07-тақырып Цитология · зертханалық 3D виртуалды жұмыс
Гольджи аппараты
Жасушаның поштасы
Диктиосома құрылысы, белоктардың модификациясы, сұрыпталуы және секреция жолдары
📦 Сұрыптау🏷 Гликозилдену📱 3 QR-тапсырма
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
02 Сабақ құрылымы
Оқу нәтижелері және жоспар
🎯 Мақсаты
Гольджи аппаратының полярлы құрылысын 3D модель арқылы зерттеп, белоктарды модификациялау, сұрыптау және тасымалдау механизмдерін секреция мен лизосома түзілуімен байланыстыру.
Сабақ соңында студент:
- диктиосоманың құрылысын (cis, медиальды, trans бөліктер) сипаттайды;
- Гольджидегі модификацияларды (О-гликозилдену, сульфаттану, протеолиз) атайды;
- COPII, COPI және клатринді көпіршіктерді салыстырады;
- маннозо-6-фосфат арқылы лизосомалық белоктардың сұрыпталуын түсіндіреді;
- конститутивті және реттелетін секрецияны ажыратады.
⏱ Жоспар · 80 минут
5′Мотивация: проблемалық сұрақ
10′Алдыңғы білімді белсендіру
30′Жаңа тақырып: 3D модельдермен түсіндіру
10′3D-препарат: тақтада тану
15′QR-зертхана: 3 тапсырма
10′Кейс · бағалау · рефлексия
Проблемалық сұрақЖасуша мыңдаған белок синтездейді. Әрқайсысы өз «мекенжайына» — лизосомаға, мембранаға немесе сыртқа қалай жетеді?
3D-визуализацияКейс-стадиФормативті бағалау
03 Негізгі ұғымдар
Терминдер мен анықтамалар
Гольджи аппараты (кешені)Бір мембраналы жалпақ цистерналар, түтікшелер мен көпіршіктер жүйесі; ЭПТ-дан келген белоктар мен липидтерді өңдейді, сұрыптайды, буып-түйеді және мекенжайына жібереді.
ДиктиосомаГольджи аппаратының құрылымдық бірлігі — бір-бірінің үстіне қатталған 3–8 (кейде 20-ға дейін) иілген цистерна топтамасы; өсімдікте жасуша бойына шашыраңқы.
cis-беті (қалыптастырушы)ЭПТ-ға және ядроға қараған дөңес беті; ЭПТ-дан келген COPII көпіршіктерін қабылдайды (cis-Гольджи торы, CGN).
trans-беті (жетілген)Плазмалеммаға қараған ойыс беті; trans-Гольджи торы (TGN) өңделген өнімдерді сұрыптап, көпіршіктерге буып шығарады.
ERGICЭПТ мен Гольджи аралығындағы бөлік (vesicular-tubular clusters); COPII көпіршіктері қосылып түзіледі, ЭПТ белоктары осы жерден кері қайтарылады.
ГликозилденуБелоктар мен липидтерге көмірсу қалдықтарын қосу; Гольджиде N-гликандар қайта өңделіп, O-гликозилдену (серин, треонинге) жүреді.
Маннозо-6-фосфат (М6Ф)Лизосомалық ферменттерге cis-Гольджиде қосылатын «мекенжай» таңбасы; TGN-дегі М6Ф-рецепторлары оны танып, ферменттерді лизосомаға жібереді.
Көпіршік қаптамаларыКөпіршік бүршіктенуін қамтамасыз ететін белоктар: COPII (ЭПТ → Гольджи), COPI (Гольджи → ЭПТ, кері), клатрин (TGN → эндосома, плазмалемма → ішке).
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
04 Негізгі ұғымдар
Анықтамалар · жалғасы
SNARE белоктарыКөпіршік (v-SNARE) мен нысана мембранасының (t-SNARE) белоктары; бір-біріне оралып, мембраналарды қосады — тасымалдың ерекшелігін қамтамасыз етеді.
Конститутивті секрецияСигналсыз, үздіксіз жүретін экзоцитоз: мембрана белоктары мен липидтерді жаңарту, коллаген, иммуноглобулиндер, жасушааралық зат компоненттерін бөлу.
Реттелетін секрецияӨнім секреттік түйіршіктерде жиналып, сигнал (гормон, нерв импульсі, Ca²⁺) келгенде ғана бөлінеді: инсулин, нейромедиаторлар, ас қорыту ферменттері.
АкросомаСперматозоид басындағы Гольджи аппаратынан түзілген ірі лизосома тәрізді көпіршік; гиалуронидаза мен акрозин ферменттері жұмыртқа қабықшасын ерітеді.
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
05 Зерттелу тарихы
Ашылу тарихы
1898Камилло Гольджи — үкі нейрондарын күміс нитратымен бояп, «ішкі тор аппаратын» ашты (Нобель 1906)
1900–1950Ұзақ пікірталас: артефакт па, нақты органоид па?
