De meeste mensen hebben een celmodel gebouwd voor een wetenschapsbeurs of wetenschapsproject in de klas, en weinig eukaryotische celcomponenten zijn net zo interessant om naar te kijken of te bouwen als het Golgi-apparaat.

In tegenstelling tot veel organellen, die meestal meer uniforme en vaak ronde vormen hebben, is het Golgi-apparaat - ook wel het Golgi-complex, Golgi-lichaam of zelfs alleen Golgi genoemd - een reeks platte schijven of zakjes die op elkaar zijn gestapeld.

Voor de informele toeschouwer ziet het Golgi-apparaat eruit als een vogelperspectief van een doolhof of misschien zelfs een stukje lintsnoepje.

Deze interessante structuur helpt het Golgi-apparaat met zijn rol als onderdeel van het endomembraansysteem, dat het Golgi-lichaam en een paar andere organellen omvat, waaronder de lysosomen en het endoplasmatisch reticulum.

Deze organellen komen samen om belangrijke celinhoud, zoals lipiden en eiwitten, te veranderen, in te pakken en te transporteren. >

Analoog Golgi-apparaat: t Het Golgi-apparaat wordt soms de verpakkingsfabriek of het postkantoor van de cel genoemd omdat het moleculen ontvangt en wijzigingen aanbrengt en deze moleculen vervolgens sorteert en aanpakt voor transport naar andere delen van de cel, net zoals een postkantoor dat doet met letters en pakketten.
Structuur van het Golgi-lichaam

De structuur van het Golgi-apparaat is cruciaal voor zijn functie.

Elk van de platte zakjes van membraan die op elkaar stapelen om de organel te vormen zijn cisternae genoemd. In de meeste organismen zijn er vier tot acht van deze schijven, maar sommige organismen kunnen tot 60 cisternae hebben in een enkel Golgi-lichaam. De ruimtes tussen elke buidel zijn net zo belangrijk als de buidels zelf.

Deze ruimtes zijn het lumen van het Golgi-apparaat.

Wetenschappers verdelen het Golgi-lichaam in drie delen: de cisternae dicht bij de endoplasmatisch reticulum, dat het cis-compartiment is; de cisternae ver weg van het endoplasmatisch reticulum, dat het transcompartiment is; en de middelste cisternae, het mediale compartiment genoemd.

Deze labels zijn belangrijk om te begrijpen hoe het Golgi-apparaat werkt omdat de buitenkanten, of netwerken, van het Golgi-lichaam zeer verschillende functies vervullen.

Als u het Golgi-apparaat ziet als de verpakkingsfabriek van de cel, kunt u de cis-zijde of cis-gezicht visualiseren als het ontvangende dok van de Golgi. Hier neemt het Golgi-apparaat lading op die vanuit het endoplasmatisch reticulum wordt verzonden via speciale transportmiddelen die blaasjes worden genoemd.

De tegenoverliggende zijde, de trans-face, is het scheepvaartdok van het Golgi-lichaam.
Golgi Structuur en transport

Na het sorteren en verpakken, laat het Golgi-apparaat eiwitten en lipiden vrij van de trans-face.

Het organel laadt de eiwit- of lipide-lading in vesiceltransporters, die afsteken van de Golgi, bestemd voor andere plaatsen in de cel. Sommige lading kan bijvoorbeeld naar het lysosoom gaan voor recycling en afbraak.

Andere lading kan zelfs buiten de cel terechtkomen na verzending naar het plasmamembraan van de cel.

Het cytoskelet van de cel, dat is een matrix van structurele eiwitten die de cel zijn vorm geven en de inhoud helpen organiseren, verankert het Golgi-lichaam in de buurt van het endoplasmatisch reticulum en de celkern.

Omdat deze organellen samenwerken om belangrijke biomoleculen te bouwen, zoals eiwitten en lipiden, is het logisch voor hen om winkels dicht bij elkaar op te zetten.

Sommige van de eiwitten in het cytoskelet, microtubuli genaamd, werken als spoorwegsporen tussen deze organellen en andere locaties binnen de cel. Dit maakt het voor transportblaasjes gemakkelijk om vracht tussen de organellen en naar hun eindbestemmingen in de cel te verplaatsen.
Enzymen: de link tussen structuur en functie

Wat gebeurt er in de Golgi tussen het ontvangen van de lading op de cis-gezicht en het opnieuw verzenden naar het trans-gezicht is een van de belangrijkste werkzaamheden van het Golgi-apparaat. De drijvende kracht achter deze functie wordt ook aangedreven door eiwitten.

