Συσκευές Χαρακτηριστικά, Λειτουργίες και Δομές



Το Συσκευές Golgi, επίσης γνωστό ως το σύμπλεγμα Golgi, είναι ένα μεμβρανώδες κυτταρικό οργανίδιο που σχηματίζεται από ένα σύνολο επίπεδων κυστιδίων που στοιβάζονται μαζί. Αυτοί οι σάκοι έχουν εσωτερικό υγρό. Βρίσκεται σε μια μεγάλη ποικιλία ευκαρυωτικών, όπως τα ζώα, τα φυτά και οι μύκητες.

Το οργανίδιο αυτό είναι υπεύθυνο για την επεξεργασία, τη συσκευασία, την ταξινόμηση, τη διανομή και την τροποποίηση πρωτεϊνών. Επιπλέον, έχει επίσης ρόλο στη σύνθεση λιπιδίων και υδατανθράκων. Από την άλλη πλευρά, στα λαχανικά της συσκευής Golgi συμβαίνει η σύνθεση των συστατικών του κυτταρικού τοιχώματος.

Η συσκευή Golgi ανακαλύφθηκε το 1888, μελετώντας τα νευρικά κύτταρα. ο αποκαλυπτικός του, Camillo Golgi, κέρδισε το βραβείο Νόμπελ. Η δομή είναι ανιχνεύσιμη με χρώση με χρωμικό άργυρο.

Αρχικά η ύπαρξη του οργάνου ήταν αμφίβολη για τους επιστήμονες της εποχής και αποδίδουν τις παρατηρήσεις του Golgi σε απλά προϊόντα αντικειμένων των χρησιμοποιούμενων τεχνικών.

Ευρετήριο

  • 1 Γενικά χαρακτηριστικά
  • 2 Δομή και σύνθεση
    • 2.1 Διαρθρωτικές εξαιρέσεις
    • 2.2 Περιφέρειες του συγκροτήματος Golgi
  • 3 Λειτουργίες
    • 3.1 Γλυκοζυλίωση πρωτεϊνών δεσμευμένων στη μεμβράνη
    • 3.2 Γλυκοζυλίωση πρωτεϊνών που συνδέονται με λυσοσώματα
    • 3.3 Μεταβολισμός λιπιδίων και υδατανθράκων
    • 3.4 Εξαγωγή
    • 3.5 Μοντέλα διακίνησης πρωτεϊνών
    • 3.6 Ειδικές λειτουργίες
  • 4 Αναφορές

Γενικά χαρακτηριστικά

Η συσκευή Golgi είναι ένα ευκαρυωτικό οργανίδιο μεμβρανώδους φύσης. Μοιάζει με μερικούς σάκους σε σωρούς, αν και η οργάνωση μπορεί να ποικίλει ανάλογα με τον τύπο κυττάρου και τον οργανισμό. Είναι υπεύθυνη για την τροποποίηση των πρωτεϊνών μετά την μετάφραση.

Για παράδειγμα, κάποιοι υδατάνθρακες μπορούν να προστεθούν για να σχηματίσουν μια γλυκοπρωτεΐνη. Το προϊόν αυτό συσκευάζεται και διανέμεται στο διαμέρισμα των κυττάρων όπου απαιτείται, όπως η μεμβράνη, τα λυσοσώματα ή τα κενοτόπια. Μπορεί επίσης να αποστέλλεται έξω από το κελί. Συμμετέχει επίσης στη σύνθεση βιομορίων.

Ο κυτταροσκελετός (συγκεκριμένα η ακτίνη) καθορίζει τη θέση του και γενικά το σύμπλεγμα βρίσκεται σε μια περιοχή του εσωτερικού του κυττάρου πλησίον του πυρήνα και του κεντροσωματίου.

Δομή και σύνθεση

Το σύμπλεγμα αποτελείται από ένα σύνολο δίσκων με τη μορφή δίσκων, επίπεδων και φανερωμένων, που ονομάζονται γολέζικες δεξαμενές, με μεταβλητό πάχος.

Αυτές οι σακούλες στοιβάζονται, σε ομάδες τεσσάρων ή έξι δεξαμενών. Σε μια κυψέλη θηλαστικών υπάρχουν μεταξύ 40 και 100 μπαταρίες συνδεδεμένες μεταξύ τους.

Το σύμπλεγμα Golgi παρουσιάζει ένα ενδιαφέρον χαρακτηριστικό: υπάρχει πολικότητα από την άποψη της δομής και της λειτουργίας.

