ميزات جهاز Golgi والوظائف والهياكل

ال جهاز جولجي, يُعرف أيضًا باسم مجمع Golgi ، وهو عبارة عن عضوي خلوي غشائي يتكون من مجموعة من الحويصلات المسطحة مكدسة معًا ؛ هذه الحقائب لها السائل داخل. توجد في مجموعة كبيرة ومتنوعة من حقيقيات النوى ، مثل الحيوانات والنباتات والفطريات.

هذا العضوي مسؤول عن معالجة البروتينات وتعبئتها وتصنيفها وتوزيعها وتعديلها. بالإضافة إلى ذلك ، لها أيضًا دور في تخليق الدهون والكربوهيدرات. من ناحية أخرى ، في الخضروات في جهاز جولجي يحدث تركيب مكونات جدار الخلية.

تم اكتشاف جهاز Golgi في عام 1888 ، أثناء دراسة الخلايا العصبية ؛ حصل مكتشفها كاميلو جولجي على جائزة نوبل. الهيكل يمكن اكتشافه عن طريق تلطيخ كرومات الفضة.

في البداية كان وجود العضو موضع شك للعلماء في ذلك الوقت ونسبوا ملاحظات Golgi إلى منتجات فنية بسيطة من التقنيات المستخدمة.

مؤشر

• 1 الخصائص العامة
• 2 هيكل وتكوين
  • 2.1 استثناءات هيكلية
  • 2.2 مناطق مجمع جولجي
• 3 وظائف
  • 3.1 غليكوزيل البروتينات المرتبطة الغشاء
  • 3.2 جليكوزيل البروتينات المرتبطة بالليزوزومات
  • 3.3 استقلاب الشحوم والكربوهيدرات
  • 3.4 التصدير
  • 3.5 نماذج الاتجار بالبروتين
  • 3.6 وظائف خاصة
• 4 المراجع

الخصائص العامة

جهاز Golgi عبارة عن عضيات حقيقية النواة ذات طبيعة غشائية. إنها تشبه بعض الأكياس في أكوام ، على الرغم من أن المنظمة يمكن أن تختلف تبعا لنوع الخلية والكائن الحي. وهي مسؤولة عن تعديل البروتينات بعد الترجمة.

على سبيل المثال ، يمكن إضافة بعض الكربوهيدرات لتشكيل بروتين سكري. يتم تعبئتها وتوزيعها على حجرة الخلية عند الاقتضاء ، مثل الغشاء أو الجسيمات أو الفجوات ؛ ويمكن أيضا أن ترسل خارج الخلية. كما تشارك في تخليق الجزيئات الحيوية.

يحدد الهيكل الخلوي (على وجه التحديد الأكتين) موقعه ، وعموما يقع المجمع في منطقة من داخل الخلية بالقرب من النواة والوسطى.

هيكل وتكوين

يتكون المجمع من مجموعة من الأقراص على شكل أقراص ، مسطحة ومركبة ، تسمى الخزانات الجولية ، بسمك متغير.

هذه الأكياس مكدسة ، في مجموعات من أربعة أو ستة دبابات. في خلية الثدييات يمكنك أن تجد ما بين 40 و 100 بطارية متصلة ببعضها البعض.

يقدم مجمع Golgi ميزة مثيرة للاهتمام: هناك قطبية من حيث التركيب وأيضًا الوظيفة.

يمكنك التمييز بين وجه رابطة الدول المستقلة والوجه العابر. الأول يرتبط بدخول البروتينات وهو قريب من الشبكة الإندوبلازمية. والثاني هو الوجه الناتج أو إفراز المنتج. تتكون من دبابة واحدة أو اثنتين لها شكل أنبوبي.

جنبا إلى جنب مع هذا الهيكل هي الحويصلات التي تشكل نظام النقل. يتم ضم أكوام الأكياس معًا في بنية تذكر شكل القوس أو الموعد.

في الثدييات ، يتم تقسيم مجمع Golgi إلى عدة حويصلات أثناء عمليات انقسام الخلايا. تمر الحويصلات إلى خلايا ابنتها وتتخذ مرة أخرى الشكل التقليدي للمجمع.

استثناءات هيكلية

تنظيم المجمع غير شائع في جميع مجموعات الكائنات الحية. في بعض أنواع الخلايا ، لا يتم هيكلة المجمع على شكل مجموعات من الخزانات مكدسة في مجموعات. على العكس ، فهي تقع بشكل فردي. مثال على هذه المنظمة هو الفطريات الخبايا.

في بعض الكائنات أحادية الخلية ، مثل التوكسوبلازما أو المثقبيات, تم الإبلاغ عن وجود كومة غشائية واحدة فقط.

