Appareil de Golgi: fonction, structure (avec analogie et diagramme)

La plupart des gens ont construit un modèle de cellule pour une expo-sciences ou un projet scientifique en classe, et peu cellule eukaryotique les composants sont aussi intéressants à regarder ou à construire que les Appareil de Golgi.

Contrairement à beaucoup organites, qui ont tendance à avoir 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 empilés ensemble.

Pour l'observateur occasionnel, l'appareil de Golgi ressemble à une vue à vol d'oiseau d'un labyrinthe ou peut-être même à un morceau de bonbon en ruban.

Cette structure intéressante aide l'appareil de Golgi dans son rôle dans le système endomembranaire, qui comprend le corps de Golgi et quelques autres organites, dont le lysosomes et 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 usine d'emballage ou bureau de poste de la cellule car il reçoit des molécules et effectue des changements à eux, puis trie et adresse ces molécules pour le transport vers d'autres zones de la cellule, tout comme un bureau de poste le fait avec des lettres et des colis.

La structure de l'appareil de Golgi est cruciale pour son fonctionnement.

Chacune des poches plates de membrane qui s'empilent pour former l'organite sont appelées 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 sachet sont tout aussi importants que les sachets eux-mêmes.

Ces espaces sont l'appareil de Golgi' lumen.

Les scientifiques divisent le corps de Golgi en trois parties: les citernes proches du réticulum endoplasmique, qui est le cis compartiment; les citernes éloignées du réticulum endoplasmique, qui est le trans compartiment; et les citernes moyennes, appelées médian compartiment.

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 de Golgi comme l'usine de conditionnement de la cellule, vous pouvez visualiser le côté cis, ou la face cis, comme le quai de réception du Golgi. Ici, l'appareil de Golgi prend en charge la cargaison envoyée depuis le réticulum endoplasmique via des transporteurs spéciaux appelés vésicules.

Le côté opposé, appelé face trans, est le quai d'expédition du corps de Golgi.

Après tri et conditionnement, l'appareil de Golgi libère des protéines et lipides du visage trans.

L'organite charge la cargaison de protéines ou de lipides dans transporteurs de vésicules, qui bourgeonnent du Golgi, destinés à d'autres endroits de la cellule. Par exemple, certaines cargaisons peuvent aller au lysosome pour y être recyclées et dégradées.

D'autres cargaisons pourraient même se retrouver à l'extérieur de la cellule après avoir été expédiées vers la membrane plasmique de la cellule.

La cellule cytosquelette, qui est une matrice de protéines structurelles qui donnent sa forme à la cellule et aident à organiser son contenu, ancre le corps de Golgi en place près du réticulum endoplasmique et de la cellule noyau.

Étant donné que ces organites travaillent ensemble pour construire des biomolécules importantes, telles que des protéines et des lipides, il est logique qu'ils s'installent 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 la cellule. Cela permet aux vésicules de transport de déplacer facilement la cargaison entre les organites et leur destination finale dans la cellule.

Ce qui se passe dans le Golgi entre la réception de la cargaison à la face cis et son expédition à nouveau à la face trans est l'un des principaux travaux de l'appareil de Golgi. La force motrice derrière cette fonction est également entraînée par les protéines.

Les poches de 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 lors de leur passage de la face cis au compartiment médial en direction de la face trans.

Ces modifications effectuées par les différentes enzymes dans les 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 de sucre ou ajouter des groupes de sucre, d'acide gras ou de phosphate à la cargaison.

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Les enzymes spécifiques présentes dans chacune des citernes déterminent les modifications qui se produisent dans ces poches citernes. Par exemple, une modification clive le sucre mannose. Cela se produit généralement dans les premiers compartiments cis ou médians, en fonction des enzymes qui y sont présentes.

Une autre modification ajoute le sucre galactose ou un groupe sulfate au 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 de Golgi utilise ces informations au niveau de la face trans pour s'assurer que les lipides et les protéines nouvellement modifiés se retrouvent à la bonne destination. Vous pouvez imaginer cela comme un bureau de poste tamponnant 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 le bon transporteurs de vésicules, prêt à être expédié.

Bon nombre des altérations qui ont lieu dans les citernes de l'appareil de Golgi sont modifications post-traductionnelles.

Ce sont des modifications apportées aux protéines une fois que la protéine a déjà été construite et repliée. Pour donner un sens à cela, vous devrez voyager en arrière dans le schéma de 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 de ADN, appelé le génome humain, contient à la fois de l'ADN non codant et des gènes codant pour des protéines. Les informations contenues dans chaque gène codant donnent les instructions pour construire des chaînes d'acides aminés.

