- ลักษณะทั่วไป
- โครงสร้างและองค์ประกอบ
- ข้อยกเว้นโครงสร้าง
- ภูมิภาคที่ซับซ้อน Golgi
- คุณสมบัติ
- ไกลโคซิเลชั่นโปรตีนที่ยึดเมมเบรน
- ไกลโคซิเลชันของโปรตีนที่จับกับไลโซโซม
- การเผาผลาญไขมันและคาร์โบไฮเดรต
- ส่งออก
- แบบจำลองการค้าโปรตีน
- ฟังก์ชั่นพิเศษ
- อ้างอิง
กอลไจอุปกรณ์ที่เรียกว่าเป็นกอลไจซับซ้อนเป็น organelle มือถือพังผืดที่เกิดขึ้นจากชุดของถุงแบนซ้อนกัน; กระสอบเหล่านี้มีของเหลวอยู่ภายใน พบได้ในยูคาริโอตหลากหลายชนิดรวมทั้งสัตว์พืชและเชื้อรา
ออร์แกเนลล์นี้มีหน้าที่ในการแปรรูปการบรรจุการจำแนกการกระจายและการปรับเปลี่ยนโปรตีน นอกจากนี้มันยังมีส่วนในการสังเคราะห์ลิพิดและคาร์โบไฮเดรด ในทางกลับกันในพืชในเครื่องมือ Golgi การสังเคราะห์ส่วนประกอบของผนังเซลล์เกิดขึ้น
อุปกรณ์ Golgi ถูกค้นพบในปี 1888 ในขณะที่กำลังศึกษาเซลล์ประสาท Camillo Golgi ผู้ค้นพบได้รับรางวัลโนเบล โครงสร้างสามารถตรวจจับได้โดยการย้อมสีด้วยซิลเวอร์โครเมต
ในตอนแรกการมีอยู่ของอวัยวะนั้นเป็นที่น่าสงสัยสำหรับนักวิทยาศาสตร์ในยุคนั้นและพวกเขาอ้างว่าข้อสังเกตของ Golgi เป็นผลิตภัณฑ์จากสิ่งประดิษฐ์ที่เรียบง่ายของเทคนิคที่ใช้
ลักษณะทั่วไป
อุปกรณ์ Golgi เป็นออร์แกเนลล์ยูคาริโอตที่มีลักษณะเป็นเยื่อ มันคล้ายกับถุงในกองแม้ว่าองค์กรอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์และสิ่งมีชีวิต มีหน้าที่ในการดัดแปลงโปรตีนหลังการแปล
ตัวอย่างเช่นสามารถเพิ่มคาร์โบไฮเดรดบางส่วนเพื่อสร้างไกลโคโปรตีนได้ ผลิตภัณฑ์นี้บรรจุและกระจายไปยังช่องเซลล์ที่จำเป็นเช่นเมมเบรนไลโซโซมหรือแวคิวโอล นอกจากนี้ยังสามารถส่งออกไปนอกเซลล์ได้ ในทำนองเดียวกันมันมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์สารชีวโมเลกุล
โครงร่างเซลล์ (เฉพาะแอกติน) กำหนดตำแหน่งของมันและโดยทั่วไปจะพบคอมเพล็กซ์ในบริเวณภายในเซลล์ใกล้กับนิวเคลียสและเซนโทรโซม
โครงสร้างและองค์ประกอบ
การเป็นตัวแทนของเครื่องมือ Golgi
คอมเพล็กซ์ Golgi ประกอบด้วยชุดของถุงรูปทรงแบนที่มีรูปร่างคล้ายแผ่นดิสก์เรียกว่าถังเก็บน้ำ Golgian ซึ่งมีความหนาไม่เท่ากัน
กระสอบเหล่านี้ซ้อนกันเป็นกลุ่มสี่หรือหกถัง ในเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมคุณสามารถพบเซลล์ระหว่าง 40 ถึง 100 เซลล์ที่เชื่อมต่อกัน
Golgi complex นำเสนอคุณลักษณะที่น่าสนใจ: มีขั้วในแง่ของโครงสร้างและหน้าที่
คุณสามารถแยกแยะระหว่างใบหน้า cis และใบหน้าทรานส์ได้ ประการแรกเกี่ยวข้องกับการเข้ามาของโปรตีนและพบได้ใกล้กับเรติคูลัมเอนโดพลาสมิก ประการที่สองคือหน้าทางออกหรือการหลั่งของผลิตภัณฑ์ ประกอบด้วยหนึ่งหรือสองถังที่มีรูปร่างเป็นท่อ