1954А. Дальтон, М. Феликс — ТЭМ-де Гольджи цистерналарының ультрақұрылымы: органоид шын бар екені дәлелденді
1960-шыДж. Паладе — ³H-лейцинмен секрет жолы: ЭПТ → Гольджи → түйіршік (Нобель 1974)
1980-шіДж. Ротман, Р. Шекман — COPI, COPII, SNARE белоктары (Нобель 2013, Т. Зюдхофпен бірге)
1980С. Корнфельд — маннозо-6-фосфат лизосомалық сұрыптау сигналы
2006Тірі ашытқы жасушасында цистерналардың «жетілуі» бейнеленді
Гольджи арқылы тасымалдың екі моделі
Көпіршіктік тасымалЦистерналар тұрақты, жүкті көпіршіктер бірінен біріне тасиды
Цистерналардың жетілуі (қазіргі басым модель)cis-цистерна өзі біртіндеп trans-цистернаға айналады; ферменттер COPI көпіршіктерімен кері қайтарылады
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
06 Құрылысы
Диктиосоманың құрылысы
Ашылуы · К. Гольджи, 1898
Нейрондарды күміс тұздарымен бояғанда «ішкі торлы аппарат» ретінде табылған; ЭМ-да 1950 жылдары нақтыланған.
Құрамы
- Диктиосома: 4–8 жалпақ, иілген цистерна
- cis-бет — дөңес, ЭПТ-ға қарайды (кіру)
- Медиальды цистерналар — негізгі модификация
- trans-бет және trans-Гольджи торы (TGN) — сұрыптау, шығу
- Шеттерінде — көпіршіктер мен вакуольдер
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
07 Модификация
Белоктарды өңдеу
N-гликандарды өңдеуЭПТ-дан келген олигосахаридтерді «қырқып», жаңа қанттар қосу
О-гликозилденуСерин/треонинге қант қосу: муциндер, протеогликандар
Сульфаттану, фосфорлануГликозаминогликандар; лизосомалық белоктарға М6Ф
ПротеолизПроинсулин → инсулин + С-пептид
ӨсімдіктеЖасуша қабырғасының гемицеллюлоза мен пектинін синтездейді; цитокинезде жасуша пластинкасын түзеді
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
08 Тасымал
Көпіршіктер және сұрыптау
| Көпіршік | Бағыты | Ерекшелігі |
|---|---|---|
| COPII | ЭПТ → Гольджи (алға) | Жаңа белоктар |
| COPI | Гольджи → ЭПТ (кері) | KDEL-белоктарды қайтару |
| Клатринді | TGN → эндосома/лизосома | М6Ф-рецепторлар |
| Секреторлы | TGN → плазмалемма | Экзоцитоз |
Секреция түрлері
- Конститутивті — үздіксіз (коллаген, мембрана белоктары)
- Реттелетін — сигнал бойынша, түйіршіктерде жиналып (инсулин, медиаторлар, зимоген)
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
09 Секреция жолы
Рибосомадан сыртқа дейін
Рибосома → ЭПТ → COPII → cis → medial → trans → TGN → түйіршік → экзоцитоз
Паладе тәжірибесі (1974, Нобель)
Ұйқы безі жасушаларына ³Н-лейцин енгізіп, радиоавтографиямен белгінің жолын бақылады: 3 мин — ЭПТ, 20 мин — Гольджи, 90 мин — секреторлы түйіршіктер.
Гольджидің басқа қызметтері
- Лизосома, акросома (сперматозоид) түзу
- Сфинголипидтер мен гликолипидтер синтезі
- Мембрананың үнемі жаңаруы
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
10 Химиялық өңдеу
Гольджидегі ферменттер конвейері
Цистерналар бойынша «конвейер»
| Бөлік | Негізгі реакциялар |
|---|---|
| cis | Лизосомалық ферменттерге М6Ф қосу; маннозаларды кесу |
| medial | N-ацетилглюкозамин қосу, одан әрі кесу |
| trans | Галактоза, сиал қышқылын қосу; сульфаттау; тирозин сульфаттауы |
| TGN | Протеолиз (проинсулин → инсулин + С-пептид), сұрыптау, бууы |
Тағы не өңделеді?
