Aparelho de Golgi: características, funções e estruturas

O aparelho de Golgi , também conhecido como complexo de Golgi, é um organelo celular membranoso formado por um conjunto de vesículas planas empilhadas; Essas bolsas têm líquido dentro. Pode ser encontrada em uma grande variedade de eucariotos, como animais , plantas e fungos .

Essa organela é responsável pelo processamento, embalagem, classificação, distribuição e modificação de proteínas. Além disso, também tem um papel na síntese de lipídios e carboidratos . Por outro lado, nos vegetais do aparelho de Golgi ocorre a síntese dos componentes da parede celular .

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O aparelho de Golgi foi descoberto em 1888, enquanto as células nervosas foram estudadas; seu descobridor, Camillo Golgi, ganhou o Prêmio Nobel. A estrutura é detectável por coloração com cromato de prata.

A princípio, a existência do órgão era duvidosa para os cientistas da época e atribuía as observações de Golgi a produtos simples de artefatos das técnicas utilizadas.

Características gerais

O aparelho de Golgi é uma organela eucariótica de natureza membranosa. Assemelha-se a alguns sacos de baterias, embora a organização possa variar dependendo do tipo de célula e do organismo. É responsável pela modificação de proteínas após a tradução.

Por exemplo, alguns carboidratos podem ser adicionados para formar uma glicoproteína. Este produto é embalado e distribuído para o compartimento celular, onde necessário, como membrana, lisossomos ou vacúolos ; Também pode ser enviado para fora da célula. Também participa da síntese de biomoléculas .

O citoesqueleto (especificamente a actina) determina sua localização e, geralmente, o complexo está localizado em uma área do interior celular próxima ao núcleo e ao centrossoma.

Estrutura e composição

O complexo consiste em um conjunto de sacolas na forma de discos, aviões e fenestratos, chamados cisternas de Golgian, de espessura variável.

Esses sacos são empilhados em grupos de quatro ou seis tanques. Em uma célula de mamífero, podem ser encontradas entre 40 e 100 baterias conectadas umas às outras.

O complexo de Golgi tem uma característica interessante: há polaridade em termos de estrutura e também de função.

Você pode distinguir entre a face cis e a face trans. O primeiro está relacionado à entrada de proteínas e fica próximo ao retículo endoplasmático . O segundo é a face de saída ou a secreção do produto; Eles são formados por um ou dois tanques com formato tubular.

Ao lado dessa estrutura, existem vesículas que compõem o sistema de transporte. Pilhas de sacos são unidas em uma estrutura que lembra a forma de uma gravata ou de um compromisso.

Nos mamíferos, o complexo de Golgi é fragmentado em várias vesículas durante os processos de divisão celular. As vesículas passam para as células filhas e novamente assumem a forma tradicional do complexo.

Exceções estruturais

A organização do complexo não é comum em todos os grupos de organismos. Em alguns tipos de células, o complexo não está estruturado como conjuntos de tanques empilhados em grupos; pelo contrário, eles estão localizados individualmente. Um exemplo dessa organização é o do fungo Saccharomyces cerevisiae.

Em alguns organismos unicelulares, como toxoplasma ou tripanossoma, foi relatada a presença de apenas uma célula membranosa.

Todas essas exceções indicam que o empilhamento de estruturas não é essencial para cumprir sua função, embora a proximidade entre as malas torne o processo de transporte muito mais eficiente.

Da mesma forma, alguns eucariotos basais não possuem essas cisternas; Por exemplo, fungos. Essa evidência apóia a teoria de que o aparato apareceu em uma linhagem após os primeiros eucariotos.

Regiões do complexo de Golgi

Funcionalmente, o complexo de Golgi é dividido nos seguintes compartimentos: a rede cis, os sacos empilhados – que por sua vez são divididos no subcompartimento médio e trans – e a rede trans.

As moléculas que serão modificadas entram no complexo de Golgi na mesma ordem (rede cis, seguida de subcompartimentos a serem finalmente excretados na rede trans).

A maioria das reações ocorre nas áreas mais ativas: os subcompartimentos trans e médio.

Funções

O complexo de Golgi tem como função principal a modificação pós-traducional de proteínas, graças às enzimas que possuem no interior.

Essas modificações incluem processos de glicosilação (adição de carboidratos), fosforilação (adição de um grupo fosfato), sulfatação (adição de um grupo fosfato) e proteólise (degradação de proteínas).

Além disso, o complexo de Golgi está envolvido na síntese de biomoléculas específicas. Cada uma de suas funções é descrita em detalhes abaixo:

Glicosilação de proteínas na membrana

No aparelho de Golgi, ocorre a modificação de uma proteína em uma glicoproteína. O pH ácido típico dentro da organela é crítico para que esse processo ocorra normalmente.

