Aparato de Golgi: función, estructura (con analogía y diagrama)

Aparato de Golgi: función, estructura (con analogía y diagrama)

la mayoría de las personas ha construido un modelo celular para una feria de ciencias o un proyecto científico en el aula, y pocos componentes de células eucariotas son tan interesantes de ver o construir como el aparato de golgi . a diferencia de muchos orgánulos, que tienden a tener formas más uniformes y con frecuencia redondas, el aparato de Golgi, también llamado complejo de Golgi, cuerpo de Golgi o incluso solo Golgi, es una serie de discos planos o bolsas apiladas.

para el observador casual, el aparato de Golgi parece una vista de pájaro de un laberinto o tal vez incluso un pedazo de dulce de cinta. esta interesante estructura ayuda al aparato de Golgi con su papel como parte del sistema endomembranario , que comprende el cuerpo de Golgi y algunos otros orgánulos, incluidos los lisosomas y el retículo endoplásmico. estos orgánulos se unen para alterar, empaquetar y transportar contenidos celulares importantes, como los lípidos y las proteínas.

analogía del aparato de Golgi: el aparato de Golgi a veces se conoce como la planta de empaque o la oficina de correos de la célula, ya que recibe moléculas y realiza cambios en ellas, luego clasifica y dirige esas moléculas para transportarlas a otras áreas de la célula, al igual que a La oficina de correos lo hace con cartas y paquetes.

estructura del cuerpo de golgi

La estructura del aparato de Golgi es crucial para su función. Cada una de las bolsas planas de membrana que se amontonan para formar el orgánulo se llaman cisternas . en la mayoría de los organismos, hay de cuatro a ocho de estos discos, pero algunos organismos pueden tener hasta 60 cisternas en un solo cuerpo de golgi. los espacios entre cada bolsa son tan importantes como las bolsas en sí. Estos espacios son el lumen del aparato de Golgi .

Los científicos dividen el cuerpo de Golgi en tres partes: las cisternas cerca del retículo endoplásmico, que es el compartimento cis ; las cisternas alejadas del retículo endoplásmico, que es el compartimento trans ; y las cisternas medias, llamadas el compartimento medial . Estas etiquetas son importantes para entender cómo funciona el aparato de Golgi porque los lados más externos, o redes, del cuerpo de Golgi realizan funciones muy diferentes.

Si piensa en el aparato de Golgi como la planta de empaque de la célula, puede visualizar el lado cis, o la cara cis, como el muelle receptor del golgi. Aquí, el aparato de Golgi toma la carga enviada desde el retículo endoplásmico a través de transportadores especiales llamados vesículas. El lado opuesto, llamado la cara trans, es el muelle de embarque del cuerpo golgi.

estructura y transporte golgi

Después de clasificar y empaquetar, el aparato de Golgi libera proteínas y lípidos de la cara trans. el orgánulo carga la proteína o carga lipídica en los transportadores de vesículas , que brotan del golgi, destinados a otros lugares en la célula. por ejemplo, algunas cargas pueden ir al lisosoma para reciclarlas y degradarlas. otra carga podría incluso terminar fuera de la celda después de enviarla a la membrana de plasma de la celda.

El citoesqueleto de la c√©lula , que es una matriz de prote√≠nas estructurales que le dan a la c√©lula su forma y ayuda a organizar su contenido, ancla el cuerpo de Golgi en su lugar cerca del ret√≠culo endopl√°smico y el n√ļcleo celular. Ya que estos org√°nulos trabajan juntos para construir biomol√©culas importantes, como las prote√≠nas y los l√≠pidos, tiene sentido para ellos establecerse cerca uno del otro.

Algunas de las prote√≠nas en el citoesqueleto, llamadas microt√ļbulos , act√ļan como v√≠as de ferrocarril entre estos org√°nulos, as√≠ como otras ubicaciones dentro de la c√©lula. esto facilita que las ves√≠culas de transporte muevan la carga entre los org√°nulos y sus destinos finales en la celda.

Enzimas: el vínculo entre estructura y función.

lo que sucede en el golgi entre recibir la carga en la cara cis y enviarla nuevamente en la cara trans es una de las principales obras del aparato de golgi. La fuerza impulsora detrás de esta función también es impulsada por proteínas.

