Značilnosti, funkcije in strukture aparatov Golgija



The Golgijev aparat, znana tudi kot Golgijev kompleks, je membranski celični organelel, ki ga tvori niz ravnih veziklov, zloženih skupaj; Te vrečke imajo tekočino. Najdemo ga v številnih evkariontih, kot so živali, rastline in glive.

Ta organel je odgovoren za predelavo, pakiranje, razvrščanje, razdeljevanje in spreminjanje beljakovin. Poleg tega ima tudi vlogo pri sintezi lipidov in ogljikovih hidratov. Po drugi strani pa v zelenjavi v Golgijevem aparatu nastane sinteza komponent celične stene.

Golgijev aparat je bil odkrit leta 1888, medtem ko je preučevala živčne celice; njen odkritelj, Camillo Golgi, je prejel Nobelovo nagrado. Strukturo lahko zaznamo z obarvanjem s srebrovim kromatom.

Najprej je bil obstoj organa dvomljiv za znanstvenike tistega časa in pripisujejo opažanja Golgija preprostim artefaktnim izdelkom uporabljenih tehnik..

Indeks

  • 1 Splošne značilnosti
  • 2 Struktura in sestava
    • 2.1 Strukturne izjeme
    • 2.2 Regije kompleksa Golgi
  • 3 Funkcije
    • 3.1 Glikozilacija proteinov, vezanih na membrano
    • 3.2 Glikozilacija proteinov, vezanih na lizosome
    • 3.3 Presnova lipidov in ogljikovih hidratov
    • 3.4 Izvoz
    • 3.5 Modeli trgovine z beljakovinami
    • 3.6 Posebne funkcije
  • 4 Reference

Splošne značilnosti

Golgijev aparat je eukariotski organel membranske narave. Podobno je nekaterim vrečam v pilotih, čeprav se organizacija lahko razlikuje glede na tip celice in organizem. Odgovorna je za spreminjanje beljakovin po prevajanju.

Na primer, lahko dodamo nekaj ogljikovih hidratov, da tvorimo glikoprotein. Ta izdelek je pakiran in razdeljen v celični prostor, kjer je to potrebno, kot je membrana, lizosomi ali vakuole; lahko se pošlje tudi zunaj celice. Sodeluje tudi pri sintezi biomolekul.

Citoskelet (posebej aktin) določa njegovo lokacijo in na splošno se kompleks nahaja na območju celične notranjosti blizu jedra in centrosoma..

Struktura in sestava

Kompleks je sestavljen iz niza diskov v obliki diskov, ravnih in fenestriranih, imenovanih golgijskih cistern, s spremenljivo debelino..

Te vreče so zložene v skupine po štiri ali šest rezervoarjev. V celici sesalcev lahko najdete med 40 in 100 baterij, povezanih med seboj.

Kompleks Golgi predstavlja zanimivo značilnost: obstaja polarnost v smislu strukture in tudi funkcije.

Ločite lahko cis obraz in trans. Prva je povezana z vstopom beljakovin in je blizu endoplazmatskega retikuluma. Drugi je izločanje izstopnega obraza ali izdelka; Oblikujejo jih en ali dva rezervoarja s cevasto obliko.

Skupaj s to strukturo so vezikli, ki sestavljajo transportni sistem. Kupi vreč so združeni v strukturo, ki spominja na obliko loka ali sestanka.

Pri sesalcih je Golgijev kompleks med procesi delitve celic razdrobljen v več veziklov. Vezikli preidejo v hčerinske celice in znova prevzamejo tradicionalno obliko kompleksa.

Strukturne izjeme

Organizacija kompleksa ni pogosta v vseh skupinah organizmov. V nekaterih tipih celic kompleks ni strukturiran kot sklopi cistern, ki so zložene v skupine; nasprotno pa se nahajajo posamezno. Primer te organizacije je gliva Saccharomyces cerevisiae.