Existe uma troca constante de materiais entre o aparelho de Golgi com o retículo endoplasmático e os lisossomos. No retículo endoplasmático, as proteínas também sofrem modificações; Estes incluem a adição de um oligossacarídeo.

Quando essas moléculas (N-oligossacarídeos) entram no complexo de Golgi, elas recebem uma série de modificações adicionais. Se o destino dessa molécula deve ser levado para o exterior da célula ou recebido na membrana plasmática, ocorrem modificações especiais.

Essas modificações incluem as seguintes etapas: eliminação de três resíduos de manose, adição de N-acetilglucosamina, eliminação de duas mãos e adição de fucose, mais N-acetilglucosamina adicional, três galactose e três resíduos de ácidos siálicos.

Glicosilação de proteínas para lisossomos

Por outro lado, as proteínas destinadas aos lisossomos são modificadas da seguinte forma: não há remoção das mãos como etapa inicial; em vez disso, ocorre a fosforilação desses resíduos. Esta etapa ocorre na região cis do complexo.

Em seguida, os grupos N-acetilglucosamina são removidos deixando as mãos com o fosfato adicionado no oligossacarídeo. Esses fosfatos indicam que a proteína deve ser direcionada especificamente aos lisossomos.

Os receptores responsáveis ​​pelo reconhecimento de fosfatos que indicam seu destino intracelular estão localizados na rede trans.

Metabolismo de lipídios e carboidratos

No complexo de Golgi, ocorre a síntese de glicolipídios e esfingomielina, usando a ceramida como molécula de origem (previamente sintetizada no retículo endoplasmático). Este processo é contrário ao restante dos fosfolipídios que compõem a membrana plasmática, derivados do glicerol.

A esfingomielina é uma classe de esfingolipídeo. É um componente abundante das membranas de mamíferos, particularmente as células nervosas, nas quais fazem parte da bainha de mielina.

Após sua síntese, eles são transportados para o local final: a membrana plasmática. Suas cabeças polares estão localizadas fora da superfície da célula; Esses elementos têm um papel específico nos processos de reconhecimento de células.

Nas células vegetais, o aparelho de Golgi contribui para a síntese dos polissacarídeos que compõem a parede celular, especificamente a hemicelulose e as pectinas. Através do transporte vesicular, esses polímeros são retirados para fora da célula.

Nos vegetais, essa etapa é crucial e aproximadamente 80% da atividade do retículo é atribuída à síntese de polissacarídeos. De fato, centenas dessas organelas foram relatadas em células vegetais.

Exportação

As diferentes biomoléculas – proteínas, carboidratos e lipídios – são transferidas para seus destinos celulares pelo complexo de Golgi. As proteínas têm um tipo de “código” responsável por informar o destino ao qual pertence.

Eles são transportados em vesículas que saem da rede trans e se movem para o compartimento celular determinado.

As proteínas podem ser transportadas para a membrana por uma via constitutiva específica. É por isso que há uma incorporação contínua de proteínas e lipídios na membrana plasmática. As proteínas cujo destino final é o complexo de Golgi são retidas por ele.

Além da via constitutiva, outras proteínas são destinadas ao exterior celular e ocorrem através de sinais ambientais, chamados hormônios, enzimas ou neurotransmissores.

Por exemplo, nas células pancreáticas, as enzimas digestivas são compactadas em vesículas que são secretadas apenas quando os alimentos são detectados.

Algumas pesquisas recentes relatam a existência de vias alternativas para proteínas da membrana que não passam pelo aparelho de Golgi. No entanto, essas rotas de desvio “não convencionais” são discutidas na literatura.

Modelos de tráfego de proteínas

Existem cinco modelos para explicar o tráfego de proteínas no dispositivo. O primeiro envolve o tráfego de material entre compartimentos estáveis, cada um possui as enzimas necessárias para cumprir funções específicas. O segundo modelo envolve a maturação dos tanques de maneira progressiva.

O terceiro também propõe a maturação dos sacos, mas com a incorporação de um novo componente: o transporte tubular. Dependendo do modelo, os túbulos são importantes no trânsito nas duas direções.

O quarto modelo propõe que o complexo funcione como uma unidade. O quinto e último modelo é o mais recente e argumenta que o complexo é dividido em diferentes compartimentos.

Funções especiais

Em certos tipos de células, o complexo de Golgi possui funções específicas. As células do pâncreas possuem estruturas especializadas para secreção de insulina.

Diferentes tipos de sangue em humanos são um exemplo de padrões diferenciais de glicosilação. Esse fenômeno é explicado pela presença de diferentes alelos que codificam a glucotransferase.

Referências

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