تشير جميع هذه الاستثناءات إلى أن تكديس الهياكل ليس ضروريًا لتحقيق وظيفتها ، على الرغم من أن التقارب بين الأكياس يجعل عملية النقل أكثر فاعلية.

بنفس الطريقة ، تفتقر بعض حقيقيات النوى القاعدية إلى هذه الصهاريج ؛ على سبيل المثال ، الفطريات. يدعم هذا الدليل نظرية أن الجهاز ظهر في سلالة بعد حقيقيات النوى الأولى.

مناطق مجمع جولجي

من الناحية الوظيفية ، ينقسم مجمع Golgi إلى الأجزاء التالية: شبكة رابطة الدول المستقلة ، والأكياس المكدسة - والتي تنقسم بدورها إلى الجزء الأوسط وعبر الشبه الفرعي - وشبكة عبر.

تدخل الجزيئات التي سيتم تعديلها إلى مجمع Golgi باتباع نفس الترتيب (شبكة رابطة الدول المستقلة ، تليها الأجزاء الفرعية التي تفرز في النهاية عبر الشبكة).

تحدث معظم ردود الفعل في المناطق الأكثر نشاطًا: الأجزاء الفرعية العابرة ونصف.

وظائف

تتمثل الوظيفة الرئيسية لمجمع Golgi في تعديل البروتينات بعد التحويلات بفضل الإنزيمات التي تمتلكها.

تشمل هذه التعديلات عمليات الغليكوزيل (إضافة الكربوهيدرات) ، الفسفرة (إضافة مجموعة الفوسفات) ، الكبريت (إضافة مجموعة الفوسفات) وانحلال البروتينات (تدهور البروتينات).

بالإضافة إلى ذلك ، يشارك مجمع جولجي في تخليق جزيئات حيوية محددة. كل من وظائفها موصوفة بالتفصيل أدناه:

جليكوسيل البروتينات المرتبطة بالغشاء

يحدث تعديل البروتين إلى بروتين سكري في جهاز Golgi. الرقم الهيدروجيني الحمضي النموذجي داخل العضية أمر حاسم لهذه العملية أن تحدث بشكل طبيعي.

هناك تبادل مستمر للمواد بين جهاز Golgi مع الشبكة الإندوبلازمية والليزوزومات. في الشبكة الإندوبلازمية ، تخضع البروتينات أيضًا لتعديلات ؛ وتشمل هذه إضافة قليل السكاريد.

عندما تدخل هذه الجزيئات (N-oligosaccharides) إلى مجمع Golgi ، فإنها تتلقى سلسلة من التعديلات الإضافية. إذا تم تنفيذ وجهة الجزيء المذكور خارج الخلية أو استلامها في غشاء البلازما ، تحدث تعديلات خاصة..

تشمل هذه التعديلات الخطوات التالية: التخلص من ثلاثة بقايا من المانوز ، إضافة N-acetylglucosamine ، والقضاء على mannoses وإضافة fucose ، واثنان من N-acetylucucosamine ، وثلاثة galactoses ، وثلاثة مخلفات حمض sialic.

جليكوسيل البروتينات المرتبطة الليزوزومات

في المقابل ، يتم تعديل البروتينات الموجهة للجسيمات الليزرية بالطريقة التالية: لا توجد إزالة للمانوس كخطوة أولية ؛ بدلاً من ذلك ، يحدث الفسفرة من هذه المخلفات. هذه الخطوة تحدث في منطقة رابطة الدول المستقلة للمجمع.

بعد ذلك ، يتم التخلص من مجموعات N-acetylglucosamine ، تاركًا المانوز مع إضافة الفوسفات في قليل السكاريد. تشير هذه الفوسفات إلى أن البروتين يجب أن يستهدف بشكل خاص الليزوزومات.

توجد المستقبلات المسؤولة عن التعرف على الفوسفات التي تشير إلى مصيرها داخل الخلايا في الشبكة العابرة.

استقلاب الدهون والكربوهيدرات

يحدث تخليق الجليكوليبات و sphingomyelin في مجمع Golgi ، باستخدام سيراميد كجزيء المنشأ (تم تصنيعه سابقًا في الشبكة الإندوبلازمية). هذه العملية تتناقض مع بقية الفسفوليبيد التي تشكل غشاء البلازما ، والمستمدة من الجلسرين.

Sphingomyelin هو فئة من sphingolipid. إنه مكون وفير من أغشية الثدييات ، خاصة الخلايا العصبية ، حيث تكون جزءًا من غمد المايلين.