Pri nekaterih enoceličnih organizmih, kot je toksoplazma ali tripanosoma, poročali so o prisotnosti samo enega membranskega kupa.

Vse te izjeme kažejo, da zlaganje struktur ni nujno potrebno za izpolnitev njegove funkcije, čeprav je zaradi bližine med vrečami precej bolj učinkovit..

Na enak način tudi nekaterim bazalnim evkariontom primanjkuje teh cistern; na primer glivice. Ti dokazi podpirajo teorijo, da se je naprava po prvih evkariontih pojavila v rodu.

Kompleksne regije Golgi

Funkcionalno je Golgi kompleksu razdelimo v naslednje oddelke: cis omrežje, vrečke zložene, ki so nadalje razdeljeni v srednjem sub-predelka in trans- in trans omrežje.

Spremeni molekule, ki vstopajo v Golgijevega kompleks po istem vrstnem redu (c omrežja, sledijo odseke, ki se sčasoma izloča v omrežju trans).

Večina reakcij se odvija na najbolj aktivnih področjih: trans in pol pododdelki.

Funkcije

Glavna naloga Golgijevega kompleksa je po-translacijska modifikacija proteinov zaradi encimov, ki jih imajo znotraj.

Te modifikacije vključujejo glikozilacijske procese (dodajanje ogljikovih hidratov) fosforilacije (adicijske skupine fosfatnega), sulfation (adicijske skupine fosfata) in proteolize (razgradnja proteinov).

Poleg tega je Golgijev kompleks vključen v sintezo določenih biomolekul. Vsaka od njenih funkcij je podrobno opisana spodaj:

Glikozilacija proteinov, vezanih na membrano

Modifikacija proteina v glikoprotein se pojavi v Golgijevem aparatu. Značilen kislinski pH v organelu je bistven za normalno delovanje tega procesa.

Med Golgijevim aparatom in endoplazmatskim retikulumom in lizosomi obstaja stalna izmenjava materialov. V endoplazmičnem retikulumu so tudi beljakovine modificirane; ti vključujejo dodajanje oligosaharida.

Ko te molekule (N-oligosaharidi) vstopijo v Golgijev kompleks, dobijo vrsto dodatnih modifikacij. Če je cilj molekule izvesti iz celice ali prejeti v plazemsko membrano, pride do posebnih sprememb..

Te modifikacije vključujejo naslednje korake: odpravljanje tri manozne ostanke, dodajanje N-acetilglukozamin, odstranjuje dve manoze in fukoze še dva dodatna N-acetilglukozamin, galaktoza tri in tri ostanke sialične kisline.

Glikozilacija proteinov, vezanih na lizosome

Nasprotno pa so proteini, ki so namenjeni lizosomom, modificirani na naslednji način: Manozov ni odstranjen kot začetni korak; namesto tega pride do fosforilacije teh ostankov. Ta korak poteka v cis regiji kompleksa.

Nato izločimo skupine N-acetilglukozamina, pri čemer zapustimo manoze s fosfatom, dodanim v oligosaharid. Ti fosfati kažejo, da mora biti protein specifično usmerjen v lizosome.

Receptorji, ki so odgovorni za prepoznavanje fosfatov, ki kažejo na njihovo znotrajcelično usodo, se nahajajo v trans omrežju.

Presnova lipidov in ogljikovih hidratov

V Golgi kompleksu sinteznih glikolipidi in sfingomielina se pojavlja, uporabi kot starševsko molekulo ceramid (predhodno sintetiziranega v endoplazemski retikulum). Ta postopek je v nasprotju z ostalimi fosfolipidov, ki sestavljajo plazemske membrane, ki izhajajo iz glicerola.

Sphingomyelin je razred sfingolipida. Je bogata sestavina membran sesalcev, zlasti živčnih celic, kjer so del mielinske ovojnice.

Po njihovi sintezi se transportirajo do končne lokacije: plazemske membrane. Njihove polarne glave se nahajajo proti zunanji strani celične površine; ti elementi imajo posebno vlogo v procesih prepoznavanja celic.

