La plupart des gens ont construit un modèle cellulaire pour une expo-sciences ou un projet scientifique en classe, et peu de composants de cellules eucaryotes sont aussi intéressants à regarder ou à construire que l'appareil de Golgi.
Contrairement à de nombreux organites, qui ont tendance à ont des formes plus uniformes et souvent rondes, l'appareil de Golgi - également appelé complexe de Golgi, corps de Golgi ou même simplement Golgi - est une série de disques plats ou de poches empilées ensemble.
Pour l'observateur occasionnel, l'appareil de Golgi ressemble à une vue à vol d'oiseau d'un labyrinthe ou peut-être même un morceau de bonbon en ruban.
Cette structure intéressante aide l'appareil de Golgi avec son rôle en tant que partie du système endomembranaire, qui comprend le corps de Golgi et quelques autres organites, y compris les lysosomes et le réticulum endoplasmique.
Ces organites se réunissent pour modifier, emballer et transporter des contenus cellulaires importants, tels que les lipides et les protéines.
Analogie avec l'appareil de Golgi: l'appareil de Golgi est parfois appelé l'usine d'emballage ou le bureau de poste de la cellule car il reçoit des molécules et y apporte des modifications, puis trie et adresse ces molécules pour les transporter vers d'autres zones de la cellule, tout comme un bureau de poste le fait avec des lettres et des colis.
Structure du corps de Golgi
La structure de l'appareil de Golgi est cruciale pour sa fonction.
Chacune des poches plates de membrane qui s'empilent pour former l'organite s'appelle des citernes. Dans la plupart des organismes, il y a quatre à huit de ces disques, mais certains organismes peuvent avoir jusqu'à 60 citernes dans un seul corps de Golgi. Les espaces entre chaque poche sont tout aussi importants que les poches elles-mêmes.
Ces espaces sont la lumière de l'appareil de Golgi.
Les scientifiques divisent le corps de Golgi en trois parties: les citernes proches de la réticulum endoplasmique, qui est le compartiment cis; les citernes éloignées du réticulum endoplasmique, qui est le compartiment trans; et les citernes moyennes, appelées compartiment médial.
Ces étiquettes sont importantes pour comprendre le fonctionnement de l'appareil de Golgi car les côtés ou réseaux les plus externes du corps de Golgi remplissent des fonctions très différentes.
Si vous considérez l'appareil Golgi comme l'usine d'emballage de la cellule, vous pouvez visualiser le côté cis, ou la face cis, comme le quai de réception du Golgi. Ici, l'appareil Golgi prend en charge la cargaison envoyée du réticulum endoplasmique par des transporteurs spéciaux appelés vésicules.
Le côté opposé, appelé la face trans, est le quai d'expédition du corps Golgi.
Structure et transport de Golgi
Après le tri et l'emballage, l'appareil Golgi libère les protéines et les lipides de la face trans.
L'organelle charge la cargaison de protéines ou de lipides dans des transporteurs de vésicules, qui bourgeonnent du Golgi, destiné à d'autres endroits dans la cellule. Par exemple, certaines cargaisons peuvent être acheminées vers le lysosome pour être recyclées et dégradées.
D'autres cargaisons peuvent même se retrouver à l'extérieur de la cellule après avoir été expédiées vers la membrane plasmique de la cellule.
Le cytosquelette de la cellule, qui est une matrice de protéines structurelles qui donne à la cellule sa forme et aide à organiser son contenu, ancre le corps de Golgi en place près du réticulum endoplasmique et du noyau cellulaire.
Puisque ces organites travaillent ensemble pour construire d'importantes biomolécules, telles que les protéines et lipides, il est logique pour eux de s'installer à proximité les uns des autres.
Certaines des protéines du cytosquelette, appelées microtubules, agissent comme des voies ferrées entre ces organites ainsi que d'autres emplacements dans le cellule. Cela permet aux vésicules de transport de déplacer facilement la cargaison entre les organites et vers leur destination finale dans la cellule.