Μπορείτε να διακρίνετε μεταξύ του cis προσώπου και του trans προσώπου. Το πρώτο σχετίζεται με την είσοδο πρωτεϊνών και είναι κοντά στο ενδοπλασματικό δίκτυο. Η δεύτερη είναι η επιφάνεια εξόδου ή η έκκριση του προϊόντος. Αποτελούνται από μία ή δύο δεξαμενές που έχουν σωληνωτό σχήμα.

Μαζί με αυτή τη δομή υπάρχουν κυστίδια που αποτελούν το σύστημα μεταφοράς. Οι σωροί σάκων ενώνονται σε μια δομή που θυμίζει το σχήμα ενός τόξου ή ενός ραντεβού.

Στα θηλαστικά, το σύμπλεγμα Golgi κατακερματίζεται σε διάφορα κυστίδια κατά τη διάρκεια των διαδικασιών της κυτταρικής διαίρεσης. Τα κυστίδια περνούν στα θυγατρικά κύτταρα και παίρνουν και πάλι την παραδοσιακή μορφή του συγκροτήματος.

Διαρθρωτικές εξαιρέσεις

Η οργάνωση του συγκροτήματος δεν είναι κοινή σε όλες τις ομάδες οργανισμών. Σε ορισμένους κυτταρικούς τύπους το σύμπλεγμα δεν είναι δομημένο ως σύνολα δεξαμενών στοιβαγμένων σε ομάδες. αντίθετα, βρίσκονται χωριστά. Ένα παράδειγμα αυτής της οργάνωσης είναι ο μύκητας Saccharomyces cerevisiae.

Σε ορισμένους μονοκύτταρους οργανισμούς, όπως το τοξοπλάσμωμα ή τρυπανοσώματος, έχει αναφερθεί η παρουσία μόνο ενός μεμβρανώδους σωρού.

Όλες αυτές οι εξαιρέσεις δείχνουν ότι η στοίβαξη των δομών δεν είναι απαραίτητη για την εκπλήρωση της λειτουργίας της, αν και η εγγύτητα μεταξύ των σάκων καθιστά τη διαδικασία μεταφοράς πολύ πιο αποτελεσματική.

Κατά τον ίδιο τρόπο, μερικά βασικά ευκαρυωτικά στερούνται αυτών των δεξαμενών. για παράδειγμα, μύκητες. Αυτά τα στοιχεία υποστηρίζουν τη θεωρία ότι η συσκευή εμφανίστηκε σε μια καταγωγή μετά τους πρώτους ευκαρυώτες.

Περιοχές σύνθετου Golgi

Λειτουργικά, το σύμπλοκο Golgi χωρίζεται στις ακόλουθες διαμερίσματα: το cis δίκτυο, οι σακούλες στοιβάζονται τα οποία διαιρούνται περαιτέρω στη μέση υπο-διαμέρισμα και trans- και trans δικτύου.

Να τροποποιημένα μόρια εισέρχονται το σύμπλοκο Golgi ακολουθώντας την ίδια σειρά (cis δικτύου, ακολουθούμενη από τις υποδιαμερίσματα που πρέπει να αποβάλλεται τελικά στο δίκτυο trans).

Οι περισσότερες από τις αντιδράσεις συμβαίνουν στις πιο δραστήριες περιοχές: τα μετασχηματισμένα και μισά υποσυστήματα.

Λειτουργίες

Η κύρια λειτουργία του συμπλέγματος Golgi είναι η μετα-μεταφραστική τροποποίηση των πρωτεϊνών χάρη στα ένζυμα που κατέχουν μέσα.

Αυτές οι τροποποιήσεις περιλαμβάνουν διεργασίες γλυκοζυλίωσης (προσθήκη υδατάνθρακα), φωσφορυλίωση (προσθήκη μιας φωσφορικής ομάδας), θείωση (προσθήκη μιας φωσφορικής ομάδας) και πρωτεόλυση (αποικοδόμηση πρωτεϊνών).

Επιπλέον, το σύμπλεγμα Golgi εμπλέκεται στη σύνθεση συγκεκριμένων βιομορίων. Κάθε μία από τις λειτουργίες της περιγράφεται λεπτομερώς παρακάτω:

Γλυκοζυλίωση πρωτεϊνών δεσμευμένων στη μεμβράνη

Η τροποποίηση μιας πρωτεΐνης σε μια γλυκοπρωτεΐνη συμβαίνει στη συσκευή Golgi. Το τυπικό όξινο ρΗ μέσα στο οργανίδιο είναι κρίσιμο για την κανονική αυτή διαδικασία.

Υπάρχει μια σταθερή ανταλλαγή υλικών μεταξύ της συσκευής Golgi με το ενδοπλασματικό δίκτυο και τα λυσοσώματα. Στο ενδοπλασματικό δίκτυο, οι πρωτεΐνες υποβάλλονται επίσης σε τροποποιήσεις. αυτά περιλαμβάνουν την προσθήκη ενός ολιγοσακχαρίτη.

