Golgi-apparatets funksjoner, funksjoner og strukturer



den Golgi apparat, også kjent som Golgi-komplekset, er det en membranøs cellulær organell dannet av et sett med flate vesikler stablet sammen; Disse posene har væske inni. Det finnes i et stort utvalg av eukaryoter, som dyr, planter og sopp.

Denne organellen er ansvarlig for behandling, pakking, klassifisering, distribusjon og modifisering av proteiner. I tillegg har den også en rolle i syntesen av lipider og karbohydrater. På den annen side forekommer syntese av komponentene i celleveggen i grønnsakene i Golgi-apparatet.

Golgi-apparatet ble oppdaget i 1888, mens du studerte nerveceller; Oppdageren Camillo Golgi vant Nobelprisen. Strukturen er detekterbar ved farging med sølvkromat.

Først var organets eksistens tvilsomt for tidens forskere og de tilskrev Golgis observasjoner til enkle artefakter av de anvendte teknikkene.

index

  • 1 Generelle egenskaper
  • 2 Struktur og sammensetning
    • 2.1 Strukturelle unntak
    • 2.2 Regioner av Golgi-komplekset
  • 3 funksjoner
    • 3.1 Glykosylering av proteiner bundet til membranen
    • 3.2 Glykosylering av proteiner bundet til lysosomer
    • 3.3 Lipid og karbohydratmetabolismen
    • 3.4 Eksport
    • 3.5 Proteinhandlingsmodeller
    • 3.6 Spesielle funksjoner
  • 4 referanser

Generelle egenskaper

Golgi-apparatet er et eukaryotisk organel av membranøs natur. Det ligner noen sekker i hauger, selv om organisasjonen kan variere avhengig av celletype og organismen. Det er ansvarlig for modifikasjon av proteiner etter oversettelse.

For eksempel kan noe karbohydrat bli tilsatt for å danne et glykoprotein. Dette produktet pakkes og distribueres til cellekammeret hvor det er nødvendig, slik som membranen, lysosomer eller vakuoler; det kan også sendes utenfor cellen. Det deltar også i syntesen av biomolekyler.

Cytoskeletet (spesifikt actin) bestemmer beliggenheten, og generelt ligger komplekset i et område av celleinteriøret nær kjernen og sentrosomet.

Struktur og sammensetning

Komplekset består av et sett med disker i form av disker, flat og fenestrated, kalt Golgian cisterner, med en variabel tykkelse.

Disse posene er stablet i grupper på fire eller seks tanker. I en pattedyrcelle kan du finne mellom 40 og 100 batterier som er koblet til hverandre.

Golgi-komplekset presenterer en interessant funksjon: Det er polaritet når det gjelder strukturen og funksjonen.

Du kan skille mellom cis-ansiktet og transfaget. Den første er relatert til inngangen av proteiner og ligger nær endoplasmatisk retikulum. Den andre er utgangssiden eller produktsekretjonen; De er dannet av en eller to tanker som har en rørformet form.

Sammen med denne strukturen er vesikler som utgjør transportsystemet. Stabler med sekker er samlet sammen i en struktur som gjenkjenner formen av en bue eller en avtale.

I pattedyr er Golgi-komplekset fragmentert i flere vesikler under prosessene av celledeling. Vesiklene passerer til dattercellene og tar igjen den tradisjonelle formen av komplekset.

Strukturelle unntak

Organiseringen av komplekset er ikke vanlig i alle grupper av organismer. I noen celletyper er komplekset ikke strukturert som sett med cisterner stablet i grupper; Omvendt er de plassert individuelt. Et eksempel på denne organisasjonen er soppen Saccharomyces cerevisiae.

I enkelte unicellulære organismer, som toxoplasma eller trypanosom, Tilstedeværelsen av bare en membranaktig haug er blitt rapportert.

Alle disse unntakene indikerer at stabling av konstruksjonene ikke er nødvendig for å oppfylle sin funksjon, selv om nærheten mellom posene gjør transportprosessen mye mer effektiv.

På samme måte mangler noen basale eukaryoter disse cisternene; for eksempel sopp. Dette beviset støtter teorien om at apparatet dukket opp i en avstand etter de første eukaryotene.

Golgi komplekse regioner

Funksjonelt antas Golgi-komplekset inndelt i følgende seksjoner: cis-nettverk, poser stablet som er igjen delt i det midtre underrommet og trans og trans-nettverket.

Være modifiserte molekyler som kommer inn i Golgi-komplekset følger den samme rekkefølge (cis-nettverk, etterfulgt av delrom som skal til slutt utskilles i nettverket trans).

De fleste reaksjonene forekommer i de mest aktive områdene: trans- og halvdelene.

funksjoner

Hovedfunksjonen til Golgi-komplekset er post-translationell modifikasjon av proteiner takket være enzymene de besitter inne.

Disse modifikasjoner innbefatter glykosyleringsseter prosesser (tilsetning av karbohydrat), fosforylering (tilsetning av en fosfatgruppe), sulfatering (tilsetning av en fosfatgruppe) og proteolyseseter (degradering av proteiner).

I tillegg er Golgi-komplekset involvert i syntese av spesifikke biomolekyler. Hver av dens funksjoner er beskrevet i detalj nedenfor:

Glykosylering av proteiner bundet til membranen

Modifikasjonen av et protein til et glykoprotein skjer i Golgi-apparatet. Den typiske sure pH inne i organellen er kritisk for at denne prosessen skal forekomme normalt.

Det er en konstant utveksling av materialer mellom Golgi-apparatet med endoplasmatisk retikulum og lysosomer. I det endoplasmatiske retikulum gjennomgår proteiner også modifikasjoner; disse inkluderer tilsetning av et oligosakkarid.

