BỘ MÁY GOLGI: ĐẶC ĐIỂM, CHỨC NĂNG VÀ CẤU TRÚC - GIẢI PHẨU HỌC VÀ SINH LÝ HỌC - 2026

Bộ máy Golgi , còn được gọi là phức hợp Golgi, là một bào quan tế bào màng được hình thành bởi một tập hợp các túi phẳng xếp chồng lên nhau; những bao tải này có chất lỏng bên trong. Nó được tìm thấy trong nhiều loại sinh vật nhân chuẩn, bao gồm động vật, thực vật và nấm.

Cơ quan này chịu trách nhiệm xử lý, đóng gói, phân loại, phân phối và biến đổi protein. Ngoài ra, nó còn có vai trò trong quá trình tổng hợp lipid và carbohydrate. Mặt khác, ở thực vật trong bộ máy Golgi xảy ra quá trình tổng hợp các thành phần của thành tế bào.

Bộ máy Golgi được phát hiện vào năm 1888, trong khi các tế bào thần kinh đang được nghiên cứu; người phát hiện ra nó, Camillo Golgi, đã đoạt giải Nobel. Cấu trúc có thể được phát hiện bằng cách nhuộm cromat bạc.

Lúc đầu, sự tồn tại của cơ quan này là nghi ngờ đối với các nhà khoa học thời đó và họ cho rằng các quan sát của Golgi là các sản phẩm tạo tác đơn giản của các kỹ thuật được sử dụng.

Đặc điểm chung

Bộ máy Golgi là một bào quan của sinh vật nhân chuẩn có bản chất màng. Nó giống như các túi trong ngăn xếp, mặc dù tổ chức có thể khác nhau tùy thuộc vào loại tế bào và sinh vật. Nó chịu trách nhiệm cho việc sửa đổi các protein sau khi dịch mã.

Ví dụ, một số carbohydrate có thể được thêm vào để tạo thành glycoprotein. Sản phẩm này được đóng gói và phân phối đến ngăn tế bào nơi nó được yêu cầu, chẳng hạn như màng, lysosome hoặc không bào; nó cũng có thể được gửi bên ngoài ô. Tương tự như vậy, nó tham gia vào quá trình tổng hợp các phân tử sinh học.

Bộ xương tế bào (cụ thể là actin) xác định vị trí của nó, và phức hợp thường được tìm thấy trong một khu vực bên trong tế bào gần với nhân và trung thể.

Cấu trúc và thành phần

Đại diện của bộ máy Golgi

Khu phức hợp Golgi được tạo thành từ một tập hợp các túi hình đĩa phẳng, được nung nóng, gọi là bể chứa Golgi, có độ dày thay đổi.

Các bao tải này được xếp thành từng nhóm gồm bốn hoặc sáu bể chứa. Trong một tế bào của động vật có vú, bạn có thể tìm thấy từ 40 đến 100 tế bào được kết nối với nhau.

Khu phức hợp Golgi thể hiện một đặc điểm thú vị: có sự phân cực về cấu trúc và chức năng.

Bạn có thể phân biệt giữa mặt cis và mặt chuyển giới. Đầu tiên liên quan đến sự xâm nhập của các protein và được tìm thấy gần lưới nội chất. Thứ hai là mặt thoát hoặc sản phẩm tiết ra; Chúng được tạo thành từ một hoặc hai bể có dạng hình ống.

Cùng với cấu trúc này là các lỗ thông tạo nên hệ thống vận chuyển. Các chồng bao tải được liên kết với nhau theo cấu trúc gợi nhớ đến hình dạng của một cung hoặc một ngày tháng.

Ở động vật có vú, phức hợp Golgi bị phân mảnh thành nhiều túi trong quá trình phân chia tế bào. Các túi truyền đến các tế bào con và lại có dạng truyền thống của phức hợp.

Các ngoại lệ về cấu trúc

Tổ chức của phức hợp không phổ biến ở tất cả các nhóm sinh vật. Trong một số loại ô, khu phức hợp không có cấu trúc như các tập hợp các bồn chứa xếp chồng lên nhau theo nhóm; ngược lại, chúng được định vị riêng lẻ. Một ví dụ của tổ chức này là của nấm Saccharomyces cerevisiae.

Ở một số sinh vật đơn bào, chẳng hạn như toxoplasma hoặc trypanosoma, sự hiện diện của chỉ một đống màng đã được báo cáo.