Enzymes: le lien entre la structure et la fonction
Que se passe-t-il dans le Golgi entre la réception de la cargaison à la cis face et l'expédier à nouveau sur la face trans est l'une des principales œuvres de l'appareil Golgi. La force motrice derrière cette fonction est également entraînée par les protéines.
Les poches des citernes dans les différents compartiments du corps de Golgi contiennent une classe spéciale de protéines appelées enzymes. Les enzymes spécifiques de chaque poche lui permettent de modifier les lipides et les protéines au fur et à mesure de leur passage de la face cis à travers le compartiment médial en direction de la face trans.
Ces modifications effectuées par les différentes enzymes des poches des citernes font une énorme différence dans les résultats des biomolécules modifiées. Parfois, les modifications aident à rendre les molécules fonctionnelles et capables de faire leur travail.
À d'autres moments, les modifications agissent comme des étiquettes qui informent le centre d'expédition de l'appareil de Golgi de la destination finale des biomolécules.
Ces modifications affectent la structure des protéines et des lipides. Par exemple, les enzymes peuvent éliminer les chaînes latérales du sucre ou ajouter des groupes de sucre, d'acide gras ou de phosphate à la cargaison.
••• Recherche d'enzymes et transport
Les enzymes spécifiques présentes dans chacune des citernes déterminent quelles modifications arriver dans ces poches cisternales. Par exemple, une modification clive le sucre mannose. Cela se produit généralement dans les premiers compartiments cis ou médiaux, sur la base des enzymes qui y sont présentes.
Une autre modification ajoute le sucre galactose ou un groupe sulfate aux biomolécules. Cela se produit généralement vers la fin du voyage de la cargaison à travers le corps de Golgi dans le compartiment trans.
Étant donné que de nombreuses modifications agissent comme des étiquettes, l'appareil Golgi utilise ces informations sur la face trans pour s'assurer que la nouvelle modification les lipides et les protéines se retrouvent à la bonne destination. Vous pouvez imaginer cela comme un bureau de poste emboutissant des colis avec des étiquettes d'adresse et d'autres instructions d'expédition pour les gestionnaires de courrier.
Le corps de Golgi trie la cargaison en fonction de ces étiquettes et charge les lipides et les protéines dans les transporteurs de vésicules appropriés, prêt à être expédié.
Rôle dans l'expression des gènes
Beaucoup des altérations qui ont lieu dans les citernes de l'appareil de Golgi sont des modifications post-traductionnelles.
Ce sont des changements apportés aux protéines après que la protéine a déjà été construite et pliée. Pour donner un sens à cela, vous devrez revenir en arrière dans le schéma de la synthèse des protéines.
À l'intérieur du noyau de chaque cellule, il y a de l'ADN, qui agit comme un modèle pour la construction de biomolécules comme les protéines. L'ensemble complet d'ADN, appelé génome humain, contient à la fois de l'ADN non codant et des gènes codant pour des protéines. L'information contenue dans chaque gène codant donne les instructions pour construire des chaînes d'acides aminés.
Finalement, ces chaînes se replient en protéines fonctionnelles.
Cependant, cela ne se produit pas sur un à un. une échelle. Puisqu'il y a beaucoup, beaucoup plus de protéines humaines qu'il n'y a de gènes codants dans le génome, chaque gène doit avoir la capacité de produire plusieurs protéines.
Pensez-y de cette façon: si les scientifiques estiment qu'il y a environ 25 000 humains gènes et plus d'un million de protéines humaines, ce qui signifie que les humains ont besoin de plus de 40 fois plus de protéines que de gènes individuels.
Modifications post-traductionnelles
La solution pour construire autant de protéines à partir d'un ensemble relativement petit de les gènes sont des modifications post-traductionnelles.