- Протеогликандар — гликозаминогликандар (хондроитинсульфат) синтезі (шеміршек)
- Сфинголипидтер, гликолипидтер синтезі
- Өсімдікте — гемицеллюлоза мен пектин синтезі (жасуша қабырғасы)
- Белоктардың протеолиттік белсенділенуі (проальбумин, проглюкагон)
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
11 Сұрыптау
TGN-дегі сұрыптау бағыттары
→ ЛизосомаМ6Ф-рецептор + клатрин көпіршігі → ерте эндосома → лизосома. рН төмендегенде рецептор бөлініп, Гольджиге қайтады
→ Секреттік түйіршікБелоктар агрегацияланып, конденсацияланады; Ca²⁺ сигналымен экзоцитоз
→ ПлазмалеммаКонститутивті көпіршіктер: мембрана белоктары, рецепторлар
→ ЭПТ-ға керіKDEL сигналы бар ЭПТ белоктары (BiP) COPI көпіршіктерімен қайтарылады
Полярлы жасушаларда
Эпителийде TGN апикальді (ішек саңылауына) және базолатеральді беттерге бағытталған белоктарды бөлек сұрыптайды. Мысалы, энтероцит сахараза-изомальтазаны апикальді бетке, Na⁺/K⁺-АТФазаны базолатеральді бетке жібереді.
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
12 Мембрананың айналымы
Мембраналардың ағыны
Эндомембраналық жүйе
ЭПТ, Гольджи, эндосомалар, лизосомалар, секреттік көпіршіктер және плазмалемма — мембраналық көпіршіктер арқылы үздіксіз байланысқан біртұтас эндомембраналық жүйе. Мембрана үнемі алға (экзоцитоз) және кері (эндоцитоз, ретроградты тасымал) айналады.
- Ұйқы безі ацинусының жасушасы бір сағатта плазмалемма ауданындай мембрананы экзоцитозбен қосады — эндоцитоз тепе-теңдікті сақтайды
- Rab GTP-азалары — көпіршіктің «мекенжай карточкасы», әр бөлікке өз Rab белогы тән
- Брефелдин А — ARF1-ді тежеп, COPI қаптамасын бұзады → Гольджи ЭПТ-ға «сіңіп» кетеді
- Нейрон синапсында синаптотагмин (Ca²⁺ сенсоры) SNARE арқылы медиатор көпіршіктерін миллисекундта қосады
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
13 Ұлпалардағы Гольджи
Гольджи қай жасушада дамыған?
| Жасуша | Гольджидің рөлі |
|---|---|
| Бокал жасушасы (ішек) | Муцин гликозилденуі — шырыш |
| Ұйқы безі β-жасушасы | Проинсулин → инсулин, түйіршік |
| Плазмоцит | Антиденені гликозилдеу; ядро жанында ашық «аула» (Гольджи зонасы) |
| Остеобласт, хондробласт | Коллаген, протеогликандар |
| Сперматида | Акросома түзілуі |
| Өсімдік жасушасы | Пектин, гемицеллюлоза; жасуша пластинкасы (фрагмопласт) |
Гистологиялық белгіГематоксилин–эозинмен Гольджи боялмайды — ядро жанындағы ашық аймақ («негатив Гольджи»). Күміс немесе осмий импрегнациясымен қара тор түрінде көрінеді.
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
14 Патология
Гольджи мен тасымал аурулары
І-жасушалы ауру (муколипидоз II)GlcNAc-фосфотрансфераза жоқ → М6Ф қосылмайды → лизосомалық ферменттер қанға секрецияланады; жасушада қорытылмаған қосындылар
Туа біткен гликозилдену бұзылыстары (CDG)Гольджи гликозилтрансферазаларының ақауы — нейрологиялық, бауыр, қан ұю бұзылыстары
Ботулизм, сіреспеТоксиндер SNARE белоктарын ыдыратады → медиатор бөлінбейді: салдану немесе тырысу
БотоксБотулин токсинінің аз дозасы — бұлшық ет спазмын, әжімді, гипергидрозды емдеу
Гольджи фрагментациясыАльцгеймер, Паркинсон, БАС ауруларында нейрондарда ерте белгі
ВирустарКонверт (қабықша) белоктарын Гольджиде гликозилдейді (АИТВ, COVID-19)
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
15 Қорытынды
Тақырыптың негізгі түйіндері
- Гольджи аппараты — 3–8 жалпақ цистернадан тұратын диктиосомалар жүйесі; cis-беті ЭПТ-ға, trans-беті плазмалеммаға қарайды.
- Негізгі қызметі: ЭПТ-дан келген белоктар мен липидтерді химиялық өңдеу, сұрыптау, көпіршіктерге буу және жіберу.
- Гликозилдену цистерналар бойынша кезең-кезеңімен жүреді (cis → medial → trans) — «конвейер» принципі.
- Лизосомалық ферменттер маннозо-6-фосфат таңбасы арқылы сұрыпталады; оның бұзылуы — І-жасушалы ауру.
- Секреция екі түрлі: конститутивті (үздіксіз) және реттелетін (сигнал бойынша, түйіршіктерден).
- Көпіршік тасымалын қаптама белоктары (COPII, COPI, клатрин), Rab және SNARE белоктары басқарады.