V rastlinskih celicah, pri čemer aparat Golgi prispeva k sintezi polisaharidov, ki sestavljajo celično steno, posebno hemiceluloze in pektinov. Via vezikularnega transporta, so ti polimeri prinesel na zunanji strani celice.

Pri rastlinah je ta korak odločilen in približno 80% aktivnosti retikuluma je namenjeno sintezi polisaharidov. Dejstvo je, da so v rastlinskih celicah poročali o stotinah teh organelov.

Izvozi

Različne biomolekule - beljakovine, ogljikovi hidrati in lipidi - se prenašajo na celične destinacije z Golgijevim kompleksom. Proteini imajo nekakšno "kodo", ki je odgovorna za obveščanje o destinaciji, v katero spada.

Prevažajo se v veziklih, ki zapustijo trans omrežje in se premaknejo v določen predel za celice.

Proteine ​​lahko prenesemo na membrano s specifično konstitutivno potjo. Zato se v plazemsko membrano nenehno vnašajo proteini in lipidi. Proteini, katerih končna destinacija je kompleks Golgi, se ohranijo s tem.

Poleg konstitutivne poti so druge beljakovine vezane na zunanjo celico in se pojavljajo s signali iz okolja, imenovanimi hormoni, encimi ali nevrotransmiterji..

Na primer, v celicah trebušne slinavke, so prebavni encimi pakirani v mehurčkih, ki se izločajo le, ko se odkrije hrana.

Nedavna raziskava je pokazala, da obstajajo alternativne poti za membranske proteine, ki ne gredo skozi aparat Golgi. Vendar pa te poti obvoznice "Nekonvencionalni" so obravnavani v literaturi.

Modeli trgovine z beljakovinami

Obstaja pet modelov za razlago trgovine z beljakovinami v napravi. Prva vključuje promet materiala med stabilnimi oddelki, vsak ima potrebne encime za izpolnitev posebnih funkcij. Drugi model vključuje postopno zorenje rezervoarjev.

Tretji pa predlaga tudi zorenje vreč, vendar z vključitvijo nove komponente: cevni transport. V skladu z modelom so cevi v prometu pomembne v obeh smereh.

Četrti model predlaga, da kompleks deluje kot enota. Peti in zadnji model je najnovejši in trdi, da je kompleks razdeljen na različne oddelke.

Posebne funkcije

V nekaterih vrstah celic ima kompleks Golgi posebne funkcije. Celice trebušne slinavke imajo specializirane strukture za izločanje insulina.

Različni tipi krvi pri ljudeh so primer diferencialnih vzorcev glikozilacije. Ta pojav pojasnjuje prisotnost različnih alelov, ki kodirajo glukotransferazo.

Reference

  1. Cooper, G. M., & Hausman, R. E. (2000). Celica: Molekularni pristop. Sinauer Associates.
  2. Kühnel, W. (2005). Atlas barva citologije in histologije. Ed Panamericana Medical.
  3. Maeda, Y., & Kinoshita, T. (2010). Kislo okolje Golgija je kritično za glikozilacijo in transport. Metode v encimologiji, 480, 495-510.
  4. Munro, S. (2011). Vprašanje in odgovor: Kaj je aparat Golgi in zakaj sprašujemo?. BMC biologija, 9(1), 63.
  5. Rothman, J.E. (1982). Golgijev aparat: vloge za ločene 'cis' in 'trans' oddelke. Recikliranje membran, 120.
  6. Tachikawa, M., & Mochizuki, A. (2017). Golgijev aparat se samodejno organizira v značilno obliko s pomočjo postmitotske dinamike sestave. Zbornik Nacionalne akademije znanosti, 114(20), 5177-5182.
  7. Wang, Y., & Seemann, J. (2011). Golgijeva biogeneza. Cold Spring Harbor perspektive v biologiji, 3(10), a005330.