คุณสมบัติของอุปกรณ์ Golgi, ฟังก์ชั่นและโครงสร้าง

เครื่อง Golgi, ยังเป็นที่รู้จักกันในนาม Golgi ซับซ้อนมันเป็นเยื่อหุ้มเซลล์ organelle ก่อตัวขึ้นโดยชุดของถุงแบนซ้อนกัน; ถุงเหล่านี้มีของเหลวอยู่ภายใน พบในยูคาริโอตหลากหลายชนิดเช่นสัตว์พืชและเชื้อรา.

ออร์แกเนลล์นี้มีหน้าที่ในการแปรรูปบรรจุภัณฑ์จัดจำหน่ายและดัดแปลงโปรตีน นอกจากนี้ยังมีบทบาทในการสังเคราะห์ไขมันและคาร์โบไฮเดรต ในทางตรงกันข้ามในผักในเครื่อง Golgi การสังเคราะห์ส่วนประกอบของผนังเซลล์เกิดขึ้น.

เครื่อง Golgi ถูกค้นพบในปี 1888 ในขณะที่ศึกษาเซลล์ประสาท ผู้ค้นพบคามิลโล Golgi ชนะรางวัลโนเบล ตรวจพบโครงสร้างโดยการย้อมด้วย chromate สีเงิน.

ตอนแรกการดำรงอยู่ของอวัยวะเป็นที่น่าสงสัยสำหรับนักวิทยาศาสตร์ของเวลาและพวกเขาบันทึกการสังเกตของ Golgi กับผลิตภัณฑ์สิ่งประดิษฐ์ง่าย ๆ ของเทคนิคที่ใช้.

ดัชนี

• 1 ลักษณะทั่วไป
• 2 โครงสร้างและองค์ประกอบ
  • 2.1 ข้อยกเว้นเชิงโครงสร้าง
  • 2.2 ภูมิภาคของคอมเพล็กซ์ Golgi
• 3 ฟังก์ชั่น
  • 3.1 Glycosylation ของโปรตีนที่จับกับพังผืด
  • 3.2 Glycosylation ของโปรตีนที่จับกับ lysosomes
  • 3.3 การเผาผลาญไขมันและคาร์โบไฮเดรต
  • 3.4 การส่งออก
  • 3.5 รูปแบบการค้าโปรตีน
  • 3.6 ฟังก์ชั่นพิเศษ
• 4 อ้างอิง

ลักษณะทั่วไป

อุปกรณ์ Golgi เป็นอวัยวะของยูคาริโอตที่มีลักษณะเป็นเยื่อเมือก มันมีลักษณะคล้ายกระสอบในกองแม้ว่าองค์กรอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์และสิ่งมีชีวิต เป็นผู้รับผิดชอบในการปรับเปลี่ยนโปรตีนหลังจากแปล.

ตัวอย่างเช่นคาร์โบไฮเดรตบางชนิดสามารถเพิ่มให้เป็น glycoprotein ได้ ผลิตภัณฑ์นี้ถูกบรรจุและแจกจ่ายไปยังห้องเซลล์ตามที่ต้องการเช่นเมมเบรน, ไลโซโซมหรือแวคิวโอล; มันยังสามารถส่งออกไปนอกเซลล์ นอกจากนี้ยังมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์ชีวโมเลกุล.

โครงร่าง cytoskeleton (โดยเฉพาะ actin) เป็นตัวกำหนดตำแหน่งของมันและโดยทั่วไปคอมเพล็กซ์จะอยู่ในพื้นที่ภายในเซลล์ใกล้กับนิวเคลียสและ centrosome.

โครงสร้างและองค์ประกอบ

คอมเพล็กซ์ประกอบด้วยชุดของดิสก์ในรูปแบบของดิสก์แบนและ fenestrated เรียกว่า Golgian cisterns ของความหนาของตัวแปร.

ถุงเหล่านี้ซ้อนกันในกลุ่มสี่หรือหกถัง ในเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมคุณสามารถหาแบตเตอรี่ได้ระหว่าง 40 ถึง 100 ก้อน.

คอมเพล็กซ์ Golgi นำเสนอคุณสมบัติที่น่าสนใจ: มีขั้วในแง่ของโครงสร้างและฟังก์ชั่น.

คุณสามารถแยกแยะความแตกต่างระหว่างใบหน้าที่ถูกต้องและใบหน้าที่ถูกถ่าย สิ่งแรกนั้นเกี่ยวข้องกับการเข้ามาของโปรตีนและอยู่ใกล้กับเอนโดพลาสซึมเรติเคิล ประการที่สองคือใบหน้าเอาท์พุทหรือการหลั่งผลิตภัณฑ์; พวกมันเกิดขึ้นจากหนึ่งหรือสองถังที่มีรูปร่างเหมือนท่อ.