Tất cả những ngoại lệ này chỉ ra rằng việc xếp chồng của các cấu trúc là không cần thiết để thực hiện chức năng của chúng, mặc dù khoảng cách gần nhau giữa các túi làm cho quá trình vận chuyển hiệu quả hơn nhiều.

Tương tự, một số sinh vật nhân chuẩn cơ bản thiếu các cisternae này; ví dụ, nấm. Bằng chứng này ủng hộ giả thuyết rằng bộ máy xuất hiện trong một dòng dõi muộn hơn so với các sinh vật nhân chuẩn đầu tiên.

Vùng phức hợp Golgi

Về mặt chức năng, phức hợp Golgi được chia thành các ngăn sau: mạng cis, các túi xếp chồng lên nhau - trong đó lần lượt được chia thành ngăn giữa và tiểu phân - và mạng trans.

Các phân tử được biến đổi đi vào phức hợp Golgi theo cùng một thứ tự (mạng cis, tiếp theo là các phân tử con để cuối cùng được bài tiết trong mạng trans).

Hầu hết các phản ứng xảy ra ở các vùng hoạt động mạnh nhất: các khoang con trans và giữa.

Đặc trưng

Phức hợp Golgi có chức năng chính là sửa đổi sau dịch mã của protein nhờ vào các enzym mà chúng có bên trong.

Những sửa đổi này bao gồm các quá trình glycosyl hóa (bổ sung carbohydrate), phosphoryl hóa (thêm nhóm phosphate), sulphation (thêm nhóm phosphate) và phân giải protein (phân hủy protein).

Hơn nữa, phức hợp Golgi tham gia vào quá trình tổng hợp các phân tử sinh học cụ thể. Mỗi chức năng của nó được mô tả chi tiết dưới đây:

Sự glycosyl hóa protein liên kết màng

Trong bộ máy Golgi, xảy ra sự biến đổi protein thành glycoprotein. Độ pH có tính axit điển hình của bên trong bào quan rất quan trọng để quá trình này diễn ra bình thường.

Có sự trao đổi vật chất liên tục giữa bộ máy Golgi với lưới nội chất và các lysosome. Trong lưới nội chất, các protein cũng trải qua các biến đổi; chúng bao gồm việc bổ sung một oligosaccharide.

Khi các phân tử này (N-oligosaccharide) đi vào phức hợp Golgi, chúng sẽ nhận được một loạt các sửa đổi bổ sung. Nếu số phận của phân tử này là được mang ra bên ngoài tế bào hoặc được nhận trong màng sinh chất, thì những thay đổi đặc biệt sẽ xảy ra.

Những sửa đổi này bao gồm các bước sau: loại bỏ ba dư lượng mannose, bổ sung N-acetylglucosamine, loại bỏ hai mannose và bổ sung fucose, hai N-acetylglucosamine bổ sung, ba galactose, và ba dư lượng axit sialic.

Glycosyl hóa protein liên kết với lysosome

Ngược lại, các protein dành cho lysosome được sửa đổi theo cách sau: không có sự loại bỏ mannose như một bước ban đầu; thay vào đó, quá trình phosphoryl hóa các chất cặn này xảy ra. Bước này xảy ra trong vùng cis của phức hợp.

Tiếp theo, các nhóm N-acetylglucosamine được loại bỏ để lại các mannose với phốt phát được thêm vào oligosaccharide. Các phốt phát này chỉ ra rằng protein phải được nhắm mục tiêu cụ thể đến lysosome.

Các thụ thể chịu trách nhiệm nhận ra các phốt phát cho biết số phận nội bào của chúng nằm trong mạng lưới trans.

Chuyển hóa lipid và carbohydrate

Trong phức hợp Golgi, sự tổng hợp glycolipid và sphingomyelin xảy ra, sử dụng ceramide (đã được tổng hợp trước đó trong lưới nội chất) làm phân tử gốc. Quá trình này trái ngược với phần còn lại của các phospholipid tạo nên màng sinh chất, có nguồn gốc từ glycerol.

Sphingomyelin là một nhóm sphingolipid. Nó là một thành phần phong phú của màng động vật có vú, đặc biệt là các tế bào thần kinh, nơi chúng là một phần của vỏ myelin.

Sau khi tổng hợp, chúng được vận chuyển đến vị trí cuối cùng: màng sinh chất. Đầu phân cực của chúng nằm về phía bên ngoài của bề mặt tế bào; Những yếu tố này có một vai trò cụ thể trong quá trình nhận dạng tế bào.