Finalement, ces chaînes se replient en protéines fonctionnelles.

Cependant, cela ne se produit pas sur une échelle de un à un. Puisqu'il y a beaucoup plus de protéines humaines que 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 qu'ils n'ont de gènes individuels.

La solution pour construire autant de protéines à partir d'un si petit ensemble de gènes est la modification post-traductionnelle.

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 elle interagit avec d'autres molécules.

Il existe quelques types courants de modification post-traductionnelle. Ceux-ci comprennent la phosphorylation, la glycosylation, la méthylation, l'acétylation et la lipidation.

• Phosphorylation: ajoute un groupe phosphate à la protéine. Cette modification affecte généralement les processus cellulaires liés à la croissance cellulaire et à la signalisation cellulaire.

• Glycosylation: se produit lorsque la cellule ajoute un groupe sucre à la protéine. Cette modification est particulièrement importante pour les protéines destinées à la membrane plasmique de la cellule ou pour les protéines sécrétées, qui se retrouvent à l'extérieur de la cellule.

• Méthylation: ajoute un groupe méthyle à la protéine. Cette modification est bien connue régulateur épigénétique. Cela signifie essentiellement que la méthylation peut activer ou désactiver l'influence d'un gène. Par exemple, les personnes qui subissent un traumatisme à grande échelle, comme la famine, transmettent des modifications génétiques à leurs enfants pour les aider à survivre à de futures pénuries alimentaires. L'un des moyens les plus courants de transmettre ces changements d'une génération à l'autre est la méthylation des protéines.

• Acétylation: ajoute un groupe acétyle à la protéine. Le rôle de cette modification n'est pas totalement clair pour les chercheurs. Cependant, ils savent qu'il s'agit d'une modification courante pour histones, qui sont les protéines qui agissent comme des bobines pour l'ADN.

• Lipidation: ajoute des lipides à la protéine. Cela rend la protéine plus opposée à l'eau, ou hydrophobe, et est très utile pour les protéines qui font partie des membranes.

La modification post-traductionnelle permet à la cellule de construire une grande variété de protéines en utilisant un nombre relativement petit 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 à la maladie humaine, donc comprendre comment et pourquoi des modifications se produisent peut aider les scientifiques à développer des médicaments ou d'autres traitements pour ces problèmes de santé conditions.

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 vers leurs destinations finales dans la cellule. Pour ce faire, le corps de Golgi s'appuie sur ces modifications qui agissent comme des étiquettes, indiquant à l'organite où envoyer la cargaison.

L'appareil de Golgi charge la cargaison triée dans des transporteurs de vésicules, qui sortiront du corps de Golgi et se rendront à la destination finale pour livrer la cargaison.

UNE vésicule Cela semble complexe, mais il s'agit simplement d'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: exocytotique vésicules, sécréteur vésicules et lysosomal vésicules.

Les vésicules exocytotiques et sécrétoires engloutissent la cargaison et la déplacent vers la membrane cellulaire pour être libérées à l'extérieur de la cellule.

Là, la vésicule fusionne avec la membrane et libère la cargaison à l'extérieur de la cellule à travers un pore de la membrane. Parfois, cela se produit immédiatement après l'amarrage au membrane cellulaire. À d'autres moments, la vésicule de transport s'arrime à la membrane cellulaire, puis se bloque, attendant des signaux de l'extérieur de la cellule avant de libérer la cargaison.

Un bon exemple de cargaison de vésicules exocytotiques est un anticorps activé par le système immunitaire, qui doit quitter la cellule pour faire son travail de lutte contre les agents pathogènes. Les neurotransmetteurs comme l'adrénaline sont un type de molécule qui repose sur des vésicules de sécrétion.

Ces molécules agissent comme des signaux pour aider à coordonner une réponse à une menace, comme lors d'un « combat ou d'un vol ».

Les vésicules de transport lysosomales 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 pour les pièces et dégrade les composants indésirables.

Le corps de Golgi est sans aucun doute un domaine complexe et mûr pour la 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 de Golgi.

Un sujet de débat est de savoir comment exactement la cargaison passe de la face cis à 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 au fur et à mesure qu'elles passent du compartiment cis au compartiment trans et transportent la cargaison avec elles.

Ce dernier est le modèle de maturation.