Echipamente Golgi, funcții și structuri

Aparatul Golgi, cunoscută și sub numele de complexul Golgi, este o organelle celulară membranoasă formată dintr-un set de vezicule plane așezate împreună; Aceste pungi au lichid în interior. Se găsește într-o mare varietate de eucariote, cum ar fi animale, plante și ciuperci.

Această organelle este responsabilă de prelucrarea, ambalarea, clasificarea, distribuția și modificarea proteinelor. În plus, are și un rol în sinteza lipidelor și a carbohidraților. Pe de altă parte, în plantele din aparatul Golgi apare sinteza componentelor peretelui celular.

Aparatul Golgi a fost descoperit în 1888, în timp ce studia celulele nervoase; descoperitorul său, Camillo Golgi, a câștigat Premiul Nobel. Structura este detectabilă prin colorarea cu cromat de argint.

La început, existența organului a fost îndoielnică pentru oamenii de știință ai timpului și au atribuit observațiile lui Golgi produselor artefacte simple ale tehnicilor folosite.

index

• 1 Caracteristici generale
• 2 Structura și compoziția
  • 2.1 Excepții structurale
  • 2.2 Regiunile complexului Golgi
• 3 Funcții
  • 3.1 Glicozilarea proteinelor legate de membrană
  • 3.2 Glicozilarea proteinelor legate de lizozomi
  • 3.3 Metabolismul lipidelor și al carbohidraților
  • 3.4 Exportarea
  • 3.5 Modele de trafic de proteine
  • 3.6 Funcții speciale
• 4 Referințe

Caracteristici generale

Aparatul Golgi este o organelle eucariote de natură membranoasă. Se aseamănă cu niște saci în grămezi, deși organizația poate varia în funcție de tipul celulei și de organism. Este responsabil pentru modificarea proteinelor după traducere.

De exemplu, unii carbohidrați pot fi adăugați pentru a forma o glicoproteină. Acest produs este ambalat și distribuit în compartimentul celular acolo unde este necesar, cum ar fi membrana, lizozomii sau vacuolele; poate fi trimis și în afara celulei. De asemenea, participă la sinteza biomoleculelor.

Citozelul (în mod specific actina) determină localizarea acestuia și, în general, complexul este situat într-o zonă a interiorului celulei, în apropierea nucleului și a centrozomului.

Structura și compoziția

Complexul este constituit dintr-un set de discuri sub formă de discuri, plat și fenestrat, numite cisterne Golgian, cu o grosime variabilă.

Aceste pungi sunt stivuite, în grupuri de patru sau șase tancuri. Într-o celulă de mamifere se află între 40 și 100 de baterii conectate împreună.

Complexul Golgi prezintă o caracteristică interesantă: există o polaritate atât în ​​ceea ce privește structura, cât și funcția.

Puteți distinge între fața cis și fața trans. Primul este legat de intrarea proteinelor și este aproape de reticulul endoplasmatic. A doua este fața de ieșire sau secreția produsului; ele sunt formate din una sau două rezervoare care au o formă tubulară.

Împreună cu această structură sunt veziculele care alcătuiesc sistemul de transport. Grupele de saci sunt îmbinate într-o structură care seamănă cu forma unui arc sau a unei întâlniri.

La mamifere, complexul Golgi este fragmentat în câteva vezicule în timpul proceselor de diviziune celulară. Veziculele trec la celulele fiice și din nou iau forma tradițională a complexului.

Excepții structurale

Organizarea complexului nu este obișnuită în toate grupele de organisme. În unele tipuri de celule, complexul nu este structurat ca seturi de cisterne stivuite în grupuri; invers, ele sunt situate individual. Un exemplu al acestei organizații este ciuperca Saccharomyces cerevisiae.

În unele organisme unicelulare, cum ar fi toxoplasma sau tripanosom, a fost raportată prezența unei singure grămezi membranoși.

Toate aceste excepții indică faptul că stivuirea structurilor nu este esențială pentru a-și îndeplini funcția, deși apropierea dintre pungi face procesul de transport mult mai eficient.

În același mod, unele eucariote bazale nu dispun de aceste cisterne; de exemplu, fungi. Această dovadă susține teoria că dispozitivul a apărut într-o linie după primii eucariote.

Regiunile complexului Golgi

Funcțional, complexul Golgi este împărțit în următoarele compartimente: rețeaua cis, sacii stivuiți - care sunt divizați la rândul lor în mijlocul și trans-subcompartimentul și în rețeaua trans.

Modulele care vor fi modificate intră în complexul Golgi în urma aceleiași ordini (rețeaua cis, urmată de subcompariile care urmează să fie excretate în rețeaua trans).

Cele mai multe reacții apar în zonele cele mai active: subcompartițiile trans și mijlocii.

funcții

Funcția principală a complexului Golgi este modificarea post-translațională a proteinelor datorită enzimelor pe care le au în interior.

Aceste modificări includ procesele de glicozilare (adaos de carbohidrați), fosforilarea (adăugarea unei grupări fosfat), sulfarea (adăugarea unei grupări fosfat) și proteoliza (degradarea proteinelor).

În plus, complexul Golgi este implicat în sinteza biomoleculelor specifice.Următoarele descrie în detaliu fiecare dintre funcțiile sale:

Glicozilarea proteinelor legate de membrană

Modificarea unei proteine ​​la o glicoproteină apare în aparatul Golgi. PH-ul acidic tipic din organelle este esențial pentru ca acest proces să apară în mod normal.

Există un schimb constant de materiale între aparatul Golgi și reticulul endoplasmatic și lizozomii. În reticulul endoplasmic, proteinele suferă de asemenea modificări; acestea includ adăugarea unei oligozaharide.