Trong tế bào thực vật, bộ máy Golgi góp phần tổng hợp các polysaccharid tạo nên thành tế bào, đặc biệt là hemicellulose và pectins. Bằng phương tiện vận chuyển dạng lỗ nước, các polyme này được đưa ra bên ngoài tế bào.

Ở rau, bước này rất quan trọng và khoảng 80% hoạt động của lưới được phân công cho quá trình tổng hợp polysaccharid. Trên thực tế, hàng trăm bào quan này đã được báo cáo trong tế bào thực vật.

Xuất khẩu

Các phân tử sinh học khác nhau -protein, carbohydrate và lipid- được phức hợp Golgi chuyển đến các điểm đến tế bào của chúng. Protein có một loại "mã" có nhiệm vụ thông báo cho đích mà nó thuộc về.

Chúng được vận chuyển trong các túi rời khỏi mạng chuyển hóa và di chuyển đến ngăn tế bào cụ thể.

Protein có thể được đưa đến màng bằng một con đường cấu tạo cụ thể. Đó là lý do tại sao có sự kết hợp liên tục của protein và lipid vào màng sinh chất. Các protein có đích cuối cùng là phức hợp Golgi được nó giữ lại.

Ngoài con đường cấu tạo, các protein khác được dành cho bên ngoài tế bào và xảy ra thông qua các tín hiệu từ môi trường, có thể là hormone, enzym hoặc chất dẫn truyền thần kinh.

Ví dụ, trong tế bào tuyến tụy, các enzym tiêu hóa được đóng gói trong các túi chỉ được tiết ra khi phát hiện ra sự có mặt của thức ăn.

Nghiên cứu gần đây báo cáo sự tồn tại của các con đường thay thế cho các protein màng không đi qua bộ máy Golgi. Tuy nhiên, những tuyến đường tránh "độc đáo" này đang được tranh luận trong tài liệu.

Mô hình buôn bán protein

Có năm mô hình để giải thích việc buôn bán protein trong bộ máy. Đầu tiên liên quan đến lưu lượng vật chất giữa các ngăn ổn định, mỗi ngăn có các enzym cần thiết để thực hiện các chức năng cụ thể. Mô hình thứ hai liên quan đến sự trưởng thành của các bể chứa dần dần.

Thứ ba cũng đề xuất sự trưởng thành của các túi nhưng với sự kết hợp của một thành phần mới: vận chuyển dạng ống. Theo mô hình, các đường ống có vai trò quan trọng trong giao thông theo cả hai hướng.

Mô hình thứ tư đề xuất rằng phức hợp hoạt động như một đơn vị. Mô hình thứ năm và cuối cùng là mô hình gần đây nhất và duy trì rằng khu phức hợp được chia thành các ngăn khác nhau.

Chức năng đặc biệt

Trong một số loại tế bào, phức hợp Golgi có các chức năng cụ thể. Các tế bào của tuyến tụy có cấu trúc chuyên biệt để tiết insulin.

Các nhóm máu khác nhau ở người là một ví dụ về các kiểu glycosyl hóa khác nhau. Hiện tượng này được giải thích là do sự hiện diện của các alen khác nhau mã cho glucotransferase.

Người giới thiệu

1. Cooper, GM và Hausman, RE (2000). Tế bào: Cách tiếp cận phân tử. Sinauer Associates.
2. Kühnel, W. (2005). Bản đồ màu về Tế bào học và Mô học. Panamerican Medical Ed.
3. Maeda, Y., & Kinoshita, T. (2010). Môi trường axit của Golgi rất quan trọng cho quá trình glycosyl hóa và vận chuyển. Các phương pháp trong enzym học, 480, 495-510.
4. Munro, S. (2011). Q&A: Bộ máy Golgi là gì, và tại sao chúng tôi lại hỏi ?. Sinh học BMC, 9 (1), 63.
5. Rothman, JE (1982). Bộ máy Golgi: vai trò cho các ngăn'cis 'và khôngrans' riêng biệt. Tái chế màng, 120.
6. Tachikawa, M., & Mochizuki, A. (2017). Bộ máy Golgi tự tổ chức thành hình dạng đặc trưng thông qua động lực học lắp ráp lại sau sinh. Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia, 114 (20), 5177-5182.
7. Wang, Y., & Seemann, J. (2011). Sự hình thành sinh học Golgi. Các quan điểm của Cold Spring Harbor trong sinh học, 3 (10), a005330.