Golgi Apparatets funktioner, funktioner og strukturer



den Golgi apparat, også kendt som Golgi-komplekset, er det en membranformet cellulær organel dannet af et sæt flade vesikler stablet sammen; Disse poser har væske inde. Det findes i et stort udvalg af eukaryoter, såsom dyr, planter og svampe.

Denne organelle er ansvarlig for behandling, emballering, klassificering, distribution og modifikation af proteiner. Derudover har den også en rolle i syntesen af ​​lipider og kulhydrater. På den anden side forekommer syntese af komponenterne i cellevæggen i grøntsagerne i Golgi-apparatet.

Golgiapparatet blev opdaget i 1888, mens man studerede nerveceller; dets opdager, Camillo Golgi, vandt Nobelprisen. Strukturen kan påvises ved farvning med sølvkromat.

Først var organets eksistens tvivlsomt for tidens forskere, og de tilskrev Golgis observationer til simple artefakter af de anvendte teknikker..

indeks

  • 1 Generelle egenskaber
  • 2 Struktur og sammensætning
    • 2.1 Strukturelle undtagelser
    • 2.2 Regioner af Golgi-komplekset
  • 3 funktioner
    • 3.1 Glycosylering af proteiner bundet til membranen
    • 3.2 Glycosylering af proteiner bundet til lysosomer
    • 3.3 Lipid og kulhydratmetabolisme
    • 3.4 Eksport
    • 3.5 Proteinhandelsmodeller
    • 3.6 Særlige funktioner
  • 4 referencer

Generelle egenskaber

Golgi-apparatet er en eukaryot organel af membranagtig natur. Det ligner nogle sække i bunke, selv om organisationen kan variere afhængigt af celletype og organismen. Det er ansvarlig for modificeringen af ​​proteiner efter oversættelse.

For eksempel kan noget kulhydrat tilsættes til dannelse af et glycoprotein. Dette produkt pakkes og distribueres til cellekammeret hvor det er nødvendigt, såsom membranen, lysosomer eller vakuoler; det kan også sendes uden for cellen. Det deltager også i syntesen af ​​biomolekyler.

Cytoskelettet (specifikt actin) bestemmer dets placering, og generelt er komplekset placeret i et område af celleinteriøret nær kernen og centrosomet.

Struktur og sammensætning

Komplekset består af et sæt disketter i form af diske, flade og fænestrerede, kaldet Golgian cisterner, med en variabel tykkelse.

Disse poser er stablet i grupper på fire eller seks tanke. I en pattedyrcelle kan du finde mellem 40 og 100 batterier forbundet til hinanden.

Golgi-komplekset præsenterer en interessant funktion: der er polaritet med hensyn til strukturen og funktionen.

Du kan skelne mellem cis ansigt og trans-ansigt. Den første er relateret til indtræden af ​​proteiner og ligger tæt på det endoplasmatiske retikulum. Den anden er udgangssiden eller produktsekretionen; De er dannet af en eller to tanke, der har en rørformet form.

Sammen med denne struktur er vesikler, der udgør transportsystemet. Sækkebunkerne er sammenføjet i en struktur, der minder om formen af ​​en bue eller en aftale.

I pattedyr er Golgi-komplekset fragmenteret i adskillige vesikler under cellefordelingsprocesserne. Vesiklerne passerer til dattercellerne og tager igen den traditionelle form af komplekset.

Strukturelle undtagelser

Organiseringen af ​​komplekset er ikke almindeligt i alle grupper af organismer. I nogle celletyper er komplekset ikke struktureret som sæt af cisterner stablet i grupper; Omvendt er de placeret individuelt. Et eksempel på denne organisation er svampen Saccharomyces cerevisiae.

I nogle unicellulære organismer, såsom toxoplasma eller trypanosom, Tilstedeværelsen af ​​kun en membranagtig bunke er blevet rapporteret.

Alle disse undtagelser tyder på, at stabling af strukturerne ikke er væsentlig for at opfylde dens funktion, selvom nærheden mellem poserne gør transportprocessen langt mere effektiv.

På samme måde mangler nogle basale eukaryoter disse cisterner; for eksempel svampe. Dette bevis understøtter teorien om, at enheden dukkede op i en slægt efter de første eukaryoter.

Golgi komplekse regioner

Funktionsmæssigt er Golgi komplekset opdelt i følgende rum: cis netværk, poserne stablet som yderligere er inddelt i midten delrum og trans- og trans net.

De molekyler, der vil blive modificeret, kommer ind i Golgi-komplekset efter samme ordre (cis-netværk, efterfulgt af delkomponenter, der skal udskilles endelig i trans-nettet).

De fleste reaktioner forekommer i de mest aktive områder: trans- og halvdelene.

funktioner

Golgi-kompleksets vigtigste funktion er den post-translationelle modifikation af proteiner takket være de enzymer, de besidder indeni.

Disse modifikationer indbefatter glycosylering processer (tilsætning af kulhydrat), phosphorylering (tilsætning af en phosphatgruppe), sulfatering (tilsætning af en phosphatgruppe) og proteolyse (nedbrydning af proteiner).

Derudover er Golgi-komplekset involveret i syntese af specifikke biomolekyler. Hver af dens funktioner beskrives detaljeret nedenfor:

Glycosylering af proteiner bundet til membranen

Modifikationen af ​​et protein til et glycoprotein sker i Golgi-apparatet. Den typiske sure pH inde i organellen er kritisk for denne proces at forekomme normalt.

Der er en konstant udveksling af materialer mellem Golgi-apparatet med det endoplasmatiske retikulum og lysosomerne. I det endoplasmatiske retikulum undergår proteiner også modifikationer; disse indbefatter tilsætningen af ​​et oligosaccharid.