นอกจากโครงสร้างนี้แล้วยังมีถุงน้ำที่ประกอบขึ้นเป็นระบบขนส่ง กองกระสอบติดกันในโครงสร้างที่ชวนให้นึกถึงโบว์หรือวันที่
ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมคอมเพล็กซ์กอลจิแบ่งออกเป็นหลายถุงระหว่างกระบวนการแบ่งเซลล์ ถุงน้ำส่งผ่านไปยังเซลล์ลูกสาวและใช้รูปแบบดั้งเดิมของคอมเพล็กซ์อีกครั้ง
ข้อยกเว้นโครงสร้าง
การจัดระเบียบของสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนนั้นไม่ธรรมดาในทุกกลุ่มของสิ่งมีชีวิต ในเซลล์บางประเภทคอมเพล็กซ์จะไม่มีโครงสร้างเป็นชุดของถังเก็บน้ำที่ซ้อนกันเป็นกลุ่ม ในทางตรงกันข้ามพวกเขาตั้งอยู่แยกกัน ตัวอย่างขององค์กรนี้คือเชื้อรา Saccharomyces cerevisiae
ในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวบางชนิดเช่น toxoplasma หรือ trypanosoma มีรายงานว่ามีกองเยื่อหุ้มเซลล์เพียงกองเดียว
ข้อยกเว้นทั้งหมดนี้บ่งชี้ว่าการวางโครงสร้างซ้อนกันไม่จำเป็นต่อการทำงานของมันแม้ว่าความใกล้ชิดระหว่างถุงจะทำให้กระบวนการขนส่งมีประสิทธิภาพมากขึ้น
ในทำนองเดียวกันยูคาริโอตพื้นฐานบางชนิดก็ไม่มีแหล่งน้ำเหล่านี้ ตัวอย่างเช่นเห็ด หลักฐานนี้สนับสนุนทฤษฎีที่ว่าเครื่องมือดังกล่าวปรากฏในเชื้อสายต่อมามากกว่ายูคาริโอตแรก
ภูมิภาคที่ซับซ้อน Golgi
ตามหน้าที่แล้วคอมเพล็กซ์ Golgi จะแบ่งออกเป็นช่องต่างๆดังต่อไปนี้: เครือข่าย cis, ถุงที่ซ้อนกัน - ซึ่งแบ่งออกเป็นช่องกลางและช่องย่อยทรานส์ - และเครือข่ายทรานส์
โมเลกุลที่จะถูกแก้ไขจะเข้าสู่ Golgi complex ตามลำดับเดียวกัน (เครือข่าย cis ตามด้วย subcompartments ที่จะถูกขับออกในที่สุดในเครือข่ายทรานส์)
ปฏิกิริยาส่วนใหญ่เกิดขึ้นในโซนที่มีการใช้งานมากที่สุด: แผนกย่อยทรานส์และกลาง
คุณสมบัติ
คอมเพล็กซ์ Golgi มีหน้าที่หลักในการดัดแปลงโปรตีนหลังการแปลเนื่องจากเอนไซม์ที่มีอยู่ภายใน
การปรับเปลี่ยนเหล่านี้รวมถึงกระบวนการของไกลโคซิเลชัน (การเพิ่มคาร์โบไฮเดรต) ฟอสโฟรีเลชัน (การเพิ่มกลุ่มฟอสเฟต) การเติมซัลเฟต (การเพิ่มกลุ่มฟอสเฟต) และการย่อยโปรตีน (การย่อยสลายโปรตีน)
นอกจากนี้ Golgi complex ยังเกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์สารชีวโมเลกุลเฉพาะ แต่ละฟังก์ชันมีรายละเอียดอธิบายไว้ด้านล่าง:
ไกลโคซิเลชั่นโปรตีนที่ยึดเมมเบรน
ในเครื่องมือ Golgi การปรับเปลี่ยนโปรตีนเป็นไกลโคโปรตีนเกิดขึ้น pH ที่เป็นกรดโดยทั่วไปของภายในออร์แกเนลล์มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อกระบวนการนี้ที่จะเกิดขึ้นตามปกติ
มีการแลกเปลี่ยนวัสดุอย่างต่อเนื่องระหว่างเครื่องมือ Golgi กับเรติคูลัมเอนโดพลาสมิกและไลโซโซม ในเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมโปรตีนยังได้รับการปรับเปลี่ยน ซึ่งรวมถึงการเพิ่มโอลิโกแซ็กคาไรด์
