Vlastnosti Golgiho aparátu, funkce a struktury



Golgiho aparát, také známý jako Golgiho komplex, je to membránová buněčná organela tvořená sadou plochých váčků naskládaných dohromady; Tyto sáčky mají tekutinu uvnitř. Nachází se ve velkém množství eukaryot, jako jsou zvířata, rostliny a houby.

Tato organela je zodpovědná za zpracování, balení, klasifikaci, distribuci a modifikaci proteinů. Kromě toho má také úlohu při syntéze lipidů a sacharidů. Na druhé straně v zelenině v Golgiho aparátu dochází k syntéze složek buněčné stěny.

Golgiho aparát byl objeven v roce 1888 při studiu nervových buněk; jeho objevitel, Camillo Golgi, získal Nobelovu cenu. Struktura je detekovatelná barvením chromátem stříbrným.

Zpočátku existenci varhan byla pochybná pro vědce té doby a přisuzovali pozorování Golgiho jednoduchým artefaktům produktů používaných technik.

Index

  • 1 Obecné charakteristiky
  • 2 Struktura a složení
    • 2.1 Strukturální výjimky
    • 2.2 Oblasti komplexu Golgi
  • 3 Funkce
    • 3.1 Glykosylace proteinů vázaných na membránu
    • 3.2 Glykosylace proteinů vázaných na lysosomy
    • 3.3 Metabolismus lipidů a sacharidů
    • 3.4 Vývoz
    • 3.5 Modely přenosu proteinů
    • 3.6 Speciální funkce
  • 4 Odkazy

Obecné vlastnosti

Golgiho aparát je eukaryotická organela membránové povahy. Připomíná některé pytle v hromadách, i když se organizace může lišit v závislosti na typu buňky a organismu. Je zodpovědný za modifikaci proteinů po translaci.

Například může být přidán nějaký sacharid za vzniku glykoproteinu. Tento produkt je zabalen a distribuován do buněčného prostoru, kde je požadován, jako je membrána, lysozomy nebo vakuoly; může být také odeslána mimo buňku. Podílí se také na syntéze biomolekul.

Cytoskeleton (specificky aktin) určuje jeho umístění, a obecně komplex je lokalizován v oblasti vnitřku buňky blízko jádra a centrosome \ t.

Struktura a složení

Komplex je tvořen sadou disků v podobě disků, plochých a fenestrovaných, nazývaných Golgianovy cisterny, s proměnnou tloušťkou.

Tyto tašky jsou stohovány ve skupinách po čtyřech nebo šesti nádržích. V savčí buňce můžete najít mezi 40 a 100 navzájem propojenými bateriemi.

Golgiho komplex představuje zajímavou vlastnost: je zde polarita z hlediska struktury a funkce.

Můžete rozlišovat mezi cis tváří a trans tváří. První se týká vstupu proteinů a je blízký endoplazmatickému retikulu. Druhá je výstupní plocha nebo sekrece produktu; Jsou tvořeny jednou nebo dvěma nádržemi, které mají trubkovitý tvar.

Spolu s touto strukturou jsou vesikuly, které tvoří dopravní systém. Hromada pytlů je spojena ve struktuře, která připomíná tvar luku nebo schůzky.

U savců je Golgiho komplex během procesů buněčného dělení fragmentován do několika vesikulů. Vesikuly přecházejí do dceřiných buněk a opět berou tradiční formu komplexu.

Strukturální výjimky

Organizace komplexu není běžná ve všech skupinách organismů. V některých typech buněk není komplex strukturován jako sady cisteren naskládaných do skupin; naopak, jsou umístěny individuálně. Příkladem této organizace je houba Saccharomyces cerevisiae.

V některých jednobuněčných organismech, jako je toxoplazma nebo trypanosom, přítomnost pouze jedné membránové hromady byla hlášena.

Všechny tyto výjimky naznačují, že stohování konstrukcí není nezbytné pro splnění jeho funkce, ačkoli blízkost pytlů činí přepravní proces mnohem efektivnějším..

Stejným způsobem některé bazální eukaryoty nemají tyto cisterny; například houby. Tento důkaz podporuje teorii, že přístroj se objevil v rodové linii po prvních eukaryotech.

Komplexní regiony Golgi

Funkčně je Golgiho komplex rozdělen na následující oddíly: cis síť, skládané pytle - které jsou dále rozděleny na střední a transkompartment - a trans síť.

Molekuly, které budou modifikovány, vstoupí do Golgiho komplexu po stejném pořadí (síť cis, následované subkomparty, které budou nakonec vyloučeny v trans síti).

Většina reakcí se vyskytuje v nejaktivnějších oblastech: subkomparty trans a half.

Funkce

Hlavní funkcí Golgiho komplexu je posttranslační modifikace proteinů díky enzymům, které mají uvnitř.

Tyto modifikace zahrnují glykosylační procesy (přidání sacharidů), fosforylaci (přidání fosfátové skupiny), sulfataci (přidání fosfátové skupiny) a proteolýzu (degradace proteinů)..

Kromě toho se komplex Golgi podílí na syntéze specifických biomolekul. Každá z jeho funkcí je podrobně popsána níže:

Glykosylace proteinů vázaných na membránu

Modifikace proteinu na glykoprotein probíhá v Golgiho aparátu. Typické kyselé pH uvnitř organely je kritické pro to, aby tento proces probíhal normálně.

Mezi Golgiho aparátem a endoplazmatickým retikulem a lysozomy dochází ke stálé výměně materiálů. V endoplazmatickém retikulu proteiny také podléhají modifikacím; tyto zahrnují přidání oligosacharidu.