C'est le processus par lequel la cellule apporte des modifications chimiques aux protéines nouvellement formées (et aux protéines plus anciennes à d'autres moments) afin de changer ce que fait la protéine, où elle se localise et comment il interagit avec d'autres molécules.
Il existe quelques types courants de modification post-traductionnelle. Ceux-ci incluent la phosphorylation, la glycosylation, la méthylation, l'acétylation et la lipidation.
La modification post-traductionnelle permet à la cellule de construire une grande variété de protéines en utilisant un relativement petit nombre de gènes. Ces modifications modifient le comportement des protéines et affectent donc la fonction cellulaire globale. Par exemple, ils peuvent augmenter ou diminuer les processus cellulaires tels que la croissance cellulaire, la mort cellulaire et la signalisation cellulaire.
Certaines modifications post-traductionnelles affectent les fonctions cellulaires liées aux maladies humaines, donc comprendre comment et pourquoi les modifications se produisent peut aider les scientifiques développent des médicaments ou d'autres traitements pour ces problèmes de santé.
Rôle dans la formation des vésicules
Une fois que les protéines et les lipides modifiés atteignent la face trans, ils sont prêts à être triés et chargés dans les vésicules de transport qui les transporteront à leurs destinations finales dans la cellule. Pour ce faire, le corps de Golgi s'appuie sur les modifications qui agissent comme des étiquettes, indiquant à l'organelle où envoyer la cargaison.
L'appareil Golgi charge la cargaison triée dans des transporteurs de vésicules, qui bourgeonneront du corps de Golgi et se rendre à la destination finale pour livrer la cargaison.
Une vésicule semble complexe, mais c'est simplement un cordon de fluide entouré d'une membrane qui protège la cargaison pendant le transport vésiculaire. Pour l'appareil de Golgi, il existe trois types de vésicules de transport: vésicules exocytotiques Les vésicules exocytotiques et sécrétoires engloutissent la cargaison et la déplacent vers la membrane cellulaire pour une libération à l'extérieur de la cellule. Là, la vésicule fusionne avec la membrane et libère la cargaison à l'extérieur de la cellule par un pore dans le membrane. Parfois, cela se produit immédiatement lors de l'amarrage à la membrane cellulaire. À d'autres moments, la vésicule de transport s'arrête à la membrane cellulaire puis se bloque, attendant les signaux de l'extérieur de la cellule avant de libérer la cargaison. Un bon exemple de cargaison de vésicule exocytotique est un anticorps activé par le système immunitaire , qui doit quitter la cellule afin de faire son travail pour lutter contre les agents pathogènes. Les neurotransmetteurs comme l'adrénaline sont un type de molécule qui repose sur des vésicules sécrétoires. Ces molécules agissent comme des signaux pour aider à coordonner une réponse à une menace, comme lors d'un "combat ou fuite". Lysosomal les vésicules de transport transportent la cargaison vers le lysosome, qui est le centre de recyclage de la cellule. Cette cargaison est généralement endommagée ou ancienne, de sorte que le lysosome la dépouille et dégrade les composants indésirables. Le corps de Golgi est sans aucun doute une zone complexe et mûre pour recherche en cours. En fait, même si le Golgi a été vu pour la première fois en 1897, les scientifiques travaillent toujours sur un modèle qui explique pleinement le fonctionnement de l'appareil Golgi. Un sujet de débat est de savoir comment exactement la cargaison se déplace de la face cis vers la face trans. Certains scientifiques pensent que les vésicules transportent la cargaison d'une poche de citerne à l'autre. D'autres chercheurs pensent que les citernes elles-mêmes se déplacent, mûrissant en se déplaçant du compartiment cis au compartiment trans et emportant la cargaison avec elles. Ce dernier est le modèle de maturation.
, vésicules sécrétoires
et vésicules lysosomales
.
Types de transporteurs de vésicules
La fonction du Golgi est un mystère permanent