De cisternae-zakjes in de verschillende compartimenten van het Golgi-lichaam bevatten een speciale klasse eiwitten die enzymen worden genoemd. De specifieke enzymen in elk zakje stellen het in staat om de lipiden en proteïnen te modificeren terwijl ze van het cis-gezicht door het mediale compartiment passeren op weg naar trans-gezicht.

Deze modificaties uitgevoerd door de verschillende enzymen in de cisternae-zakjes maken een enorm verschil in de resultaten van de gemodificeerde biomoleculen. Soms helpen de wijzigingen om de moleculen functioneel te maken en in staat te stellen hun werk te doen.

Op andere momenten werken de wijzigingen als labels die het verzendcentrum van het Golgi-apparaat informeren over de uiteindelijke bestemming van de biomoleculen.

Deze wijzigingen beïnvloeden de structuur van de eiwitten en lipiden. Enzymen kunnen bijvoorbeeld suikerzijketens verwijderen of suiker-, vetzuur- of fosfaatgroepen aan de lading toevoegen.
••• Scencing Enzymen and Transport

De specifieke enzymen in elk van de cisternae bepalen welke modificaties gebeuren in die zakjes. Eén modificatie splitst bijvoorbeeld de suiker mannose. Dit gebeurt meestal in de eerdere cis- of mediale compartimenten, op basis van de daar aanwezige enzymen.

Een andere wijziging voegt de suikergalactose of een sulfaatgroep toe aan de biomoleculen. Dit gebeurt meestal aan het einde van de reis van de lading door het Golgi-lichaam in het transcompartiment.

Aangezien veel van de wijzigingen als labels werken, gebruikt het Golgi-apparaat deze informatie aan de transzijde om ervoor te zorgen dat de nieuw gewijzigde lipiden en eiwitten belanden op de juiste bestemming. Je kunt je dit voorstellen als postzegelpakketten met adresetiketten en andere verzendinstructies voor de postbehandelaars.

Het Golgi-lichaam sorteert de lading op basis van die etiketten en laadt de lipiden en eiwitten in de juiste vesiceltransporters, klaar om te verzenden.
Rol in genexpressie

Veel van de veranderingen die plaatsvinden in de cisternae van het Golgi-apparaat zijn post-translationele modificaties.

Dit zijn wijzigingen aangebracht in eiwitten nadat het eiwit al is opgebouwd en gevouwen. Om dit te begrijpen, moet je achteruit reizen in het schema van eiwitsynthese.

In de kern van elke cel bevindt zich DNA, dat werkt als een blauwdruk voor het bouwen van biomoleculen zoals eiwitten. De volledige set DNA, het menselijke genoom genoemd, bevat zowel niet-coderend DNA als eiwitcoderende genen. De informatie in elk coderend gen geeft de instructies voor het bouwen van ketens van aminozuren.

Uiteindelijk vouwen deze ketens zich op tot functionele eiwitten.

Dit gebeurt echter niet op een een-op- een schaal. Aangezien er veel, veel meer menselijke eiwitten zijn dan er coderende genen in het genoom zijn, moet elk gen de mogelijkheid hebben om meerdere eiwitten te produceren.

Zie het zo: als wetenschappers schatten dat er ongeveer 25.000 mensen zijn genen en meer dan 1 miljoen menselijke eiwitten, wat betekent dat mensen meer dan 40 keer meer eiwitten nodig hebben dan individuele genen.
Post-translationele modificaties

De oplossing voor het bouwen van zoveel eiwitten uit zo'n relatief kleine set van genen is post-translationele modificatie.

Dit is het proces waarbij de cel chemische wijzigingen aanbrengt in de nieuw gevormde eiwitten (en oudere eiwitten op andere momenten) om te veranderen wat het eiwit doet, waar het lokaliseert en hoe het interageert met andere moleculen.

Er zijn een paar veel voorkomende soorten post-translationele modificatie. Deze omvatten fosforylering, glycosylatie, methylatie, acetylatie en lipidatie.