Όταν αυτά τα μόρια (Ν-ολιγοσακχαρίτες) εισέρχονται στο σύμπλεγμα Golgi, λαμβάνουν μια σειρά επιπρόσθετων τροποποιήσεων. Εάν ο προορισμός του εν λόγω μορίου πρόκειται να πραγματοποιηθεί από το κύτταρο ή να ληφθεί στη μεμβράνη του πλάσματος, συμβαίνουν ειδικές τροποποιήσεις..

Αυτές οι τροποποιήσεις περιλαμβάνουν τα ακόλουθα βήματα: την εξάλειψη τριών κατάλοιπα μαννόζης, την προσθήκη των Ν-ακετυλογλυκοζαμίνης, αφαιρώντας δύο τρία κατάλοιπα σιαλικού οξέος μαννόζη και προσθήκη φουκόζης, δύο επιπλέον Ν-ακετυλογλυκοζαμίνη, γαλακτόζη τρεις και.

Γλυκοζυλίωση πρωτεϊνών που συνδέονται με λυσοσώματα

Αντίθετα, οι πρωτεΐνες που προορίζονται για λυσοσώματα τροποποιούνται με τον ακόλουθο τρόπο: δεν υπάρχει αφαίρεση των μαννοσάτων ως αρχικό βήμα. Αντίθετα, συμβαίνει η φωσφορυλίωση αυτών των καταλοίπων. Αυτό το βήμα συμβαίνει στην cis περιοχή του συμπλέγματος.

Στη συνέχεια, οι ομάδες Ν-ακετυλογλυκοζαμίνης εξαλείφονται αφήνοντας τα μαννόζης με το φωσφορικό που προστίθεται στον ολιγοσακχαρίτη. Αυτά τα φωσφορικά άλατα υποδεικνύουν ότι η πρωτεΐνη πρέπει να στοχεύεται ειδικά στα λυσοσώματα.

Οι υποδοχείς που είναι υπεύθυνοι για την αναγνώριση των φωσφορικών που δείχνουν την ενδοκυτταρική τους τύχη βρίσκονται στο δίκτυο trans.

Μεταβολισμός λιπιδίων και υδατανθράκων

Στα γλυκολιπίδια συγκρότημα σύνθεση Golgi και σφιγγομυελίνη αυτό συμβαίνει, χρησιμοποιώντας ως κεραμίδιο γονικό μόριο (προηγουμένως συντίθεται στο ενδοπλασματικό δίκτυο). Αυτή η διαδικασία είναι αντίθετη με τα υπόλοιπα φωσφολιπίδια που σχηματίζουν τη μεμβράνη πλάσματος, τα οποία προέρχονται από γλυκερόλη.

Η σφιγγομυελίνη είναι μια κατηγορία σφιγγολιπιδίου. Είναι ένα άφθονο συστατικό των μεμβρανών των θηλαστικών, ιδιαίτερα των νευρικών κυττάρων, όπου αποτελούν μέρος του θηκαριού μυελίνης.

Μετά τη σύνθεσή τους, μεταφέρονται στην τελική τους θέση: η μεμβράνη πλάσματος. Οι πολικές κεφαλές τους βρίσκονται προς το εξωτερικό της κυψελοειδούς επιφάνειας. αυτά τα στοιχεία έχουν ειδικό ρόλο στις διαδικασίες κυτταρικής αναγνώρισης.

Σε φυτικά κύτταρα, η συσκευή Golgi συμβάλλει στην σύνθεση πολυσακχαριτών που συνθέτουν το κυτταρικό τοίχωμα, ειδικώς ημικυτταρίνη και πηκτίνες. Με τη χρήση φυσαλιδώδους μεταφοράς, αυτά τα πολυμερή λαμβάνονται από το εξωτερικό του κυττάρου.

Στα φυτά, αυτό το στάδιο είναι κρίσιμο και περίπου το 80% της δραστηριότητας του δικτυωτού δικτύου αποδίδεται στη σύνθεση των πολυσακχαριτών. Στην πραγματικότητα, στα φυτικά κύτταρα έχουν αναφερθεί εκατοντάδες από αυτά τα οργανίδια.

Εξαγωγή

Τα διάφορα βιομόρια - πρωτεΐνες, υδατάνθρακες και λιπίδια - μεταφέρονται στους κυτταρικούς προορισμούς τους από το σύμπλεγμα Golgi. Οι πρωτεΐνες έχουν ένα είδος "κώδικα" που είναι υπεύθυνο για την ενημέρωση του προορισμού στον οποίο ανήκει.