- Гольджи секреттеуші жасушаларда (бокал, плазмоцит, β-жасуша) ерекше дамыған; өсімдікте жасуша қабырғасын түзеді.
- Гольджи эндомембраналық жүйенің орталығы: ЭПТ → Гольджи → лизосома / секрет / мембрана.
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
16 Өзін-өзі тексеру
Сұрақ — жауап
1.Гольджидің cis- және trans-беттерінің айырмашылығы?
👆 жауабын көру үшін бас
cis — дөңес, ЭПТ жақта, көпіршіктерді қабылдайды; trans — ойыс, плазмалемма жақта, өңделген өнімді сұрыптап шығарады.
2.І-жасушалы ауруда лизосомалық ферменттер неге қанда табылады?
👆 жауабын көру үшін бас
М6Ф таңбасы қосылмағандықтан, TGN оларды лизосомаға жібере алмайды → конститутивті жолмен сыртқа секрецияланады.
3.Неге Гольджи гематоксилин–эозинмен боялмайды?
👆 жауабын көру үшін бас
Мембраналарға бай, РНҚ аз — базофилия да, оксифилия да жоқ; ядро жанында ашық аймақ болып көрінеді.
4.Проинсулин қай жерде инсулинге айналады?
👆 жауабын көру үшін бас
trans-Гольджи торы мен жетілуші секреттік түйіршіктерде прогормон конвертазалары С-пептидті кеседі.
5.Ботулин токсині неге салдануға әкеледі?
👆 жауабын көру үшін бас
SNARE белоктарын (SNAP-25) ыдыратады → ацетилхолин көпіршіктері мембранамен қосылмайды → нерв-бұлшық ет синапсы жұмыс істемейді.
6.Неге өсімдіктің бөлінетін жасушасында Гольджи белсенді?
👆 жауабын көру үшін бас
Гольджи көпіршіктері пектин мен гемицеллюлоза тасып, фрагмопласт бойында жаңа жасуша пластинкасын түзеді.
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
17 3D-препарат · тақтада
Нөмірді ата, басып тексер
👆 Қалай ойнаймыз
- Студент тақтаға шығып, нөмірді атайды және құрылымның қызметін айтады
- Сары нөмірді басса — дұрыс жауап ашылады
- Модельді айналдырып, барлық нөмірді тап
Талқылауға
- cis және trans беттердің айырмашылығы неде?
- COPI көпіршіктері не үшін керек?
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
18 QR-зертхана · телефонмен
Үш виртуалды тапсырма
🔬 1 · 3D-препарат
3D модельде белгіленген құрылымды тап. 10 раунд.
20 балл🧬 2 · Гольджи поштасы
Секреция реті, тест, сұрыптау
20 балл🩺 3 · Кейс-тест
10 сұрақ: құрылыс → қызмет → патология. Жауаптар тексергеннен кейін ашылады.
20 баллКодсыз ашылады · аты-жөніңді жаз · соңғы экранның скриншотын жұмыс парағына тірке
19 Клиникалық / зерттеу кейсі
Білімді қолдан
Кейс 1 · I-жасуша ауруы
Баланың өсуі тежелген, бет-әлпеті дөрекі, қан плазмасында лизосомалық ферменттер 10 есе жоғары.
Сұрақ: Ферменттер неге лизосомаға емес, қанға кетеді? М6Ф жолын сызбамен түсіндір.
Кейс 2 · Бедеулік
Ер адамның сперматозоидтары қозғалады, бірақ жұмыртқа жасушасының қабығын ерітіп ене алмайды.
Сұрақ: Сперматозоидтың қай құрылымы жоқ? Ол қай органоидтан түзіледі?
Кейс 3 · Секреция
Паладе тәжірибесін қайталағанда 20 минуттан кейін белгі Гольджиде емес, ЭПТ-да қалды.
Сұрақ: Қандай кезең бұзылған болуы мүмкін? Екі гипотеза ұсын.
Топпен талқылау 5 минут · жауапты жұмыс парағына жаз
20 Бағалау · Рефлексия
Не білдім, не үйрендім?
📊 Бағалау · 100 балл
| Жұмыс түрі | Балл |
|---|---|
| QR-1 «3D-препарат» | 20 |
| QR-2 «Гольджи поштасы» | 20 |
| QR-3 «Кейс-тест» | 20 |
| Жұмыс парағы | 30 |
| 3D-препарат, кейс талқылау | 10 |
90–100 «өте жақсы» · 75–89 «жақсы» · 50–74 «қанағаттанарлық»
🪞 Рефлексия «3–2–1»
- 3 — бүгін түсінген ұғым
- 2 — құрылыс пен қызмет байланысының мысалы
- 1 — әлі де сұрағым келетін сұрақ
🏠 Өздік жұмыс (СӨЖ)
- Паладе тәжірибесін сызба-комикс түрінде сал
- Келесі тақырып: Лизосомалар