Caractéristiques, fonctions et structures de l'appareil Golgi

Le Appareil de Golgi, également connu sous le nom de complexe de Golgi, est un organite cellulaire membraneux formé par un ensemble de vésicules plates empilées les unes sur les autres; Ces sacs ont un liquide à l'intérieur. On le trouve dans une grande variété d'eucaryotes, tels que les animaux, les plantes et les champignons.

Cet organite est responsable du traitement, de l'emballage, de la classification, de la distribution et de la modification des protéines. En outre, il joue également un rôle dans la synthèse des lipides et des glucides. D'autre part, dans les plantes de l'appareil de Golgi, la synthèse des composants de la paroi cellulaire se produit.

L'appareil de Golgi a été découvert en 1888, tout en étudiant les cellules nerveuses; son découvreur, Camillo Golgi, a remporté le prix Nobel. La structure est détectable par coloration au chromate d'argent.

Au début, l'existence de l'organe était douteuse pour les scientifiques de l'époque et ils attribuaient les observations de Golgi à des artefacts simples issus des techniques employées.

Index

• 1 Caractéristiques générales
• 2 Structure et composition
  • 2.1 Exceptions structurelles
  • 2.2 Régions du complexe de Golgi
• 3 fonctions
  • 3.1 Glycosylation des protéines liées à la membrane
  • 3.2 Glycosylation des protéines liées aux lysosomes
  • 3.3 Métabolisme des lipides et des glucides
  • 3.4 Exportation
  • 3.5 Modèles de trafic de protéines
  • 3.6 Fonctions spéciales
• 4 références

Caractéristiques générales

L'appareil de Golgi est un organite eucaryote de nature membraneuse. Il ressemble à des sacs en piles, bien que l'organisation puisse varier en fonction du type de cellule et de l'organisme. Il est responsable de la modification des protéines après la traduction.

Par exemple, certains glucides peuvent être ajoutés pour former une glycoprotéine. Ce produit est emballé et distribué dans le compartiment cellulaire si nécessaire, tel que la membrane, les lysosomes ou les vacuoles; il peut également être envoyé en dehors de la cellule. Il participe également à la synthèse de biomolécules.

Le cytosquelette (spécifiquement l'actine) détermine son emplacement, et le complexe est généralement situé dans une zone de l'intérieur de la cellule, près du noyau et du centrosome.

Structure et composition

Le complexe est constitué d'un ensemble de disques en forme de disques, plats et fenestrés, appelés citernes de Golgian, d'épaisseur variable.

Ces sacs sont empilés en groupes de quatre ou six réservoirs. Dans une cellule de mammifère, on trouve entre 40 et 100 batteries connectées ensemble.

Le complexe de Golgi présente une caractéristique intéressante: il existe une polarité en termes de structure et de fonction.

Vous pouvez faire la distinction entre la face cis et la face trans. Le premier est lié à l'entrée de protéines et est proche du réticulum endoplasmique. La seconde est la face de sortie ou la sécrétion du produit; ils sont formés par un ou deux réservoirs de forme tubulaire.

Parallèlement à cette structure, des vésicules constituent le système de transport. Les piles de sacs sont réunies dans une structure qui ressemble à un arc ou à un rendez-vous.

Chez les mammifères, le complexe de Golgi est fragmenté en plusieurs vésicules lors des processus de division cellulaire. Les vésicules passent aux cellules filles et reprennent la forme traditionnelle du complexe.

Exceptions structurelles

L'organisation du complexe n'est pas commune dans tous les groupes d'organismes. Dans certains types de cellules, le complexe n’est pas structuré comme des ensembles de citernes empilées en groupes; inversement, ils sont situés individuellement. Un exemple de cette organisation est le champignon Saccharomyces cerevisiae.

Dans certains organismes unicellulaires, tels que le toxoplasme ou trypanosome, la présence d'un seul pieu membraneux a été rapportée.

Toutes ces exceptions indiquent que l'empilement des structures n'est pas essentiel pour remplir sa fonction, bien que la proximité entre les sacs rend le processus de transport beaucoup plus efficace.

De même, certains eucaryotes basaux ne possèdent pas ces citernes; par exemple, les champignons. Cette preuve soutient la théorie selon laquelle le dispositif est apparu dans une lignée après les premiers eucaryotes.

Régions du complexe de Golgi

Sur le plan fonctionnel, le complexe de Golgi est divisé en plusieurs compartiments: le réseau cis, les sacs empilés, qui sont divisés à leur tour en sous-compartiments intermédiaires et trans et en réseaux trans.

Les molécules qui seront modifiées entrent dans le complexe de Golgi dans le même ordre (réseau cis, suivi des sous-compartiments pour être finalement excrétés dans le réseau trans).

La plupart des réactions se produisent dans les zones les plus actives: les sous-compartiments trans et intermédiaires.

Fonctions

La fonction principale du complexe de Golgi est la modification post-traductionnelle des protéines grâce aux enzymes qu'elles contiennent.

Ces modifications comprennent les processus de glycosylation (ajout de glucides), la phosphorylation (ajout d'un groupe phosphate), la sulfatation (addition d'un groupe phosphate) et la protéolyse (dégradation des protéines).

