Аппараты Гольджи Особенности, функции и структуры



Аппарат Гольджи, также известный как комплекс Гольджи, это мембранная клеточная органелла, образованная набором плоских везикул, сложенных вместе; У этих сумок есть жидкость внутри. Это найдено в большом разнообразии эукариот, таких как животные, растения и грибы.

Эта органелла отвечает за обработку, упаковку, классификацию, распределение и модификацию белков. Кроме того, он также играет роль в синтезе липидов и углеводов. С другой стороны, у овощей в аппарате Гольджи происходит синтез компонентов клеточной стенки.

Аппарат Гольджи был открыт в 1888 году при изучении нервных клеток; его первооткрыватель Камилло Гольджи получил Нобелевскую премию. Структура определяется путем окрашивания хроматом серебра.

Вначале существование органа было сомнительным для ученых того времени, и они приписали наблюдения Гольджи простым продуктам артефактов использованных методов..

индекс

  • 1 Общая характеристика
  • 2 Структура и состав
    • 2.1 Структурные исключения
    • 2.2 Регионы комплекса Гольджи
  • 3 функции
    • 3.1 Гликозилирование белков, связанных с мембраной
    • 3.2 Гликозилирование белков, связанных с лизосомами
    • 3.3 Липидный и углеводный обмен
    • 3.4 Экспорт
    • 3.5 Модели оборота белков
    • 3.6 Специальные функции
  • 4 Ссылки

Общие характеристики

Аппарат Гольджи представляет собой эукариотическую органеллу перепончатой ​​природы. Это напоминает некоторые мешки в кучах, хотя организация может варьироваться в зависимости от типа клеток и организма. Он отвечает за модификацию белков после трансляции.

Например, некоторые углеводы могут быть добавлены для образования гликопротеина. Этот продукт упаковывается и распределяется в клеточный отсек, где это необходимо, например, на мембрану, лизосомы или вакуоли; его также можно отправить за пределы клетки. Он также участвует в синтезе биомолекул.

Цитоскелет (в частности, актин) определяет его местоположение, и, как правило, комплекс располагается в области внутреннего пространства клетки вблизи ядра и центросомы..

Структура и состав

Комплекс состоит из набора дисков в форме дисков, плоских и изогнутых, называемых цистернами Гольджи, переменной толщины..

Эти сумки сложены в группы по четыре или шесть танков. В клетке млекопитающего вы можете найти от 40 до 100 батарей, соединенных друг с другом.

Комплекс Гольджи представляет интересную особенность: есть полярность с точки зрения структуры, а также функции.

Вы можете различить цис-грань и транс-грань. Первый связан с проникновением белков и близок к эндоплазматической сети. Вторым является выходное лицо или продукт секреции; Они образованы одним или двумя резервуарами, которые имеют трубчатую форму.

Наряду с этой структурой везикулы, которые составляют транспортную систему. Груды мешков объединены в структуру, которая напоминает форму лука или встречи.

У млекопитающих комплекс Гольджи фрагментируется на несколько пузырьков в процессе деления клеток. Везикулы переходят в дочерние клетки и снова принимают традиционную форму комплекса.

Структурные исключения

Организация комплекса распространена не во всех группах организмов. В некоторых типах клеток комплекс не структурирован как наборы цистерн, уложенных в группы; и наоборот, они расположены индивидуально. Примером этой организации является грибок Saccharomyces cerevisiae.

В некоторых одноклеточных организмах, таких как токсоплазма или трипаносома, сообщалось о наличии только одной перепончатой ​​ворса.

Все эти исключения указывают на то, что укладка конструкций не обязательна для выполнения ее функции, хотя близость между пакетами делает процесс транспортировки намного более эффективным..

Точно так же у некоторых базальных эукариот эти цистерны отсутствуют; например, грибы. Это свидетельство подтверждает теорию, что устройство появилось в родословной после первых эукариот.

Гольджи сложные регионы

Функционально комплекс Гольджи разделен на следующие части: сеть цис, сложенные мешки, которые, в свою очередь, делятся на средний и транс-субкомпартмент, и сеть транс..

Молекулы, которые будут модифицированы, поступают в комплекс Гольджи в том же порядке (цис-сеть, а затем субкомпартменты, которые окончательно выводятся в транс-сеть).

Большая часть реакций происходит в наиболее активных областях: транс и половина подотделов.

функции

Основная функция комплекса Гольджи - посттрансляционная модификация белков благодаря ферментам, которыми они обладают внутри.

Эти модификации включают процессы гликозилирования (добавление углеводов), фосфорилирование (добавление фосфатной группы), сульфатирование (добавление фосфатной группы) и протеолиз (разложение белков).

Кроме того, комплекс Гольджи участвует в синтезе специфических биомолекул. Каждая из его функций подробно описана ниже:

Гликозилирование белков, связанных с мембраной

Модификация белка в гликопротеин происходит в аппарате Гольджи. Типичный кислотный pH внутри органеллы является критическим для нормального процесса.

Между аппаратом Гольджи и эндоплазматическим ретикулумом и лизосомами происходит постоянный обмен веществами. В эндоплазматической сети белки также претерпевают модификации; они включают добавление олигосахарида.

