Golgi aparaadi omadused, funktsioonid ja struktuurid



The Golgi aparaadid, tuntud ka kui Golgi kompleks, see on membraanne rakuline organell, mis on moodustatud koos lamedate vesiiklite komplektiga; Need kotid on sees. Seda leidub mitmesugustes eukarüootides, nagu loomad, taimed ja seened.

See organell vastutab valkude töötlemise, pakendamise, klassifitseerimise, levitamise ja modifitseerimise eest. Lisaks on sellel ka roll lipiidide ja süsivesikute sünteesimisel. Teisest küljest toimub Golgi aparaadi köögiviljades rakuseina komponentide süntees.

Golgi aparaat avastati 1888. aastal, uurides närvirakke; selle avastaja Camillo Golgi võitis Nobeli preemia. Struktuur on tuvastatav hõbedakromaadiga värvimise teel.

Alguses oli organi olemasolu kahtluse alla seadnud aja teadlastele ja nad omistasid Golgi tähelepanekud kasutatavate tehnikate lihtsaid esemeid sisaldavatele toodetele..

Indeks

  • 1 Üldised omadused
  • 2 Struktuur ja koostis
    • 2.1 Struktuurilised erandid
    • 2.2 Golgi kompleksi piirkonnad
  • 3 Funktsioonid
    • 3.1 Membraaniga seotud valkude glükosüülimine
    • 3.2 Lüsosoomidega seotud valkude glükosüülimine
    • 3.3 Lipiidide ja süsivesikute metabolism
    • 3.4 Eksport
    • 3.5 Valguga kaubitsemise mudelid
    • 3.6 Erifunktsioonid
  • 4 Viited

Üldised omadused

Golgi seade on membraani iseloomuga eukarüootne organell. See meenutab mõningaid kottide kotte, kuigi organisatsioon võib erineda sõltuvalt rakutüübist ja organismist. Ta vastutab valkude modifitseerimise eest pärast tõlkimist.

Näiteks võib glükoproteiini moodustamiseks lisada mõningaid süsivesikuid. See toode on pakitud ja jaotatud vajadusel rakutükki, näiteks membraan, lüsosoomid või vakuoolid; seda saab saata ka väljaspool rakku. Samuti osaleb see biomolekulide sünteesil.

Tsütoskelett (täpsemalt aktiin) määrab selle asukoha ja üldiselt paikneb kompleks raku interjööri piirkonnas tuuma ja tsentosoomi lähedal..

Struktuur ja koostis

Kompleksi moodustavad ketaste kujulised kettad, lamedad ja fenestrated, mida nimetatakse Golgia tsisternideks, erineva paksusega.

Need kotid on virnastatud nelja või kuue paagi gruppides. Imetajarakus on üksteisega ühendatud 40 kuni 100 patareid.

Golgi kompleks pakub huvitavat omadust: struktuuri ja funktsiooni osas on polaarsus.

Võite eristada cis-nägu ja trans-nägu. Esimene on seotud valkude sisenemisega ja on lähedal endoplasmaatilisele retikulumile. Teine on väljundpind või toote sekretsioon; Need on moodustatud ühe või kahe torukujulise mahutiga.

Koos selle struktuuriga on transpordisüsteemi moodustavad vesiikulid. Kotid on omavahel ühendatud struktuuris, mis meenutab vööri või kohtumise kuju.

Imetajatel on Golgi kompleks rakkude jagunemise protsesside käigus fragmenteeritud mitmeks vesiikuliks. Vesiikulid liiguvad tütarrakkudesse ja võtavad jälle traditsioonilise kompleksi vormi.

Struktuurilised erandid

Kompleksi organiseerimine ei ole tavaline kõigis organismirühmades. Mõningates rakutüüpides ei ole kompleksi struktureeritud rühmadesse paigutatud tsisternide komplektidena; vastupidi, nad asuvad individuaalselt. Selle organisatsiooni näide on seen Saccharomyces cerevisiae.

Mõnedes ühikulistes organismides, näiteks tokoplasmas või trypanosoom, on teatatud ainult ühe membraani kuhi esinemisest.