Når disse molekylene (N-oligosakkarider) går inn i Golgi-komplekset, mottar de en rekke ekstra modifikasjoner. Hvis bestemmelsen til molekylet skal utføres av cellen eller mottas i plasmamembranen, skjer spesielle modifikasjoner..

Disse modifikasjoner innbefatter følgende trinn: å eliminere tre mannoserester, under tilsetning av N-acetylglukosamin, fjerne to mannose og fucose tillegg er to ytterligere N-acetylglukosamin, galaktose tre og tre sialsyreresiduer.

Glykosylering av proteiner bundet til lysosomer

I motsetning til dette er proteiner som er bestemt for lysosomer modifisert på følgende måte: det er ingen fjerning av mannoser som et første trinn; I stedet oppstår fosforyleringen av disse restene. Dette trinnet forekommer i cis-regionen i komplekset.

Deretter elimineres N-acetylglukosamingruppene og forlater mannosene med fosfatet tilsatt i oligosakkaridet. Disse fosfatene indikerer at proteinet må målrettes spesifikt til lysosomer.

Reseptorene som er ansvarlige for å gjenkjenne fosfater som indikerer deres intracellulære skjebne, befinner seg i transnettverket.

Metabolisme av lipider og karbohydrater

I Golgi-komplekset syntese glykolipider og sfingomyelin den forekommer, ved å bruke som utgangsmolekylet ceramid (tidligere syntetisert i det endoplasmatiske retikulum). Denne prosessen er i strid med resten av fosfolipidene som utgjør plasmamembranen, som er avledet fra glyserol.

Sfingomyelin er en klasse av sfingolipid. Det er en rikelig bestanddel av membranene til pattedyr, spesielt nerveceller, hvor de er en del av myelinskjeden.

Etter deres syntese blir de transportert til deres endelige plassering: plasmamembranen. Polarhodene deres er plassert mot utsiden av den cellulære overflaten; disse elementene har en spesifikk rolle i cellegenkjenningsprosesser.

I planteceller, bidrar Golgi-apparatet for syntese av polysakkarider som utgjør celleveggen, spesielt hemicellulose og pektin. Ved hjelp av vesikulær transport blir disse polymerene tatt til utsiden av cellen.

I planter er dette trinnet avgjørende, og ca. 80% av retikulumets aktivitet er tilordnet syntesen av polysakkarider. Faktisk er i plantecellene blitt rapportert hundrevis av disse organeller.

eksport

De forskjellige biomolekylene - proteiner, karbohydrater og lipider - overføres til deres cellulære destinasjoner av Golgi-komplekset. Proteiner har en slags "kode" som er ansvarlig for å informere om destinasjonen som den tilhører.

De transporteres i vesikler som går fra transnettverket og beveger seg til det fastlagte cellefeltet.

Proteinene kan bæres til membranen ved en spesifikk konstitutiv vei. Det er derfor en kontinuerlig inkorporering av proteiner og lipider til plasmamembranen. Proteinene hvis sluttdestinasjon er Golgi-komplekset, beholdes av dette.

I tillegg til den konstitutive bane, er andre proteiner bundet til cellenes eksteriør og forekommer ved signaler fra miljøet, kalt hormoner, enzymer eller nevrotransmittere.

For eksempel i bukspyttkjertelceller, blir fordøyelsesenzymer pakket i vesikler som bare skilles ut når maten oppdages.

Nylig forskning rapporterer eksistensen av alternative veier for membranproteiner som ikke går gjennom Golgi-apparatet. Men disse veiene av bypass "Ukonvensjonelle" diskuteres i litteraturen.

Proteinhandlingsmodeller

Det er fem modeller for å forklare proteinhandel i enheten. Den første involverer materialets trafikk mellom stabile rom, hver har de nødvendige enzymer for å oppfylle bestemte funksjoner. Den andre modellen innebærer gradvis modning av tankene.

Den tredje foreslår også modning av sekker, men med innlemmelse av en ny komponent: den rørformede transporten. Ifølge modellen er rørene viktige i trafikken i begge retninger.

Den fjerde modellen foreslår at komplekset fungerer som en enhet. Den femte og siste modellen er den nyeste og argumenterer for at komplekset er delt inn i forskjellige rom.

Spesielle funksjoner

I visse celletyper har Golgi-komplekset spesifikke funksjoner. Cellene i bukspyttkjertelen har spesialiserte strukturer for insulinutskillelse.

De forskjellige typer blod hos mennesker er et eksempel på differensielle glykosyleringsmønstre. Dette fenomenet forklares av tilstedeværelsen av forskjellige alleler som kodes for glukotransferase.

referanser

  1. Cooper, G. M., og Hausman, R. E. (2000). Cellen: Molekylær tilnærming. Sinauer Associates.
  2. Kühnel, W. (2005). Atlasfarge av cytologi og histologi. Ed. Panamericana Medical.
  3. Maeda, Y., & Kinoshita, T. (2010). Det sure miljøet til Golgi er kritisk for glykosylering og transport. Metoder i enzymologi, 480, 495-510.
  4. Munro, S. (2011). Spørsmål & Svar: Hva er Golgi-apparatet, og hvorfor spør vi?. BMC biologi, 9(1), 63.
  5. Rothman, J.E. (1982). Golgi-apparatet: roller for separate'cis 'og'trans'-rom. Membranutvinning, 120.
  6. Tachikawa, M., & Mochizuki, A. (2017). Golgi-apparatet selvorganiserer seg i den karakteristiske formen via postmottotisk reassemblydynamikk. Prosedyrene ved det nasjonale vitenskapsakademiet, 114(20), 5177-5182.
  7. Wang, Y., & Seemann, J. (2011). Golgi biogenese. Cold Spring Harbour perspektiver i biologi, 3(10), a005330.