Когда эти молекулы (N-олигосахариды) попадают в комплекс Гольджи, они получают ряд дополнительных модификаций. Если назначение указанной молекулы должно осуществляться из клетки или поступать в плазматическую мембрану, происходят специальные модификации..

Эти модификации включают следующие этапы: удаление трех остатков маннозы, добавление N-ацетилглюкозамина, удаление двух манноз и добавление фукозы, два дополнительных N-ацетилглюкозамина, три галактозы и три остатка сиаловой кислоты..

Гликозилирование белков, связанных с лизосомами

Напротив, белки, предназначенные для лизосом, модифицируются следующим образом: удаление манноза не является начальной стадией; вместо этого происходит фосфорилирование этих остатков. Этот шаг происходит в цис-области комплекса.

Затем группы N-ацетилглюкозамина удаляют, оставляя маннозы с добавленным фосфатом в олигосахариде. Эти фосфаты указывают на то, что белок должен быть нацелен конкретно на лизосомы.

Рецепторы, которые отвечают за распознавание фосфатов, которые указывают на их внутриклеточную судьбу, находятся в транс-сети.

Метаболизм липидов и углеводов

Синтез гликолипидов и сфингомиелина происходит в комплексе Гольджи с использованием церамида в качестве исходной молекулы (ранее синтезированной в эндоплазматической сети). Этот процесс противоречит остальным фосфолипидам, которые составляют плазматическую мембрану, которые являются производными глицерина.

Сфингомиелин - это класс сфинголипидов. Это богатый компонент мембран млекопитающих, особенно нервных клеток, где они являются частью миелиновой оболочки..

После их синтеза они транспортируются в конечное местоположение: плазматическую мембрану. Их полярные головы расположены к внешней стороне клеточной поверхности; эти элементы играют специфическую роль в процессах распознавания клеток.

В растительных клетках аппарат Гольджи способствует синтезу полисахаридов, которые составляют клеточную стенку, в частности гемицеллюлозы и пектинов. Посредством везикулярного транспорта эти полимеры выводятся за пределы клетки.

У растений этот шаг является критическим, и приблизительно 80% активности ретикулума отводится синтезу полисахаридов. На самом деле, в клетках растений сообщалось о сотнях этих органелл.

экспорт

Различные биомолекулы - белки, углеводы и липиды - передаются в их клеточные места назначения комплексом Гольджи. Белки имеют своего рода «код», который отвечает за информирование места назначения, к которому он принадлежит.

Они транспортируются в пузырьках, которые выходят из транс-сети и перемещаются в определенный клеточный отсек..

Белки могут быть перенесены на мембрану определенным конститутивным путем. Вот почему происходит постоянное включение белков и липидов в плазматическую мембрану. Белки, конечным назначением которых является комплекс Гольджи, сохраняются этим.

В дополнение к конститутивному пути, другие белки связаны с внешней стороной клетки и происходят от сигналов окружающей среды, называемых гормонами, ферментами или нейротрансмиттерами..

Например, в клетках поджелудочной железы пищеварительные ферменты упакованы в пузырьки, которые выделяются только при обнаружении пищи.

Недавние исследования сообщают о существовании альтернативных путей для мембранных белков, которые не проходят через аппарат Гольджи. Тем не менее, эти пути байпас «Нетрадиционные» обсуждаются в литературе.

Модели оборота белков

Существует пять моделей для объяснения трафика белка в устройстве. Первый включает в себя движение материала между стабильными отсеками, каждый из которых обладает необходимыми ферментами для выполнения определенных функций. Вторая модель предполагает постепенное созревание танков.

Третий также предлагает созревание мешков, но с включением нового компонента: трубчатый транспорт. Согласно модели, трубочки важны для движения в обоих направлениях..

Четвертая модель предполагает, что комплекс работает как единое целое. Пятая и последняя модель является самой последней и утверждает, что комплекс разделен на разные отсеки.

Специальные функции

В определенных типах клеток комплекс Гольджи имеет специфические функции. Клетки поджелудочной железы имеют специализированные структуры для секреции инсулина.

Различные типы крови у людей являются примером различных моделей гликозилирования. Это явление объясняется наличием различных аллелей, кодирующих глюкотрансферазу..

ссылки

  1. Купер Дж. М. и Хаусман Р. Э. (2000). Клетка: Молекулярный подход. Sinauer Associates.
  2. Kühnel, W. (2005). Атлас окраски цитологии и гистологии. Ed. Panamericana Medical.
  3. Maeda Y. & Kinoshita T. (2010). Кислая среда Гольджи имеет решающее значение для гликозилирования и транспорта. Методы энзимологии, 480, 495-510.
  4. Munro S. (2011). Q & A: Что такое аппарат Гольджи и почему мы спрашиваем?. BMC биология, 9(1), 63.
  5. Ротман, Дж. Э. (1982). Аппарат Гольджи: роли для отдельных «цис» и «транс» отсеков. Мембранная переработка, 120.
  6. Tachikawa, M. & Mochizuki, A. (2017). Аппарат Гольджи самоорганизуется в характерную форму с помощью динамики постмитотической сборки. Известия Национальной академии наук, 114(20), 5177-5182.
  7. Wang Y. & Seemann J. (2011). Гольджи биогенез. Перспективы Колд Спринг Харбор в биологии, 3(10), a005330.