Las bolsas de cisternas en los diversos compartimentos del cuerpo de Golgi contienen una clase especial de proteínas llamadas enzimas . Las enzimas específicas en cada bolsa le permiten modificar los lípidos y las proteínas a medida que pasan de la cara cis a través del compartimento medial en el camino hacia la cara trans.

estas modificaciones realizadas por las diversas enzimas en las bolsas de cisternas hacen una gran diferencia en los resultados de las biomol√©culas modificadas. a veces las modificaciones ayudan a hacer que las mol√©culas sean funcionales y capaces de hacer su trabajo. en otras ocasiones, las modificaciones act√ļan como etiquetas que informan al centro de env√≠o del aparato de golgi del destino final de las biomol√©culas. Estas modificaciones afectan la estructura de las prote√≠nas y l√≠pidos. por ejemplo, las enzimas pueden eliminar las cadenas laterales de az√ļcar o agregar grupos de az√ļcar, √°cidos grasos o fosfato a la carga.

enzimas y transporte

Las enzimas espec√≠ficas presentes en cada una de las cisternas determinan qu√© modificaciones suceden en esas bolsas cisternas. por ejemplo, una modificaci√≥n escinde la manosa de az√ļcar. esto suele ocurrir en los compartimientos cis o mediales anteriores, en funci√≥n de las enzimas presentes all√≠. otra modificaci√≥n agrega el az√ļcar galactosa o un grupo sulfato a las biomol√©culas. esto generalmente ocurre cerca del final del viaje de la carga a trav√©s del cuerpo de golgi en el compartimiento trans.

Dado que muchas de las modificaciones act√ļan como etiquetas, el aparato de Golgi utiliza esta informaci√≥n en la cara trans para garantizar que los l√≠pidos y prote√≠nas reci√©n alterados terminen en el destino correcto. usted puede imaginar esto como una oficina de correos sellando paquetes con etiquetas de direcciones y otras instrucciones de env√≠o para los manejadores de correo. El cuerpo de Golgi clasifica la carga seg√ļn esas etiquetas y carga los l√≠pidos y prote√≠nas en los transportadores de ves√≠culas adecuados , listos para su env√≠o.

papel en la expresión génica

Muchas de las alteraciones que tienen lugar en las cisternas del aparato de Golgi son modificaciones postraduccionales . Estos son cambios hechos a las proteínas después de que la proteína ya ha sido construida y plegada. Para comprender esto, deberá viajar hacia atrás en el esquema de síntesis de proteínas.

Dentro del n√ļcleo de cada c√©lula, hay ADN, que act√ļa como un plano para construir biomol√©culas como prote√≠nas. El conjunto completo de ADN, llamado genoma humano , contiene ADN no codificante y genes codificantes de prote√≠nas. La informaci√≥n contenida en cada gen codificador da las instrucciones para construir cadenas de amino√°cidos. Con el tiempo, estas cadenas se pliegan en prote√≠nas funcionales.

sin embargo, esto no sucede en una escala de uno a uno. Como hay muchas m√°s prote√≠nas humanas que genes codificantes en el genoma, cada gen debe tener la capacidad de producir m√ļltiples prote√≠nas. Pi√©nselo de esta manera: si los cient√≠ficos estiman que hay alrededor de 25,000 genes humanos y m√°s de 1 mill√≥n de prote√≠nas humanas, eso significa que los humanos requieren m√°s de 40 veces m√°s prote√≠nas que genes individuales.

modificaciones post-traduccionales

La soluci√≥n para construir tantas prote√≠nas a partir de un conjunto relativamente peque√Īo de genes es la modificaci√≥n postraduccional. este es el proceso mediante el cual la c√©lula realiza modificaciones qu√≠micas a las prote√≠nas reci√©n formadas (y prote√≠nas m√°s antiguas en otros momentos) para cambiar lo que hace la prote√≠na, d√≥nde se localiza y c√≥mo interact√ļa con otras mol√©culas.

Hay algunos tipos comunes de modificación postraduccional. Estos incluyen fosforilación, glicosilación, metilación, acetilación y lipidación.