Când aceste molecule (N-oligozaharide) intră în complexul Golgi, ele primesc o serie de modificări suplimentare. Dacă soarta respectivei molecule trebuie realizată din celulă sau primită în membrana plasmatică, apar modificări speciale.

Aceste modificări includ următoarele etape: eliminarea trei reziduuri de manoză, adăugarea de N-acetilglucozamină, eliminând doi manoză și fucoză plus, alte două N-acetilglucozamină, galactoză trei și trei resturi de acid sialic.

Glicozilarea proteinelor legate de lizozomi

In contrast, proteinele care tinta lizozomi sunt modificate după cum urmează: nu există nici îndepărtarea manoza ca un prim pas; în schimb, apare fosforilarea acestor reziduuri. Acest pas are loc în regiunea cis a complexului.

Apoi, grupările N-acetilglucozamină sunt eliminate, lăsând manozii cu fosfatul adăugat în oligozaharidă. Aceste fosfați indică faptul că proteina trebuie să vizeze în mod specific lizozomii.

Receptorii responsabili de recunoașterea fosfaturilor care indică soarta lor intracelulară sunt localizați în rețeaua trans.

Metabolizarea lipidelor și a carbohidraților

In Golgi glicolipide sinteza complexă și sfingomielina apare, folosind ca molecula părinte ceramide (sintetizat anterior în reticulul endoplasmatic). Acest proces este contrar restului fosfolipidelor care alcătuiesc membrana plasmatică, care sunt derivate din glicerol.

Sphingomyelinul este o clasă de sfingolipid. Este o componentă abundentă a membranelor mamiferelor, în special a celulelor nervoase, în care fac parte din teaca mielinei.

După sinteza lor, ele sunt transportate la locația lor finală: membrana plasmatică. Capurile lor polare sunt situate spre exteriorul suprafeței celulare; Aceste elemente au un rol specific în procesele de recunoaștere celulară.

În celulele vegetale, aparatul Golgi contribuie la sinteza polizaharide care alcătuiesc peretele celular, în special Semiceluloza și pectine. Prin intermediul transportului vezicular, acești polimeri sunt scosi din celulă.

În plante, acest pas este crucial și aproximativ 80% din activitatea reticulului este atribuită sintezei polizaharidelor. De fapt, sute de organe au fost raportate în celulele plantei.

export

Diferitele biomolecule - proteine, carbohidrați și lipide - sunt transferate către destinațiile lor celulare de către complexul Golgi. Proteinele au un fel de "cod" care este responsabil pentru informarea destinației din care face parte.

Acestea sunt transportate în vezicule care părăsesc rețeaua trans și se deplasează în compartimentul celulelor determinate.

Proteinele pot fi transportate în membrană printr-o cale constitutivă specifică. De aceea există o încorporare continuă a proteinelor și lipidelor în membrana plasmatică. Proteinele a căror destinație finală este complexul Golgi sunt reținute de acesta.

In plus fata de calea constitutivă, alte proteine ​​sunt destinate în exteriorul celulei și de semnale de mediu, hormoni au loc de apel, enzime sau neurotransmițători.

De exemplu, în celulele pancreatice, enzimele digestive sunt ambalate în vezicule care sunt numai secretate atunci când se detectează alimentele.

Studiile recente relevă existența căilor alternative pentru proteinele membranare care nu trec prin aparatul Golgi. Cu toate acestea, aceste căi by-pass "Neconvenționale" sunt dezbătute în literatură.

Modele de trafic de proteine

Există cinci modele care explică traficul de proteine ​​în dispozitiv. Primul implică traficul de materiale între compartimentele stabile, fiecare având enzimele necesare pentru a îndeplini anumite funcții. Al doilea model implică maturarea rezervoarelor progresiv.

Al treilea propune, de asemenea, maturarea saci, dar cu adăugarea unei noi componente: transportul tubular. Conform modelului, tuburile sunt importante în trafic în ambele direcții.

Al patrulea model propune ca complexul să funcționeze ca o unitate. Cel de-al cincilea și ultimul model este cel mai recent și susține că complexul este împărțit în compartimente diferite.

Funcții speciale

În anumite tipuri de celule, complexul Golgi are funcții specifice. Celulele pancreasului au structuri specializate pentru secreția de insulină.

Diferitele tipuri de sânge la om reprezintă un exemplu de modele de glicozilare diferențiată. Acest fenomen se explică prin prezența alelelor diferite care codifică glucotransferaza.

referințe

1. Cooper, G. M., & Hausman, R. E. (2000). Celula: abordare moleculară. Sinauer Associates.
2. Kühnel, W. (2005). Culoare citologie și atlas de histologie. Ed. Panamericana Medical.
3. Maeda, Y., & Kinoshita, T. (2010). Mediul acid al Golgi este critic pentru glicozilare și transport. Metode în enzimologie, 480, 495-510.
4. Munro, S. (2011). Întrebări și răspunsuri: Care este aparatul Golgi și de ce întrebăm? BMC biologie, 9(1), 63.
5. Rothman, J. E. (1982). Aparatul Golgi: roluri pentru compartimentele distincte "cis" și "netrans". Reciclarea membranelor, 120.
6. Tachikawa, M., & Mochizuki, A. (2017). Aparatul Golgi se autoorganizează în forma caracteristică prin dinamica reasamblării postmitotice. Proceedings ale Academiei Naționale de Științe, 114(20), 5177-5182.
7. Wang, Y., & Seemann, J. (2011). Golgi biogeneza. Perspective Cold Spring Harbor în biologie, 3(10), a005330.