Når disse molekyler (N-oligosaccharider) kommer ind i Golgi-komplekset, modtager de en række yderligere modifikationer. Hvis molekylets bestemmelsessted skal udføres af cellen eller modtages i plasmamembranen, forekommer der specielle modifikationer..

Disse modifikationer indbefatter de følgende trin: eliminerer tre mannoserester, tilsætning af N-acetylglucosamin, fjernelse to mannose og fucose desuden to yderligere N-acetylglucosamin, galactose tre og tre sialinsyrerester.

Glycosylering af proteiner bundet til lysosomer

I modsætning hertil modificeres proteinerne, der er bestemt til lysosomer, på følgende måde: der er ingen fjernelse af mannoser som et indledende trin; i stedet forekommer phosphoryleringen af ​​disse rester. Dette trin forekommer i cis-regionen af ​​komplekset.

Dernæst elimineres N-acetylglucosamin-grupperne, hvilket efterlader mannoserne med phosphatet tilsat i oligosaccharidet. Disse fosfater indikerer, at proteinet skal målrettes specifikt til lysosomer.

De receptorer, der er ansvarlige for at genkende fosfaterne, der angiver deres intracellulære skæbne, er placeret i trans-netværket.

Metabolisme af lipider og kulhydrater

I Golgi-kompleks syntese glycolipider og sphingomyelin den forekommer, idet der som modermolekylet ceramid (tidligere syntetiseret i det endoplasmatiske reticulum). Denne proces er i modsætning til resten af ​​de fosfolipider, der udgør plasmamembranen, som er afledt af glycerol.

Sphingomyelin er en klasse af sphingolipid. Det er en rigelig bestanddel af membranerne hos pattedyr, især nerveceller, hvor de er en del af myelinskeden.

Efter deres syntese transporteres de til deres endelige placering: plasmamembranen. Deres polare hoveder er placeret mod ydersiden af ​​den cellulære overflade; disse elementer har en specifik rolle i cellulære genkendelsesprocesser.

I planteceller bidrager Golgi-apparatet til syntesen af ​​polysacchariderne, som udgør cellevæggen, specifikt hemicellulose og pektiner. Ved hjælp af vesikulær transport tages disse polymerer til ydersiden af ​​cellen.

I planter er dette trin afgørende, og ca. 80% af retikulumets aktivitet er tildelt syntesen af ​​polysaccharider. Faktisk er der i plantens celler blevet rapporteret hundredvis af disse organeller.

eksport

De forskellige biomolekyler - proteiner, kulhydrater og lipider - overføres til deres cellulære destinationer af Golgi-komplekset. Proteiner har en slags "kode", der er ansvarlig for at oplyse den destination, som den tilhører.

De transporteres i blærer, der går fra transnetværket og flyttes til det fastlagte cellerum.

Proteinerne kan bæres til membranen ved hjælp af en specifik konstitutiv vej. Derfor er der en kontinuerlig inkorporering af proteiner og lipider til plasmamembranen. Proteinerne, hvis endelige destination er Golgi-komplekset, bevares af dette.

Udover den konstitutive vej er andre proteiner bundet til cellen udvendigt og forekommer ved signaler fra miljøet, kaldet hormoner, enzymer eller neurotransmittere.

For eksempel i fordøjelsessceller er fordøjelsesenzymer pakket i blærer, der kun udskilles, når der opdages mad.

Nylige forskning rapporterer eksistensen af ​​alternative veje til membranproteiner, der ikke passerer Golgi-apparatet. Men disse veje af bypass "Ukonventionelle" diskuteres i litteraturen.

Proteinhandelsmodeller

Der er fem modeller til at forklare proteinhandel i enheden. Den første involverer materialets trafik mellem stabile rum, hver har de nødvendige enzymer til at opfylde specifikke funktioner. Den anden model indebærer gradvis modning af tankene.

Den tredje foreslår også modning af sækkene, men med indarbejdelse af en ny komponent: den rørformede transport. Ifølge modellen er rørledninger vigtige i trafikken i begge retninger.

Den fjerde model foreslår at komplekset fungerer som en enhed. Den femte og sidste model er den seneste og hævder, at komplekset er opdelt i forskellige rum.

Særlige funktioner

I visse celletyper har Golgi-komplekset specifikke funktioner. Cellerne i bugspytkirtlen har specialiserede strukturer til insulinsekretion.

De forskellige typer blod hos mennesker er et eksempel på differentielle glycosyleringsmønstre. Dette fænomen forklares af tilstedeværelsen af ​​forskellige alleler, der koder for glucotransferase.

referencer

  1. Cooper, G. M., & Hausman, R. E. (2000). Cellen: Molekylær tilgang. Sinauer Associates.
  2. Kühnel, W. (2005). Atlas farve af cytologi og histologi. Ed. Panamericana Medical.
  3. Maeda, Y., & Kinoshita, T. (2010). Golgins sure miljø er kritisk for glycosylering og transport. Metoder i enzymologi, 480, 495-510.
  4. Munro, S. (2011). Spørgsmål & Svar: Hvad er Golgi-apparatet, og hvorfor spørger vi?. BMC biologi, 9(1), 63.
  5. Rothman, J. E. (1982). Golgi-apparatet: roller til separate'cis 'og'trans'-rum. Membran genbrug, 120.
  6. Tachikawa, M., & Mochizuki, A. (2017). Golgi-apparatet selvorganiserer sig i den karakteristiske form via postmototisk genopbygningsdynamik. Forsøg af National Academy of Sciences, 114(20), 5177-5182.
  7. Wang, Y. & Seemann, J. (2011). Golgi biogenese. Cold Spring Harbor perspektiver i biologi, 3(10), a005330.