Kõik need erandid näitavad, et struktuuride virnastamine ei ole selle funktsiooni täitmiseks hädavajalik, kuigi kottide lähedus muudab transpordiprotsessi palju tõhusamaks.

Samamoodi puuduvad mõned basaalsed eukarüoodid nendest tsisternidest; näiteks seened. Need tõendid toetavad teooriat, et seade ilmus lineaarselt pärast esimest eukarüootidest.

Golgi keerulised piirkonnad

Funktsionaalselt jaguneb Golgi kompleks järgmisteks osadeks: cis-võrk, virnastatud kotid - mis omakorda jagunevad kesk- ja alamkomponendiks - ja trans-võrgustik.

Modifitseeritavad molekulid sisenevad Golgi kompleksisse sama järjekorda järgides (cis-võrk, millele järgneb lõplik väljavool trans-võrgus).

Enamik reaktsioone esineb kõige aktiivsematel aladel: trans- ja poolkomponendid.

Funktsioonid

Golgi kompleksi põhifunktsioon on valkude post-translatsiooniline modifitseerimine tänu nende sees olevatele ensüümidele.

Nende modifikatsioonide hulka kuuluvad glükosüülimisprotsessid (süsivesikute lisamine), fosforüülimine (fosfaatrühma lisamine), sulfaatimine (fosfaatrühma lisamine) ja proteolüüs (valkude lagunemine).

Lisaks on Golgi kompleks seotud konkreetsete biomolekulide sünteesiga. Iga selle funktsiooni kirjeldatakse allpool üksikasjalikult:

Membraaniga seotud valkude glükosüülimine

Valgu modifitseerimine glükoproteiiniks toimub Golgi seadmes. Tüüpiline happeline pH organelle sees on selle protsessi normaalseks toimimiseks äärmiselt oluline.

Golgi aparaadi ja endoplasmaatilise retiikulumi ja lüsosoomide vahel toimub pidev materjalide vahetus. Endoplasmaatilises retiikulumis toimub ka valkude modifitseerimine; need hõlmavad oligosahhariidi lisamist.

Kui need molekulid (N-oligosahhariidid) sisenevad Golgi kompleksisse, saavad nad mitmeid täiendavaid modifikatsioone. Kui nimetatud molekuli sihtmärk on rakust läbi viidud või plasmamembraani vastu võetud, tekivad erilised modifikatsioonid..

Need modifikatsioonid hõlmavad järgmisi etappe: kolme mannoosijäägi kõrvaldamine, N-atsetüülglükoosamiini lisamine, kahe mannoosi kõrvaldamine ja fukoosi, kahe täiendava N-atsetüülglükoosamiini, kolme galaktoosi ja kolme siaalhappe jäägi lisamine.

Lüsosoomidega seotud valkude glükosüülimine

Seevastu lüsosoomidele mõeldud valke modifitseeritakse järgmiselt: mannoseid ei eemaldata esialgse sammuna; selle asemel toimub nende jääkide fosforüülimine. See etapp toimub kompleksi cis piirkonnas.

Järgnevalt elimineeritakse N-atsetüülglükoosamiini rühmad, jättes mannoosid oligosahhariidile lisatud fosfaadiga. Need fosfaadid näitavad, et valk peab olema suunatud lüsosoomidele.

Retseptorid, mis vastutavad nende intratsellulaarse saatusega fosfaatide tuvastamise eest, paiknevad trans-võrgus.

Lipiidide ja süsivesikute metabolism

Glükolipiidide ja sfingomüeliini süntees toimub Golgi kompleksis, kasutades päritolumolekulina tseramiidi (varem sünteesitud endoplasmaatilises retiikulumis). See protsess on vastupidine ülejäänud fosfolipiididele, mis moodustavad plasmamembraani ja mis on saadud glütseroolist.

Sphingomüeliin on sfingolipiidide klass. See on imetajate, eriti närvirakkude membraanide rikkalik komponent, kus nad on müeliinikesta osa..

Pärast sünteesi transporditakse need nende lõplikku asukohta: plasma membraani. Nende polaarpead paiknevad rakupinna väliskülje suunas; neil elementidel on raku tuvastamise protsessides eriline roll.