Když tyto molekuly (N-oligosacharidy) vstoupí do Golgiho komplexu, dostanou řadu dalších modifikací. Má-li se cíl uvedené molekuly provést z buňky nebo přijmout v plazmatické membráně, dochází ke speciálním modifikacím..

Tyto modifikace zahrnují následující kroky: eliminaci tří manózových zbytků, přidání N-acetylglukosaminu, eliminaci dvou manóz a přidání fukózy, dvou dalších N-acetylglukosaminu, tří galaktóz a tří zbytků kyseliny sialové.

Glykosylace proteinů vázaných na lysosomy

Naproti tomu proteiny, které jsou určeny pro lysosomy, jsou modifikovány následujícím způsobem: jako výchozí krok není odstraněna manóza; místo toho dochází k fosforylaci těchto zbytků. K tomuto kroku dochází v cis oblasti komplexu.

Dále se N-acetylglukosaminové skupiny eliminují a zanechávají manózy fosfátem přidaným v oligosacharidu. Tyto fosfáty ukazují, že protein musí být specificky zaměřen na lysosomy.

Receptory, které jsou zodpovědné za rozpoznávání fosfátů, které indikují jejich intracelulární osud, jsou umístěny v trans síti.

Metabolismus lipidů a sacharidů

Syntéza glykolipidů a sfingomyelinu se vyskytuje v Golgiho komplexu za použití ceramidu jako výchozí molekuly (dříve syntetizované v endoplazmatickém retikulu). Tento proces je v rozporu se zbytkem fosfolipidů, které tvoří plazmatickou membránu, které jsou odvozeny od glycerolu.

Sfingomyelin je třída sfingolipidů. Je to hojná složka membrán savců, zejména nervových buněk, kde jsou součástí myelinového pochvy..

Po jejich syntéze jsou transportovány do svého konečného umístění: plazmatické membrány. Jejich polární hlavy jsou umístěny směrem ven z buněčného povrchu; tyto elementy mají specifickou úlohu v buněčných rozpoznávacích procesech.

V rostlinných buňkách přispívá Golgiho aparát k syntéze polysacharidů, které tvoří buněčnou stěnu, konkrétně hemicelulózu a pektiny. Pomocí vezikulárního transportu se tyto polymery odvádějí na vnější stranu buňky.

V rostlinách je tento krok klíčový a přibližně 80% aktivity retikula je určeno pro syntézu polysacharidů. Ve skutečnosti byly v rostlinných buňkách hlášeny stovky těchto organel.

Export

Různé biomolekuly - proteiny, sacharidy a lipidy - jsou přeneseny do svých buněčných destinací Golgiho komplexem. Bílkoviny mají jakýsi "kód", který je zodpovědný za informování cílového místa, ke kterému náleží.

Jsou transportovány ve váčcích, které opouštějí trans-síť a přesouvají se do určeného buněčného prostoru.

Proteiny mohou být přeneseny na membránu specifickou konstitutivní cestou. Proto dochází k plynulému zabudování proteinů a lipidů do plazmatické membrány. Proteiny, jejichž konečným cílem je Golgiho komplex, jsou tímto zachovány.

Kromě konstitutivní cesty jsou na proteiny navázány další proteiny a vyskytují se signály z prostředí, zvaného hormony, enzymy nebo neurotransmitery..

Například v pankreatických buňkách jsou trávicí enzymy baleny do váčků, které jsou vylučovány pouze při detekci potravy..

Nedávný výzkum uvádí existenci alternativních cest pro membránové proteiny, které neprocházejí Golgiho aparátem. Tyto cesty bypass "Netradiční" jsou diskutovány v literatuře.

Modely přenosu proteinů

Existuje pět modelů pro vysvětlení přenosu proteinů v zařízení. První zahrnuje provoz materiálu mezi stabilními odděleními, z nichž každý má potřebné enzymy pro splnění specifických funkcí. Druhý model zahrnuje postupné zrání nádrží.

Třetí z nich také navrhuje zrání pytlů, ale začlenění nové součásti: trubkový transport. Podle modelu jsou tubuly důležité v provozu v obou směrech.

Čtvrtý model navrhuje, aby komplex fungoval jako celek. Pátý a poslední model je nejaktuálnější a tvrdí, že komplex je rozdělen do různých oddílů.

Speciální funkce

V určitých typech buněk má Golgiho komplex specifické funkce. Buňky slinivky mají specializované struktury pro sekreci inzulínu.

Různé typy krve u lidí jsou příkladem diferenciálních vzorců glykosylace. Tento jev je vysvětlen přítomností různých alel, které kódují glucotransferázu.

Odkazy

  1. Cooper, G.M., & Hausman, R.E. (2000). Buňka: Molekulární přístup. Sinauer Associates.
  2. Kühnel, W. (2005). Atlasová barva cytologie a histologie. Panamericana Medical.
  3. Maeda, Y., & Kinoshita, T. (2010). Kyslé prostředí Golgiho je kritické pro glykosylaci a transport. Metody v enzymologii, 480, 495-510.
  4. Munro, S. (2011). Q & A: Co je Golgiho aparát a proč se ptáme?. Biologie BMC, 9(1), 63.
  5. Rothman, J. E. (1982). Golgiho aparát: role pro oddělené 'a' trans 'kompartmenty. Recyklace membrán, 120.
  6. Tachikawa, M., & Mochizuki, A. (2017). Golgiho aparát se samo organizuje do charakteristického tvaru pomocí dynamiky postmitotického opětovného sestavení. Sborník Národní akademie věd, 114(20), 5177-5182.
  7. Wang, Y., & Seemann, J. (2011). Golgiho biogeneze. Cold Spring Harbor perspektivy v biologii, 3(10), a005330.