高尔基体(卡米洛·高尔基发现的细胞体)
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更新时间:2023-05-22
高尔基体
卡米洛·高尔基发现的细胞体
基本信息
中文名 | 高尔基体 |
外文名 | Golgi apparatus, Golgi bodies |
别名 | 高尔基复合体 高尔基器 |
拼音 | gaoerjiti |
类型 | 细胞体 |
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历史
高尔基体
形态组成
高尔基体是由数个扁平囊泡堆在一起形成的高度有极性的细胞器。常分布于内质网与细胞膜之间,呈弓形或半球形,凸出的一面对着内质网称为形成面(forming face)或顺面(cis face)。凹进的一面对着质膜称为成熟面(mature face)或反面(trans face)。顺面和反面都有一些或大或小的运输小泡,在具有极性的细胞中,高尔基体常大量分布于分泌端的细胞质中。因其看上极像滑面内质网,因此有科学家认为它是由滑面内质网进化而来的。
细胞结构
高尔基体由两种膜结构即扁平膜囊和大小不等的囊泡组成。其表面看上去极像光面内质网。扁平膜囊是高尔基体最富特征性的结构组分。在一般的动、植物细胞中,3~7个扁平膜囊重叠在一起,略呈弓形。弓形囊泡的凸面称为形成面,或未成熟面;凹面称为分泌面,或成熟面。小液泡散在于扁平膜囊周围,多集中在形成面附近。一般认为小液泡是由临近高尔基体的内质网以芽生方式形成的,起着从内质网到高尔基体运输物质的作用。糙面内质网腔中的蛋白质,经芽生的小泡输送到高尔基体,再从形成面到成熟面的过程中逐步加工。较大的液泡是由扁平膜囊末端或分泌面局部膨胀,然后断离所形成。由于这种液泡内含扁平膜囊的分泌物,所以也称分泌泡。分泌泡逐渐移向细胞表面,与细胞的质膜融合,而后破裂,内含物随之排出。不同细胞中高尔基体的数目和发达程度,既决定于细胞类型、分化程度,也取决于细胞的生理状态。
主要功能
对比
高尔基体是完成细胞分泌物(如蛋白)最后加工和包装的场所。从内质网送来的小泡与高尔基体膜融合,将内含物送入高尔基体腔中,在那里新合成的蛋白质肽链继续完成修饰和包装。高尔基体还合成一些分泌到胞外的多糖和修饰细胞膜的材料。
一、蛋白质糖基化
N-连接的糖链合成起始于内质网,完成于高尔基体。在内质网形成的糖蛋白具有相似的糖链,由Cis面进入高尔基体后,在各膜囊之间的转运过程中,发生了一系列有序的加工和修饰,原来糖链中的大部分甘露糖被切除,但又被多种糖基转移酶依次加上了不同类型的糖分子,形成了结构各异的寡糖链。糖蛋白的空间结构决定了它可以和哪一种糖基转移酶结合,发生特定的糖基化修饰。
内部构造
二、参与细胞分泌活动
细胞作用
三、进行膜的转化功能
高尔基体的膜无论是厚度还是在化学组成上都处于内质网和质膜之间,因此高尔基体在进行着膜转化的功能,在内质网上合成的新膜转移至高尔基体后,经过修饰和加工,形成与运输泡质膜融合,使新形成的膜整合到质膜上。
四、将蛋白水解为活性物质
五、参与形成溶酶体
现在一般都认为初级溶酶体的形成过程与分泌颗粒的形成类似,也起自高尔基体囊泡。初级溶酶体与分泌颗粒(主要指一些酶原颗粒),从本质上看具有同一性,因为溶酶体含多种酶(主要是各种水解酶),是蛋白质与酶原颗粒一样,也参与分解代谢物的作用。不同处在于:酶原颗粒是排出细胞外发挥作用,而溶酶体内的酶类主要在细胞内起作用。
六、参与植物细胞壁形成
高尔基体
高尔基体还有其他功能。如在某些原生动物中,高尔基体与调节细胞的液体平衡有关系。
结构
1、顺面膜囊 (cis Golgi) 接受来自内质网新合成的物质并将其分类后大部分转入高尔基体中间膜囊,小部分蛋白质与脂质再返回内质网(驻留在内质网上)。其他如:蛋白的连接,跨膜蛋白的酰基化,日冕病毒的装配也是在此。
2、中间膜囊(medial Golgi)多数糖基化修饰、糖脂的形成、多糖的形成。有很大的膜表面,增大了合成与修饰的有效面积。
反应的参与
高尔基体反面膜囊网络结构(TGN)最近被发现可以参与炎症小体(又称“炎性小体”,这里的炎症小体的受体蛋白为)响应外界信号进而组装的信号轴。炎症小体是一个蛋白复合物,主要包含受体蛋白、接头蛋白ASC以及下游的胱天蛋白酶。炎症小体的种类和功能较为复杂,在这里不作赘述。而对于受体蛋白,其结构组成如下:
在受体蛋白被激活后可以通过自身的PYD结构域与接头蛋白的PYD结构域结合以激活ASC,随即后者通过自身的CARD结构域激活下游,促使其自切割成2部分,进一步切割并促进细胞白介素等相关细胞因子的成熟。
在PYD和NACHT结构域之间,存在着高度保守的正电区域,其中仅含4个氨基酸的KKKK模体在所有已知的基因的蛋白质中都至少含有3个正电氨基酸。当收到炎症小体激动剂的时候,TGN被发现可以解体形成囊泡状结构(dTGN),这些结构上的负电磷脂可以和的正电荷结合,并促使后者形成聚合物,进而使得以激活。
该机制在一定程度上 打破了TGN作为高尔基体固定组成部分的印象,开启了高尔基体作为炎症反应信号轴“信使”的 新身份。
作用过程
细胞中蛋白质的合成从细胞核中的基因组DNA转录合成信使RNA(mRNA)开始,mRNA穿过了细胞核到达核外,在内质网(ER)上合成了蛋白质,此时蛋白质会从内质网上以小囊泡的形式脱离下来,其目的地就是物流中心——高尔基体,就像工厂里面生产出来的商品被输送到物流中心再向用户配送一样。其实,被输送到高尔基体的蛋白质上面已经标记了蛋白质的去向,就像商品进入物流中心时都会贴好收货人地址一样。此时,高尔基体就会读取蛋白质的“收货地址”,如果这个蛋白质上有“分泌”信号,高尔基体就知道这个蛋白质需要被分泌到细胞外,于是就形成一个可以分泌蛋白质到细胞外的小囊泡,把需要分泌到细胞外的蛋白质包裹到里面并最终分泌到细胞外。如果蛋白上有信号表示该蛋白质应该留在内质网,高尔基体就会形成另外一种小囊泡,把蛋白送回到ER。高尔基体就是这样通过阅读蛋白质上的信息把蛋白运送到“收货人”手中。高尔基体物流中心的功能还不止是这些,它还会对运输的货物——蛋白质进行加工,这个加工过程就是把各种寡糖链连接到蛋白上,这个过程称为糖基化,而这种糖基化是蛋白最终可以执行各种功能的保证。