  • Fosforilaci√≥n: agrega un grupo fosfato a la prote√≠na. Esta modificaci√≥n generalmente afecta los procesos celulares relacionados con el crecimiento celular y la se√Īalizaci√≥n celular. 
  • Glicosilaci√≥n: ocurre cuando la c√©lula agrega un grupo de az√ļcar a la prote√≠na. esta modificaci√≥n es especialmente importante para las prote√≠nas destinadas a la membrana plasm√°tica de la c√©lula o para las prote√≠nas secretadas, que terminan fuera de la c√©lula.     
  • metilaci√≥n: agrega un grupo metilo a la prote√≠na. Esta modificaci√≥n es un conocido regulador epigen√©tico . esto b√°sicamente significa que la metilaci√≥n puede activar o desactivar la influencia de un gen. por ejemplo, las personas que experimentan un trauma a gran escala, como la hambruna, transmiten cambios gen√©ticos a sus hijos para ayudarles a sobrevivir a la futura escasez de alimentos. Una de las formas m√°s comunes de pasar esos cambios de una generaci√≥n a otra es a trav√©s de la metilaci√≥n de prote√≠nas. 
  • acetilaci√≥n: agrega un grupo acetilo a la prote√≠na. El papel de esta modificaci√≥n no est√° totalmente claro para los investigadores. sin embargo, s√≠ saben que es una modificaci√≥n com√ļn para las histonas , que son las prote√≠nas que act√ļan como bobinas para el ADN. 
  • Lipidaci√≥n: a√Īade l√≠pidos a la prote√≠na. Esto hace que la prote√≠na sea m√°s opuesta al agua, o hidr√≥foba, y es muy √ļtil para las prote√≠nas que forman parte de las membranas.

La modificaci√≥n postraduccional permite a la c√©lula construir una amplia variedad de prote√≠nas utilizando un n√ļmero relativamente peque√Īo de genes. Estas modificaciones cambian la forma en que se comportan las prote√≠nas y, por lo tanto, afectan la funci√≥n celular en general. por ejemplo, pueden aumentar o disminuir los procesos celulares como el crecimiento celular, la muerte celular y la se√Īalizaci√≥n celular. Algunas modificaciones postraduccionales afectan las funciones celulares relacionadas con las enfermedades humanas, por lo que descubrir c√≥mo y por qu√© ocurren las modificaciones puede ayudar a los cient√≠ficos a desarrollar medicamentos u otros tratamientos para estas condiciones de salud.

papel en la formación de vesículas

Una vez que las prote√≠nas y los l√≠pidos modificados alcanzan la cara trans, est√°n listos para su clasificaci√≥n y carga en las ves√≠culas de transporte que los transportar√°n a sus destinos finales en la c√©lula. Para hacer esto, el cuerpo de golgi se basa en esas modificaciones que act√ļan como etiquetas, indicando al org√°nulo a d√≥nde enviar la carga. El aparato de Golgi carga la carga clasificada en transportadores de ves√≠culas, que se desprenden del cuerpo de Golgi y viajan al destino final para entregar la carga.

una vesícula suena compleja, pero es simplemente una gota de líquido rodeada por una membrana que protege la carga durante el transporte vesicular. Para el aparato de Golgi, existen tres tipos de vesículas de transporte: vesículas exocitóticas , vesículas secretoras y vesículas lisosomales .

tipos de transportadores de vesículas

Las ves√≠culas tanto exoc√≠ticas como secretoras envuelven la carga y la mueven a la membrana celular para liberarla fuera de la c√©lula. all√≠, la ves√≠cula se fusiona con la membrana y libera la carga fuera de la c√©lula a trav√©s de un poro en la membrana. A veces esto sucede inmediatamente despu√©s de acoplar la membrana celular. en otras ocasiones, la ves√≠cula de transporte se acopla a la membrana celular y luego se cuelga, esperando se√Īales desde el exterior de la celda antes de liberar la carga.

Un buen ejemplo de carga de ves√≠culas exocit√≥ticas es un anticuerpo activado por el sistema inmunol√≥gico, que debe abandonar la c√©lula para hacer su trabajo y combatir los agentes pat√≥genos. Los neurotransmisores como la adrenalina son un tipo de mol√©cula que depende de las ves√≠culas secretoras. estas mol√©culas act√ļan como se√Īales para ayudar a coordinar una respuesta a una amenaza, como durante la "lucha o huida". Las ves√≠culas de transporte lisosomal mueven la carga hacia el lisosoma , que es el centro de reciclaje de la c√©lula. Esta carga generalmente est√° da√Īada o es vieja, por lo que el lisosoma la quita por partes y degrada los componentes no deseados.

La función del golgi es un misterio continuo.

El cuerpo de Golgi es sin duda un √°rea compleja y madura para la investigaci√≥n en curso. de hecho, aunque el golgi se vio por primera vez en 1897, los cient√≠ficos todav√≠a est√°n trabajando en un modelo que explica completamente c√≥mo funciona el aparato de golgi. Un √°rea de debate es c√≥mo se mueve exactamente la carga de la cara cis a la cara trans. algunos cient√≠ficos creen que las ves√≠culas transportan la carga de una bolsa de cisterna a la siguiente. otros investigadores piensan que las cisternas se mueven, madurando a medida que se mueven desde el compartimiento cis al compartimiento de trans y transportan la carga con ellos. Este √ļltimo es el modelo de maduraci√≥n .



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