พร้อมกับโครงสร้างนี้เป็นถุงที่ประกอบขึ้นเป็นระบบการขนส่ง กองกระสอบถูกรวมเข้าด้วยกันในโครงสร้างที่ระลึกถึงรูปร่างของธนูหรือนัด.

ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม Golgi ที่ซับซ้อนถูกแยกส่วนในถุงหลาย ๆ ในระหว่างกระบวนการของการแบ่งเซลล์ ถุงส่งผ่านไปยังเซลล์ลูกสาวและใช้รูปแบบดั้งเดิมของคอมเพล็กซ์อีกครั้ง.

ข้อยกเว้นเชิงโครงสร้าง

การจัดระเบียบของสิ่งมีชีวิตนั้นไม่ธรรมดาในสิ่งมีชีวิตทุกกลุ่ม ในเซลล์บางประเภทคอมเพล็กซ์ไม่มีโครงสร้างเหมือนชุดของถังเก็บน้ำที่ซ้อนกันเป็นกลุ่ม ในทางกลับกันพวกเขาจะอยู่เป็นรายบุคคล ตัวอย่างขององค์กรนี้คือเชื้อรา Saccharomyces cerevisiae.

ในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวเช่น toxoplasma หรือ trypanosoma, การปรากฏตัวของกองพังผืดเพียงหนึ่งได้รับการรายงาน.

ข้อยกเว้นทั้งหมดเหล่านี้บ่งชี้ว่าการซ้อนของโครงสร้างไม่จำเป็นต่อการทำงานของมันแม้ว่าความใกล้ชิดระหว่างถุงจะทำให้กระบวนการขนส่งมีประสิทธิภาพมากขึ้น.

ในทำนองเดียวกันยูคาริโอตพื้นฐานบางคนขาดถังน้ำเหล่านี้ ตัวอย่างเช่นเชื้อรา หลักฐานนี้สนับสนุนทฤษฎีที่อุปกรณ์ปรากฏในเชื้อสายหลังจากยูคาริโอตแรก.

ภูมิภาคที่ซับซ้อน Golgi

ในทางกลับกัน Golgi complex จะถูกแบ่งออกเป็นช่องต่อไปนี้: เครือข่าย cis, กระสอบซ้อน - ซึ่งแบ่งออกเป็นกึ่งกลางและทรานส์ย่อย - และเครือข่ายทรานส์.

โมเลกุลที่จะถูกแก้ไขจะเข้าสู่ Golgi complex ตามลำดับเดียวกัน (เครือข่าย cis ตามด้วย subcompartments เพื่อถูกขับออกมาในเครือข่าย trans).

ปฏิกิริยาส่วนใหญ่เกิดขึ้นในพื้นที่ที่มีการเคลื่อนไหวมากที่สุดคือส่วนย่อยและส่วนครึ่ง.

ฟังก์ชั่น

หน้าที่หลักของ Golgi Complex คือการดัดแปลงโปรตีนหลังการแปลเนื่องจากเอนไซม์ที่มีอยู่ภายใน.

การดัดแปลงเหล่านี้รวมถึงกระบวนการไกลโคซิเลชั่น (นอกเหนือจากคาร์โบไฮเดรต), ฟอสโฟรีเลชั่น (นอกเหนือจากกลุ่มฟอสเฟต), ซัลเฟต (นอกเหนือจากกลุ่มฟอสเฟต) และโปรตีโอไลซิส (การย่อยสลายของโปรตีน).

นอกจากนี้คอมเพล็กซ์ Golgi มีส่วนเกี่ยวข้องในการสังเคราะห์ชีวโมเลกุลที่เฉพาะเจาะจง แต่ละฟังก์ชั่นของมันอธิบายไว้ในรายละเอียดด้านล่าง:

Glycosylation ของโปรตีนที่จับกับเยื่อหุ้มเซลล์

การเปลี่ยนแปลงของโปรตีนเป็นไกลโคโปรตีนที่เกิดขึ้นในเครื่อง Golgi ค่าความเป็นกรดโดยทั่วไปภายใน organelle นั้นมีความสำคัญต่อกระบวนการนี้ที่จะเกิดขึ้นตามปกติ.

มีการแลกเปลี่ยนวัสดุระหว่างอุปกรณ์ Golgi กับเอนโดพลาสซึมเรติเคิลและไลโซโซมอย่างสม่ำเสมอ ในเอนโดพลาสซึม reticulum โปรตีนก็ผ่านการดัดแปลง; เหล่านี้รวมถึงการเพิ่ม oligosaccharide.

