в первую очередь? Если вы не уверены в нацеливании на пузырьки, просмотреть последнюю лекцию о пузырьках транспорт.
4. Обработка белков
Процессинг белков инициируется в эндоплазматическом ретикулуме и продолжается в аппарате Гольджи.
Сворачивание белков и образование дисульфидных мостиков . Обработка белков начинается с взаимодействия новообразованного пептида с белками чапарона в просвет ER. Белки чапарона высвобождаются по мере того, как белок предполагает его правильная конфигурация. Для многих секретируемых белков (в том числе на клеточной поверхности белков), трехмерная структура белка поддерживается дисульфидными мостики, которые образуются между остатками цистеина.Важно оставаться в Имейте в виду, что эти связи образуются, когда белок принимает сложенную структуру. Фермент протеин-дисульфид-изомераза находится в ER и способствует образование дисульфидных мостиков.
Ожидаете ли вы найти дисульфидные мостики во внеклеточной или цитозольной часть мембранных белков?
Неправильно свернутые белки обычно не выходят из ER.
Гликозилирование. Большинство белков модифицируются в эндоплазматическом ретикулуме. добавлением полисахаридов. Этот процесс называется гликозилированием . Ферменты, осуществляющие эти реакции, расположены в просвете ЭПР. а не в цитозоле. Это означает, что гликозилируемые белки связаны с секрецией или являются мембранными белками.
Существует два типа гликозилирования: N-связанное и O-связанное гликозилирование. В вашем тексте обсуждается N-связанное гликозилирование.
На начальном этапе процесса готовый олигосахаридный блок, состоящий из остатков N-ацетилглюкозамина, маннозы и глюкозы переносится из гликолипид. Гликолипид состоит из олигосахаридной цепи, прикрепленной к фосфат долихола (фосфолипид с чрезвычайно длинной гидрофобной цепью), который служит мембранным якорем для олигосахаридной цепи.
Цепь олигосахарида присоединена к аспарагину. остаток через свою свободную аминогруппу.Остаток аспарагина является частью трехкомпонентного аминокислотная целевая последовательность, состоящая из аспарагина, любой аминокислоты, за которой следует серином или треонином. Фермент, который переносит олигосахарид в белок называется олигосхаридной протеингликозилтрансферазой (это не быть на экзамене).
| Рисунок 14-22. N-связанное гликозилирование белков в ЭПР. Когда полипептидные цепи попадают в эндоплазматический ретикулум сразу гликозилированный путем добавления олигосахаридной цепи, которая переносится как единое целое от фосфолипида, называемого долихолом, до остатка аспарагина в белке. |
Олигосахариды собираются на цитозольной стороне мембраны и затем перевернут на сторону просвета (цистерны) мембраны с помощью флиппазы.
После добавления цепи олигосахарида из 14 сахаров к белку, существует длинный ряд модификаций цепи плисахарида. Некоторые из они происходят в отделении неотложной помощи, другие — в цис-сети Гольджи, третьи — в цис-сети. Гольджи, другие в медиальном Гольджи и третьи в транс-Гольджи и транс-Гольджи сеть.
Каждый из этих этапов осуществляется отдельным ферментом, локализованным в конкретный регион Гольджи.
| Некоторые подробности: (Для иллюстрации. Не запоминайте это) ужасные подробности гликозилирования Гольджи | |
| цис- Гольджи | — удалены некоторые остатки маннозы. |
| средний — Гольджи | — Остатки N-ацетилглюкозамина добавлены к оставшимся остатки маннозы |
| транс-Гольджи | — добавлены остатки глюкозы и N-ацетилнейраминовой кислоты к остаткам N-ацетил-глюкозамина. |
Обсуждение вопроса: с учетом этого процесса, почему может быть полезно иметь число цистерн Гольджи сравнительно с одним большим пузырьком?
Протеолитическое расщепление белков как часть процессинга. На более поздних стадиях процессинга многих секретируемых белков задействованы протеолитические расщепление большого протеина с образованием активного протеина меньшего размера. Этот обычно возникает в секреторных гранулах, когда они отходят от транс-Гольджи. сеть.Эти расщепления осуществляются специфическими эндопротеазами (ферментами которые расщепляют полипептиды на сайтах внутри цепи). Такой раскол бывает очень часто встречается в случае пищеварительных ферментов.
Как вы думаете, почему расщепление / активация пищеварительных ферментов требует только место после того, как они находятся внутри секреторных гранул? Что было бы, если бы они были активировали раньше?
.