Hệ thống Golgi

Hệ thống Golgi (còn được gọi là thể Golgi, phức hợp Golgi, hệ Golgi hay thể lưới) là một cấu trúc bào quan quan trọng có mặt trong hầu hết các tế bào nhân chuẩn, bao gồm cả tế bào thực vật và động vật, nhưng không có ở nấm. Được phát hiện bởi nhà giải phẫu học người Ý Camillo Golgi vào năm 1898, bộ máy này được đặt theo tên của ông. Vai trò chính của hệ thống Golgi là xử lý và đóng gói các đại phân tử như protein và lipid cho tế bào.

Nhiệm vụ chính của hệ thống Golgi là tổng hợp và điều chỉnh các protein hướng tới màng tế bào, lysosome, endosome, và các chất khác để được bài tiết ra ngoài tế bào thông qua các túi tiết. Do đó, hệ thống Golgi đóng vai trò là trung tâm phân phối và vận chuyển các chất trong tế bào.

Hầu hết các bóng vận chuyển rời khỏi lưới nội chất, đặc biệt là lưới nội chất hạt, được chuyển đến hệ thống Golgi. Tại đây, chúng được tổng hợp, đóng gói và vận chuyển theo chức năng của chúng. Hệ thống Golgi thường thấy trong tế bào nhân chuẩn, nhưng có xu hướng nổi bật hơn ở các khu vực nơi nhiều chất, chẳng hạn như enzyme, được tiết ra.

Cấu trúc

Hệ thống Golgi bao gồm các túi màng dẹt xếp chồng lên nhau, gọi là chồng Golgi, xuất phát từ phần chuyển tiếp không hạt của lưới nội sinh chất. Mỗi chồng Golgi chứa từ 5 đến 8 túi, nhưng có thể có tới 60 túi trong một số trường hợp. Xung quanh chồng túi chính là nhiều túi cầu (nang) phát triển từ các túi này.

Chồng túi của hệ thống Golgi được chia thành 5 vùng chức năng: mạng cis-Golgi, cis-Golgi, Golgi trung gian, trans-Golgi và mạng trans-Golgi. Sản phẩm từ lưới nội sinh chất hòa vào mạng cis-Golgi, sau đó di chuyển qua các phần khác của chồng túi cho đến khi đến mạng trans-Golgi, nơi chúng được đóng gói và gửi đến đích. Mỗi vùng chứa các enzyme đặc biệt, giúp phân loại và chỉnh sửa sản phẩm theo điểm đến của chúng.

Vai trò

Tế bào sản xuất nhiều loại đại phân tử quan trọng cho sự sống, và hệ thống Golgi cần thiết để chỉnh sửa, phân loại và đóng gói các chất này cho việc sử dụng nội bộ và xuất bào. Golgi chủ yếu xử lý protein từ lưới nội sinh chất nhám, đồng thời hỗ trợ vận chuyển lipids và hình thành lysosome. Có thể coi Golgi như một trung tâm bưu điện của tế bào, nơi nó đóng gói, dán nhãn và gửi các 'bưu kiện' đến các phần khác nhau trong tế bào. Các enzyme trong chồng túi Golgi chế biến các chất nhờ carbohydrate và phosphate, và chuyển các chất như đường nucleotide đến các bào quan. Protein cũng được dán nhãn để đảm bảo chúng được gửi đến đúng nơi, ví dụ, Golgi dán nhãn mannose-6-phosphate cho protein cần đến lysosome.

Bộ máy Golgi cũng đóng vai trò thiết yếu trong việc xử lý proteoglycan, một phân tử quan trọng có mặt trong tinh trùng của động vật. Nhiệm vụ này bao gồm việc tổng hợp glycosaminoglycans (GAGs), là các chuỗi polysaccharid không phân nhánh, sau đó Golgi gắn vào một protein đã được chế biến trong lưới nội chất để tạo thành proteoglycan.

Một chức năng khác của bộ máy Golgi là thực hiện quá trình phosphoryl hóa các phân tử. Để làm điều này, Golgi chuyển ATP vào trong lumen của mình. Golgi cũng chứa các enzyme kinaza như cazein kinaza. Quá trình phosphoryl hóa giúp phân loại các chất bài tiết vào huyết thanh, đóng vai trò quan trọng trong chức năng này.

Sự vận chuyển các túi màng

Các túi bọng từ lưới nội sinh chất nhám di chuyển đến mặt cis của hệ thống Golgi, nơi chúng hòa vào màng Golgi và giải phóng nội dung vào lumen. Tại đây, chúng được chế biến và phân loại trước khi được chuyển đến đích cuối cùng. Nhờ vào chức năng này, hệ thống Golgi được coi là một trong những bào quan quan trọng và hoạt động nổi bật nhất trong tế bào. Ví dụ, tế bào Plasma B trong hệ miễn dịch có bộ máy Golgi hoạt động rất tích cực.

Cơ chế vận chuyển

Cơ chế vận chuyển protein qua các chồng túi của bộ máy Golgi vẫn còn nhiều điều chưa được làm rõ. Tuy nhiên, có một số giả thuyết đã được đề xuất. Hai mô hình chính sau đây có thể giải thích hiện tượng này khi được kết hợp với nhau hơn là khi xét riêng lẻ. Mô hình này đôi khi còn được gọi là kiểu kết hợp.

Mô hình trưởng thành của túi

Các túi trong hệ thống Golgi di chuyển bằng cách hình thành ở mặt cis và bị tiêu hủy ở mặt trans. Các túi màng từ lưới nội sinh chất nhám sẽ gắn kết với nhau tại mặt cis của bộ máy Golgi, sau đó di chuyển sâu vào trong hệ thống Golgi khi một túi mới được hình thành ở mặt cis.

Mô hình vận chuyển bằng túi

Giả thuyết này coi bộ máy Golgi như một bào quan cố định, được phân chia từ mặt cis đến mặt trans. Các túi màng đóng vai trò vận chuyển nguyên liệu giữa ER và bộ Golgi, cũng như giữa các phần khác nhau của bộ máy Golgi. Các nghiên cứu thực nghiệm đã chỉ ra sự tồn tại của nhiều túi màng nhỏ gần bộ máy Golgi. Những túi này có thể di chuyển tới lui, nhưng sự di chuyển này có thể không cần thiết vì việc liên tục chuyển protein từ lưới nội chất nhám vào mặt cis đã đủ để duy trì sự vận chuyển. Đặc biệt, các túi vận chuyển dường như được gắn với màng Golgi bằng các sợi actin để đảm bảo chúng đi đúng hướng.