เมื่อโมเลกุลเหล่านี้ (N-oligosaccharides) เข้าสู่ Golgi complex พวกมันจะได้รับการปรับเปลี่ยนเพิ่มเติมหลายชุด หากชะตากรรมของโมเลกุลนี้ถูกนำออกไปนอกเซลล์หรือต้องได้รับในพลาสมาเมมเบรนการปรับเปลี่ยนพิเศษจะเกิดขึ้น
การปรับเปลี่ยนเหล่านี้รวมถึงขั้นตอนต่อไปนี้: การกำจัดแมนโนสตกค้างสามตัวการเพิ่ม N-acetylglucosamine การกำจัดแมนโนสสองตัวและการเติมฟูโคส N-acetylglucosamine เพิ่มเติมอีกสองกาแลคโตสสามกาแลคโตสและการตกค้างของกรดเซียลิกสามสิ่ง
ไกลโคซิเลชันของโปรตีนที่จับกับไลโซโซม
ในทางตรงกันข้ามโปรตีนที่กำหนดไว้สำหรับไลโซโซมจะถูกปรับเปลี่ยนด้วยวิธีต่อไปนี้: ไม่มีการกำจัดแมนโนสออกเป็นขั้นตอนเริ่มต้น แทนที่จะเกิดฟอสโฟรีเลชันของสารตกค้างเหล่านี้ ขั้นตอนนี้เกิดขึ้นในพื้นที่ cis ของคอมเพล็กซ์
จากนั้นกลุ่ม N-acetylglucosamine จะถูกกำจัดออกจาก mannoses พร้อมกับฟอสเฟตที่เติมลงใน oligosaccharide ฟอสเฟตเหล่านี้บ่งชี้ว่าโปรตีนต้องถูกกำหนดเป้าหมายเป็นไลโซโซมโดยเฉพาะ
ตัวรับที่รับผิดชอบในการรับรู้ฟอสเฟตที่บ่งบอกถึงชะตากรรมภายในเซลล์ของพวกมันจะอยู่ในเครือข่ายทรานส์
การเผาผลาญไขมันและคาร์โบไฮเดรต
ใน Golgi complex การสังเคราะห์ไกลโคลิปิดและสฟิงโกไมเอลินเกิดขึ้นโดยใช้เซราไมด์ (ก่อนหน้านี้สังเคราะห์ในเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม) เป็นโมเลกุลต้นกำเนิด กระบวนการนี้ตรงกันข้ามกับส่วนที่เหลือของฟอสโฟลิปิดที่ประกอบเป็นเมมเบรนในพลาสมาซึ่งได้มาจากกลีเซอรอล
Sphingomyelin เป็นคลาสของ sphingolipid เป็นส่วนประกอบที่อุดมสมบูรณ์ของเยื่อหุ้มเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมโดยเฉพาะเซลล์ประสาทซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของปลอกไมอีลิน
หลังจากการสังเคราะห์แล้วพวกมันจะถูกเคลื่อนย้ายไปยังตำแหน่งสุดท้าย: พลาสมาเมมเบรน หัวขั้วของพวกมันอยู่ทางด้านนอกของผิวเซลล์ องค์ประกอบเหล่านี้มีบทบาทเฉพาะในกระบวนการจดจำเซลล์
ในเซลล์พืชเครื่องมือ Golgi มีส่วนช่วยในการสังเคราะห์โพลีแซ็กคาไรด์ที่ประกอบเป็นผนังเซลล์โดยเฉพาะเฮมิเซลลูโลสและเพคติน โดยวิธีการลำเลียงแบบ vesicular โพลีเมอร์เหล่านี้จะถูกส่งออกไปนอกเซลล์
ในผักขั้นตอนนี้มีความสำคัญและประมาณ 80% ของกิจกรรมของร่างแหถูกกำหนดให้สังเคราะห์โพลีแซ็กคาไรด์ ในความเป็นจริงมีรายงานออร์แกเนลล์เหล่านี้หลายร้อยชนิดในเซลล์พืช
ส่งออก
สารชีวโมเลกุลที่แตกต่างกัน - โปรตีนคาร์โบไฮเดรตและไขมันจะถูกถ่ายโอนไปยังปลายทางของเซลล์โดยคอมเพล็กซ์กอลจิ โปรตีนมี "รหัส" ชนิดหนึ่งที่รับผิดชอบในการแจ้งปลายทางที่เป็นของ
พวกมันถูกขนส่งในถุงที่ออกจากเครือข่ายทรานส์และเดินทางไปยังช่องเซลล์เฉพาะ