เมื่อโมเลกุลเหล่านี้ (N-oligosaccharides) เข้าสู่ Golgi complex พวกมันจะได้รับการดัดแปลงเพิ่มเติม หากปลายทางของโมเลกุลดังกล่าวจะถูกนำออกจากเซลล์หรือได้รับในพลาสมาเมมเบรนจะมีการดัดแปลงพิเศษ.

การปรับเปลี่ยนเหล่านี้รวมถึงขั้นตอนต่อไปนี้: การกำจัดของสาม mannose ตกค้าง, การเพิ่มของ N-acetylglucosamine, การกำจัดของสอง mannoses และการเพิ่ม fucose, N-acetylglucosamine เพิ่มเติม, สาม galactoses และสามกรด.

Glycosylation ของโปรตีนที่จับกับ lysosomes

ในทางตรงกันข้ามโปรตีนที่ถูกลิขิตไว้สำหรับลิโซโซมนั้นได้รับการแก้ไขด้วยวิธีการดังต่อไปนี้: ไม่มีการกำจัด mannoses เป็นขั้นตอนเริ่มต้น; แทนการตกค้างของฟอสโฟรีเลชั่นเหล่านี้เกิดขึ้น ขั้นตอนนี้เกิดขึ้นในภูมิภาค cis ของคอมเพล็กซ์.

ถัดไปกลุ่ม N-acetylglucosamine จะถูกกำจัดออกจาก mannoses ด้วยฟอสเฟตที่เพิ่มใน oligosaccharide ฟอสเฟตเหล่านี้บ่งชี้ว่าโปรตีนจะต้องได้รับการกำหนดเป้.

ตัวรับที่มีหน้าที่รับผิดชอบในการรับรู้ฟอสเฟตที่บ่งบอกถึงชะตากรรมของเซลล์อยู่ในเครือข่ายทรานส์.

เมแทบอลิซึมของไขมันและคาร์โบไฮเดรต

การสังเคราะห์ glycolipids และ sphingomyelin เกิดขึ้นใน Golgi complex โดยใช้ ceramide เป็นโมเลกุลต้นทาง (สังเคราะห์ก่อนหน้านี้ใน retoplumb endoplasmic) กระบวนการนี้ขัดกับส่วนที่เหลือของฟอสโฟลิปิดซึ่งเป็นส่วนของพลาสมาเมมเบรนซึ่งมาจากกลีเซอรอล.

Sphingomyelin เป็นคลาสของ sphingolipid มันเป็นองค์ประกอบมากมายของเยื่อหุ้มของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมโดยเฉพาะเซลล์ประสาทซึ่งพวกเขาเป็นส่วนหนึ่งของปลอกไมอีลิน.

หลังจากการสังเคราะห์พวกเขาจะถูกส่งไปยังตำแหน่งสุดท้ายของพวกเขา: พลาสมาเมมเบรน หัวขั้วของพวกเขาตั้งอยู่ทางด้านนอกของพื้นผิวเซลลูลาร์ องค์ประกอบเหล่านี้มีบทบาทเฉพาะในกระบวนการจดจำเซลล์.

ในเซลล์พืชเครื่องมือ Golgi มีส่วนช่วยในการสังเคราะห์โพลีแซคคาไรด์ที่ทำขึ้นผนังเซลล์โดยเฉพาะเฮมิเซลลูโลสและเพคติน โดยวิธีการขนส่งผ่านติ่งหูพอลิเมอร์เหล่านี้จะถูกพาไปยังด้านนอกของเซลล์.

ในพืชขั้นตอนนี้มีความสำคัญและประมาณ 80% ของกิจกรรมของ reticulum ถูกกำหนดให้มีการสังเคราะห์โพลีแซคคาไรด์ ในความเป็นจริงในเซลล์พืชหลายร้อยแห่ง organelles เหล่านี้ได้รับการรายงาน.

ส่งออก

โมเลกุลชีวโมเลกุลต่าง ๆ - โปรตีนคาร์โบไฮเดรตและไขมัน - จะถูกถ่ายโอนไปยังเซลล์ของพวกเขาโดย Golgi complex โปรตีนมี "รหัส" ชนิดหนึ่งที่ทำหน้าที่แจ้งปลายทางซึ่งเป็นของชนิดนั้น.

พวกมันถูกขนส่งในถุงที่เหลือจากเครือข่าย trans และย้ายไปยังช่องเซลล์ที่กำหนด.