بعد تخليقها ، يتم نقلها إلى موقعها النهائي: غشاء البلازما. توجد رؤوسهم القطبية نحو السطح الخارجي للخلية ؛ هذه العناصر لها دور محدد في عمليات التعرف الخلوية.

في الخلايا النباتية ، يساهم جهاز Golgi في تخليق السكريات التي تشكل جدار الخلية ، وتحديدا الهيمسيلولوز والبكتين. عن طريق النقل الحويصلي ، تؤخذ هذه البوليمرات إلى خارج الخلية.

في النباتات ، تعتبر هذه الخطوة حاسمة وحوالي 80 ٪ من نشاط الشبكة يتم تكليفها بتوليف السكريات. في الواقع ، تم الإبلاغ عن مئات هذه العضيات في الخلايا النباتية.

تصدير

يتم نقل الجزيئات الحيوية المختلفة - البروتينات والكربوهيدرات والدهون - إلى وجهاتها الخلوية بواسطة مجمع جولجي. تحتوي البروتينات على نوع من "الكود" المسؤول عن إعلام الوجهة التي تنتمي إليها.

يتم نقلها في حويصلات تغادر من الشبكة العابرة وتتحرك إلى حجرة الخلية المحددة.

يمكن حمل البروتينات إلى الغشاء عن طريق مسار تأسيسي محدد. هذا هو السبب في استمرار دمج البروتينات والدهون في غشاء البلازما. يتم الاحتفاظ بالبروتينات التي يكون وجهتها النهائية هي مجمع جولجي.

بالإضافة إلى المسار التأسيسي ، ترتبط البروتينات الأخرى بالخلية الخارجية وتحدث بواسطة إشارات من البيئة ، تسمى الهرمونات أو الإنزيمات أو الناقلات العصبية.

على سبيل المثال ، في خلايا البنكرياس ، يتم تغليف الإنزيمات الهضمية في حويصلات يتم إفرازها فقط عند اكتشاف الطعام.

تشير الأبحاث الحديثة إلى وجود مسارات بديلة لبروتينات الأغشية التي لا تمر عبر جهاز Golgi. ومع ذلك ، فإن هذه السبل لل الالتفافية "غير تقليدية" وتناقش في الأدب.

نماذج الاتجار البروتين

هناك خمسة نماذج لشرح الاتجار بالبروتين في الجهاز. الأول ينطوي على حركة المواد بين مقصورات مستقرة ، كل واحد لديه الانزيمات اللازمة لأداء وظائف محددة. النموذج الثاني ينطوي على نضوج الدبابات تدريجيا.

ويقترح الثالث أيضًا نضوج الأكياس ولكن مع دمج مكون جديد: النقل الأنبوبي. وفقًا للنموذج ، تعد الأنابيب مهمة في حركة المرور في كلا الاتجاهين.

النموذج الرابع يقترح أن المجمع يعمل كوحدة. النموذج الخامس والأخير هو الأحدث ويدعي أن المجمع مقسم إلى حجرات مختلفة.

وظائف خاصة

في أنواع معينة من الخلايا يحتوي مجمع Golgi على وظائف محددة. تحتوي خلايا البنكرياس على هياكل متخصصة لإفراز الأنسولين.

تعد الأنواع المختلفة من الدم لدى البشر مثالًا على أنماط الغليكوزيل التفاضلية. يتم تفسير هذه الظاهرة من خلال وجود أليلات مختلفة ترمز إلى glucotransferase.

مراجع

1. Cooper، G. M.، & Hausman، R. E. (2000). الخلية: النهج الجزيئي. شركاء سيناور.
2. Kühnel، W. (2005). أطلس لون علم الخلايا والأنسجة. Ed. Panamericana Medical.
3. Maeda، Y.، & Kinoshita، T. (2010). البيئة الحمضية في Golgi أمر بالغ الأهمية بالنسبة للجليكوزيل والنقل. طرق في علم الانزيمات, 480, 495-510.
4. مونرو ، س. (2011). سؤال وجواب: ما هو جهاز Golgi ، ولماذا نسأل?. بيولوجيا BMC, 9(1) ، 63.
5. روثمان ، J. E. (1982). جهاز Golgi: أدوار المقصورات المتميزة 'cis' و 'notrans. إعادة تدوير الغشاء, 120.
6. Tachikawa، M.، & Mochizuki، A. (2017). ينظم جهاز Golgi شكله الخاص عبر ديناميكيات إعادة التجميع ما بعد الحركية. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم, 114(20) ، 5177-5182.
7. Wang، Y.، & Seemann، J. (2011). Golgi التوليد الحيوي. وجهات نظر كولد سبرينج هاربور في علم الأحياء, 3(10) ، a005330.