De plus, le complexe de Golgi est impliqué dans la synthèse de biomolécules spécifiques.Ce qui suit décrit en détail chacune de ses fonctions:

Glycosylation des protéines liées à la membrane

La modification d'une protéine en une glycoprotéine se produit dans l'appareil de Golgi. Le pH acide typique à l'intérieur de l'organelle est essentiel pour que ce processus se déroule normalement.

Il y a un échange constant de matériaux entre l'appareil de Golgi avec le réticulum endoplasmique et les lysosomes. Dans le réticulum endoplasmique, les protéines subissent également des modifications; ceux-ci incluent l'addition d'un oligosaccharide.

Lorsque ces molécules (N-oligosaccharides) pénètrent dans le complexe de Golgi, elles reçoivent une série de modifications supplémentaires. Si le devenir de ladite molécule doit être réalisé à partir de la cellule ou reçu dans la membrane plasmatique, des modifications spéciales se produisent.

Ces modifications comprennent les étapes suivantes: élimination des trois résidus mannose, l'addition de N-acétylglucosamine, l'élimination des deux mannose et fucose outre, deux N-acétylglucosamine supplémentaire, le galactose trois et trois résidus d'acide sialique.

Glycosylation des protéines liées aux lysosomes

En revanche, des protéines qui ciblent les lysosomes sont modifiées comme suit: il n'y a pas élimination de mannose dans une première étape; au lieu de cela, la phosphorylation de ces résidus se produit. Cette étape se produit dans la région cis du complexe.

Ensuite, les groupes N-acétylglucosamine on élimine le phosphate de mannose ajoutée dans l'oligosaccharide. Ces phosphates indiquent que la protéine doit cibler spécifiquement les lysosomes.

Les récepteurs responsables de la reconnaissance des phosphates indiquant leur devenir intracellulaire sont situés dans le réseau trans.

Métabolisme des lipides et des glucides

Dans les glycolipides de synthèse complexe de Golgi et la sphingomyéline, il se produit, en utilisant comme molécule parente céramide (précédemment synthétisée dans le réticulum endoplasmique). Ce processus est contraire au reste des phospholipides qui constituent la membrane plasmique, dérivés du glycérol.

La sphingomyéline est une classe de sphingolipides. C'est un composant abondant des membranes des mammifères, en particulier des cellules nerveuses, dans lesquelles ils font partie de la gaine de myéline.

Après leur synthèse, ils sont transportés à leur emplacement final: la membrane plasmique. Leurs têtes polaires sont situées vers l'extérieur de la surface cellulaire; Ces éléments jouent un rôle spécifique dans les processus de reconnaissance cellulaire.

Dans les cellules végétales, l'appareil de Golgi contribue à la synthèse des polysaccharides qui constituent les parois cellulaires, en particulier l'hémicellulose et pectines. Au moyen du transport vésiculaire, ces polymères sont retirés de la cellule.

Chez les plantes, cette étape est cruciale et environ 80% de l'activité du réticulum est attribuée à la synthèse des polysaccharides. En fait, des centaines de ces organites ont été signalés dans des cellules végétales.

Export

Les différentes biomolécules - protéines, glucides et lipides - sont transférées vers leur destination cellulaire par le complexe de Golgi. Les protéines ont une sorte de "code" chargé d'informer la destination à laquelle elles appartiennent.

Ils sont transportés dans des vésicules qui sortent du réseau trans et se déplacent vers le compartiment cellulaire déterminé.

Les protéines peuvent être transportées vers la membrane par une voie constitutive spécifique. C'est pourquoi il y a une incorporation continue de protéines et de lipides dans la membrane plasmique. Les protéines dont la destination finale est le complexe de Golgi sont retenues par elle.

En plus de la voie constitutive, d'autres protéines sont destinées à l'extérieur de la cellule et par des signaux provenant de l'environnement se produisent, les hormones d'appel, des enzymes ou des neurotransmetteurs.

Par exemple, dans les cellules pancréatiques, les enzymes digestives sont emballées dans des vésicules qui ne sont sécrétées que lorsque des aliments sont détectés.

Des recherches récentes montrent l'existence de voies alternatives pour les protéines membranaires qui ne passent pas par l'appareil de Golgi. Cependant, ces avenues de contourner "Unconventional" sont débattus dans la littérature.

Modèles de trafic de protéines

Il existe cinq modèles pour expliquer le trafic de protéines dans l'appareil. Le premier implique le trafic de matière entre les compartiments stables, chacun possède les enzymes nécessaires pour remplir des fonctions spécifiques. Le deuxième modèle implique la maturation des réservoirs progressivement.

Le troisième propose également la maturation des sacs mais avec l'incorporation d'un nouveau composant: le transport tubulaire. Selon le modèle, les tubules sont importants dans la circulation dans les deux sens.

Le quatrième modèle propose que le complexe fonctionne comme une unité. Le cinquième et dernier modèle est le plus récent et fait valoir que le complexe est divisé en différents compartiments.

Fonctions spéciales

Dans certains types de cellules, le complexe de Golgi a des fonctions spécifiques. Les cellules du pancréas ont des structures spécialisées pour la sécrétion d'insuline.

Différents types de sang chez l'homme sont un exemple de schémas de glycosylation différentiels. Ce phénomène s’explique par la présence de différents allèles codant pour la glucotransférase.

Références

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