โปรตีนสามารถถูกนำไปที่เยื่อหุ้มเซลล์โดยเส้นทางที่เป็นส่วนประกอบเฉพาะ นั่นคือเหตุผลที่มีการรวมตัวกันอย่างต่อเนื่องของโปรตีนและไขมันในพลาสมาเมมเบรน โปรตีนที่มีปลายทางสุดท้ายคือ Golgi complex ถูกเก็บรักษาไว้โดยสิ่งนี้.

นอกเหนือจากเส้นทางที่เป็นส่วนประกอบแล้วโปรตีนชนิดอื่น ๆ จะถูกจับกับภายนอกเซลล์และเกิดขึ้นจากสัญญาณจากสภาพแวดล้อมที่เรียกว่าฮอร์โมนเอนไซม์หรือสารสื่อประสาท.

ตัวอย่างเช่นในเซลล์ตับอ่อนเอนไซม์ย่อยอาหารจะถูกบรรจุในถุงที่ถูกหลั่งเฉพาะเมื่อตรวจพบอาหาร.

การวิจัยล่าสุดรายงานการมีอยู่ของทางเลือกทางเลือกสำหรับโปรตีนเมมเบรนที่ไม่ผ่านอุปกรณ์ Golgi อย่างไรก็ตามลู่ทางเหล่านี้ของ ทางอ้อม "แหกคอก" จะกล่าวถึงในวรรณคดี.

แบบจำลองการค้าโปรตีน

มีห้ารุ่นเพื่ออธิบายการค้าโปรตีนในอุปกรณ์ ครั้งแรกที่เกี่ยวข้องกับการจราจรของวัสดุระหว่างช่องมั่นคงแต่ละคนมีเอนไซม์ที่จำเป็นเพื่อตอบสนองการทำงานที่เฉพาะเจาะจง รุ่นที่สองเกี่ยวข้องกับการเติบโตของรถถังอย่างต่อเนื่อง.

คนที่สามก็เสนอการสุกของกระสอบ แต่ด้วยการรวมตัวกันของส่วนประกอบใหม่: การขนส่งท่อ ตามโมเดล tubules มีความสำคัญในการจราจรทั้งสองทิศทาง.

แบบจำลองที่สี่เสนอว่าความซับซ้อนของการทำงานเป็นหน่วย รุ่นที่ห้าและรุ่นสุดท้ายเป็นรุ่นล่าสุดและให้เหตุผลว่าคอมเพล็กซ์แบ่งออกเป็นช่องต่างๆ.

ฟังก์ชั่นพิเศษ

ในเซลล์บางประเภทคอมเพล็กซ์ Golgi มีหน้าที่เฉพาะ เซลล์ของตับอ่อนมีโครงสร้างเฉพาะสำหรับการหลั่งอินซูลิน.

เลือดชนิดต่าง ๆ ในมนุษย์เป็นตัวอย่างของรูปแบบ glycosylation ที่แตกต่างกัน ปรากฏการณ์นี้อธิบายโดยการมีอัลลีลที่แตกต่างกันซึ่งรหัสสำหรับ glucotransferase.

การอ้างอิง

1. Cooper, G. M. , & Hausman, R. E. (2000). เซลล์: วิธีโมเลกุล. ผู้ร่วมงาน Sinauer.
2. Kühnel, W. (2005). สีแผนที่ของเซลล์วิทยาและเนื้อเยื่อวิทยา. Ed. Panamericana การแพทย์.
3. Maeda, Y. , & Kinoshita, T. (2010) สภาพแวดล้อมที่เป็นกรดของ Golgi เป็นสิ่งสำคัญสำหรับ glycosylation และการขนส่ง. วิธีการทางเอนไซม์, 480, 495-510.
4. Munro, S. (2011) คำถาม & คำตอบ: อุปกรณ์ Golgi คืออะไรและทำไมเราถึงถาม?. ชีววิทยา BMC, 9(1) 63.
5. Rothman, J. E. (1982) เครื่องมือ Golgi: บทบาทสำหรับช่องแตกต่าง 'cis' and'trans '. การรีไซเคิลเมมเบรน, 120.
6. Tachikawa, M. , & Mochizuki, A. (2017) เครื่องมือ Golgi จัดระเบียบตัวเองเป็นรูปร่างลักษณะผ่านการเปลี่ยนแปลง reassembly postmitotic. การดำเนินการของ National Academy of Sciences, 114(20), 5177-5182.
7. Wang, Y. , & Seemann, J. (2011) การกำเนิดทางชีวภาพของ Golgi. มุมมองท่าเรือฤดูใบไม้ผลิเย็นในชีววิทยา, 3(10), a005330.