Taimrakkudes aitab Golgi seade kaasa rakuseina moodustavate polüsahhariidide, täpsemalt hemitselluloosi ja pektiinide sünteesile. Vesikulaarse transpordi abil viiakse need polümeerid raku väljastpoolt.

Taimedes on see etapp otsustava tähtsusega ja umbes 80% retikuliini aktiivsusest on määratud polüsahhariidide sünteesiks. Tegelikult on taimerakkudes teatatud sadadest neist organellidest.

Eksport

Erinevad biomolekulid - valgud, süsivesikud ja lipiidid - kantakse Golgi kompleksile oma mobiilsesse sihtkohta. Proteiinidel on selline "kood", mis vastutab sihtkoha teavitamise eest.

Neid transporditakse rakkudesse, mis lahkuvad ülekandevõrgust ja liiguvad määratud rakukambrisse.

Valke saab viia membraani spetsiifilise konstitutiivse raja kaudu. Sellepärast on plasmamembraani pidevalt lisatud valke ja lipiide. Valgud, mille lõppsihtkoht on Golgi kompleks, jäävad selle juurde.

Lisaks konstitutiivsele rajale seonduvad teised valgud raku välispinnaga ja esinevad keskkonna signaalidest, mida nimetatakse hormoonideks, ensüümideks või neurotransmitteriteks..

Näiteks pankrease rakkudes on seedetrakti ensüümid pakitud vesiikulitesse, mis erituvad ainult siis, kui toit on tuvastatud..

Hiljutised uuringud näitavad, et on olemas alternatiivsed viisid membraanvalkude jaoks, mis ei läbi Golgi seadmeid. Kuid need viisid ümbersõit "Ebatavaline" on käsitletud kirjanduses.

Valguga kaubitsemise mudelid

Valguskaubanduse selgitamiseks seadmes on viis mudelit. Esimene hõlmab materjali liikumist stabiilsete sektsioonide vahel, igaüks omab vajalikke ensüüme spetsiifiliste funktsioonide täitmiseks. Teine mudel hõlmab mahutite küpsemist järk-järgult.

Kolmandas ettepanekus pakutakse ka kottide küpsemist, kuid uue komponendi lisamine: torukujuline transport. Vastavalt mudelile on tubulid mõlemas suunas liikluses olulised.

Neljas mudel teeb ettepaneku, et kompleks toimib üksusena. Viies ja viimane mudel on kõige värskem ja väidab, et kompleks on jagatud erinevateks osadeks.

Erifunktsioonid

Teatud rakutüüpides on Golgi kompleksil spetsiifilised funktsioonid. Pankrease rakkudel on insuliini sekretsiooni spetsiifilised struktuurid.

Inimeste erinevad vere tüübid on näiteks diferentsiaalse glükosüülimismustri näide. See nähtus on seletatav erinevate alleelidega, mis kodeerivad glükotransferaasi.

Viited

  1. Cooper, G. M., & Hausman, R.E.. Rakk: molekulaarne lähenemine. Sinauer Associates.
  2. Kühnel, W. (2005). Tsütoloogia ja histoloogia atlase värv. Ed. Panamericana Medical.
  3. Maeda, Y. & Kinoshita, T. (2010). Golgi happeline keskkond on glükosüleerimise ja transpordi jaoks kriitiline. Meetodid ensüümis, 480, 495-510.
  4. Munro, S. (2011). Q & A: Mis on Golgi seade ja miks me küsime?. BMC bioloogia, 9(1), 63.
  5. Rothman, J.E. (1982). Golgi seade: rollid erinevatele 'cis' and'trans 'sektsioonidele. Membraanide ringlussevõtt, 120.
  6. Tachikawa, M., & Mochizuki, A. (2017). Golgi seade korraldab ise iseloomuliku kuju postmitootilise kokkupaneku dünaamika kaudu. Riikliku Teaduste Akadeemia menetlus, 114(20), 5177-5182.
  7. Wang, Y. & Seemann, J. (2011). Golgi biogenees. Külma kevadise sadama perspektiivid bioloogias, 3(10), a005330.