Μεταφέρονται σε κυστίδια που εξέρχονται από το δίκτυο trans και μετακινούνται στο καθορισμένο διαμέρισμα κυττάρων.

Οι πρωτεΐνες μπορούν να μεταφερθούν στη μεμβράνη με μια συγκεκριμένη συντακτική οδό. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο υπάρχει συνεχής ενσωμάτωση πρωτεϊνών και λιπιδίων στη μεμβράνη πλάσματος. Οι πρωτεΐνες των οποίων ο τελικός προορισμός είναι το σύμπλεγμα Golgi διατηρούνται από αυτό.

Εκτός από το συστατικό μονοπάτι, άλλες πρωτεΐνες δεσμεύονται στο εξωτερικό του κυττάρου και εμφανίζονται με σήματα από το περιβάλλον, που ονομάζονται ορμόνες, ένζυμα ή νευροδιαβιβαστές.

Για παράδειγμα, στα παγκρεατικά κύτταρα, τα πεπτικά ένζυμα συσκευάζονται σε κυστίδια που εκκρίνονται μόνο όταν εντοπίζεται τροφή.

Πρόσφατες έρευνες αναφέρουν την ύπαρξη εναλλακτικών οδών για μεμβρανικές πρωτεΐνες που δεν περνούν από τη συσκευή Golgi. Ωστόσο, αυτές οι οδούς παράκαμψη "Μη συμβατικά" συζητούνται στη βιβλιογραφία.

Πρότυπα διακίνησης πρωτεϊνών

Υπάρχουν πέντε μοντέλα για να εξηγηθεί η διακίνηση πρωτεϊνών στη συσκευή. Το πρώτο αφορά την κυκλοφορία υλικών μεταξύ σταθερών διαμερισμάτων, καθένα από τα οποία διαθέτει τα απαραίτητα ένζυμα για την εκπλήρωση συγκεκριμένων λειτουργιών. Το δεύτερο μοντέλο περιλαμβάνει την ωρίμανση των δεξαμενών προοδευτικά.

Η τρίτη προτείνει επίσης την ωρίμανση των σάκων αλλά με την ενσωμάτωση ενός νέου συστατικού: τη σωληνοειδή μεταφορά. Σύμφωνα με το μοντέλο, οι σωληνώσεις είναι σημαντικές στην κυκλοφορία και στις δύο κατευθύνσεις.

Το τέταρτο μοντέλο προτείνει ότι το συγκρότημα λειτουργεί ως μονάδα. Το πέμπτο και τελευταίο μοντέλο είναι το πιο πρόσφατο και υποστηρίζει ότι το συγκρότημα χωρίζεται σε διαφορετικά διαμερίσματα.

Ειδικές λειτουργίες

Σε ορισμένους τύπους κυττάρων το σύμπλεγμα Golgi έχει συγκεκριμένες λειτουργίες. Τα κύτταρα του παγκρέατος έχουν εξειδικευμένες δομές για έκκριση ινσουλίνης.

Οι διαφορετικοί τύποι αίματος στους ανθρώπους είναι ένα παράδειγμα διαφορών διαφορικής γλυκοζυλίωσης. Αυτό το φαινόμενο εξηγείται από την παρουσία διαφορετικών αλληλόμορφων που κωδικοποιούν τη γλυκοτρανσφεράση.

Αναφορές

  1. Cooper, G. Μ., & Hausman, R. Ε. (2000). Το κελί: Μοριακή προσέγγιση. Sinauer Associates.
  2. Kühnel, W. (2005). Χρώμα κυτταρολογίας και ιστολογίας Atlas. Ed. Panamericana Medical.
  3. Maeda, Υ., & Kinoshita, Τ. (2010). Το όξινο περιβάλλον του Golgi είναι κρίσιμο για τη γλυκοζυλίωση και τη μεταφορά. Μέθοδοι στην ενζυμολογία, 480, 495-510.
  4. Munro, S. (2011). Q & A: Τι είναι η συσκευή Golgi και γιατί ρωτάμε?. Βιολογία BMC, 9(1), 63.
  5. Rothman, J. Ε. (1982). Η συσκευή Golgi: ρόλοι για τα διακριτά τμήματα του 't' and'trans '. Ανακύκλωση μεμβρανών, 120.
  6. Tachikawa, Μ., & Mochizuki, Α. (2017). Η συσκευή Golgi αυτο-οργανώνεται στο χαρακτηριστικό σχήμα μέσω της δυναμικής μεταστοιχειοτικής ανασύνθεσης. Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών, 114(20), 5177-5182.
  7. Wang, Υ., & Seemann, J. (2011). Golgi βιογένεση. Cold Spring Harbor προοπτικές στη βιολογία, 3(10), a005330.