โปรตีนสามารถพาไปยังเมมเบรนได้โดยวิถีทางที่เป็นส่วนประกอบเฉพาะ นั่นคือเหตุผลที่มีการรวมตัวกันอย่างต่อเนื่องของโปรตีนและไขมันในพลาสมาเมมเบรน โปรตีนที่มีปลายทางสุดท้ายคือ Golgi complex จะถูกเก็บรักษาไว้
นอกเหนือจากวิถีที่เป็นส่วนประกอบแล้วโปรตีนอื่น ๆ ยังถูกกำหนดไว้สำหรับภายนอกของเซลล์และเกิดขึ้นผ่านสัญญาณจากสิ่งแวดล้อมไม่ว่าจะเป็นฮอร์โมนเอนไซม์หรือสารสื่อประสาท
ตัวอย่างเช่นในเซลล์ตับอ่อนเอนไซม์ย่อยอาหารจะบรรจุในถุงที่จะหลั่งเฉพาะเมื่อตรวจพบว่ามีอาหารอยู่
การวิจัยล่าสุดรายงานการมีอยู่ของทางเลือกอื่นสำหรับโปรตีนเมมเบรนที่ไม่ผ่านเครื่องมือ Golgi อย่างไรก็ตามเส้นทางเลี่ยง "แหวกแนว" เหล่านี้เป็นที่ถกเถียงกันในวรรณกรรม
แบบจำลองการค้าโปรตีน
มีห้าแบบจำลองเพื่ออธิบายการค้าโปรตีนในเครื่องมือ ประการแรกเกี่ยวข้องกับการสัญจรของวัสดุระหว่างช่องที่มีเสถียรภาพแต่ละอันมีเอนไซม์ที่จำเป็นเพื่อตอบสนองการทำงานเฉพาะ แบบจำลองที่สองเกี่ยวข้องกับการเจริญเติบโตของถังน้ำอย่างต่อเนื่อง
อย่างที่สามยังเสนอการเจริญเติบโตของถุง แต่ด้วยการรวมกันของส่วนประกอบใหม่: การขนส่งแบบท่อ ตามแบบจำลอง tubules มีความสำคัญในการสัญจรทั้งสองทิศทาง
แบบจำลองที่สี่เสนอว่าคอมเพล็กซ์ทำงานเป็นหน่วย โมเดลที่ห้าและสุดท้ายเป็นโมเดลล่าสุดและยืนยันว่าคอมเพล็กซ์ถูกแบ่งออกเป็นช่องต่างๆ
ฟังก์ชั่นพิเศษ
ในเซลล์บางประเภท Golgi complex มีหน้าที่เฉพาะ เซลล์ของตับอ่อนมีโครงสร้างเฉพาะสำหรับการหลั่งอินซูลิน
กรุ๊ปเลือดที่แตกต่างกันในมนุษย์เป็นตัวอย่างของรูปแบบของไกลโคซิเลชันที่แตกต่างกัน ปรากฏการณ์นี้อธิบายได้จากการปรากฏตัวของอัลลีลที่แตกต่างกันซึ่งเป็นรหัสสำหรับกลูโคทรานสเฟอเรส
อ้างอิง
- Cooper, GM และ Hausman, RE (2000) เซลล์: วิธีการระดับโมเลกุล Sinauer Associates
- Kühnel, W. (2005). สมุดแผนที่สีของเซลล์วิทยาและจุล Panamerican Medical Ed.
- Maeda, Y. , & Kinoshita, T. (2010). สภาพแวดล้อมที่เป็นกรดของ Golgi มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเกิดไกลโคซิเลชันและการขนส่ง วิธีการทางเอนไซม์, 480, 495-510
- มันโร, S. (2011). ถาม - ตอบ: อุปกรณ์ Golgi คืออะไรและทำไมเราถึงถาม? ชีววิทยา BMC, 9 (1), 63.
- รอ ธ แมนเจอี (2525) เครื่องมือ Golgi: บทบาทสำหรับช่อง'cis 'และ' 'ที่แตกต่างกัน การรีไซเคิลเมมเบรน 120.
- Tachikawa, M. , & Mochizuki, A. (2017). เครื่องมือ Golgi จัดระเบียบตัวเองให้เป็นรูปร่างลักษณะเฉพาะผ่านพลศาสตร์การประกอบโพสต์มิโตติก การดำเนินการของ National Academy of Sciences, 114 (20), 5177-5182
- Wang, Y. , & Seemann, J. (2011). Golgi biogenesis มุมมองของ Cold Spring Harbor ในชีววิทยา, 3 (10), a005330