Golgi komplekss, pazīstams arī kā Golgi aparāts vai vienkārši Golgi, ir citoplazmas organella. Tas ir sastopams eikariotu šūnās, piemēram, dzīvniekos, augos un sēnēs.

Šo kompleksu 1898. gadā atklāja Kamiljo Golgi. Golgi, kurš strādāja Pāvijā, Itālijā, sākotnēji tika ignorēts — viņa atklājums ilgu laiku tika uzskatīts par preparāta piemaisījumu lēcu zīmējumos. Vēlāk, pateicoties elektronu mikroskopa attīstībai, tajos redzēja tādas pašas struktūras kā Golgi zīmējumos. Golgi struktūra sastāv no vairākiem saplacinātiem membrānas maisiņiem (cisternām), kas bieži izskatās kā “pankūku kaudzīte”.

Uzbūve

Golgi komplekss parasti ir organizēts kā sakopoti cisternu slāņi. Vienā komplektā var būt parasti 4–8 cisternas, bet skaits un izkārtojums atšķiras starp šūnu tipiem — piemēram, augos Golgi veido atsevišķas struktūras, ko sauc par diktiozomām.

  • Cis-face — ieejas (cis) puse, vērsta pret endoplazmatisko tīklu (ER), saņem ieplūstošās vezikulas ar nesen sintētiskām makromolekulām.
  • Medial — vidējās cisternas, kur notiek daudz ķīmisku modifikāciju (piem., glikozilācija).
  • Trans-face (TGN) — izejas puse (trans-Golgi tīkls), no kuras materiāls tiek šķirots un nosūtīts uz mērķiem: plazmas membrānu, lizosomas vai izsērošanas vezikulām.
  • Starpcisternu transportu nodrošina dažādas vezikulārās sistēmas — piemēram, COPII vezikulas no ER uz Golgi, COPI vezikulas retrogradam transportam un klatrīna pārklātas vezikulas no TGN uz endosomām.

Funkcijas

Golgi komplekss veic vairākas būtiskas šūnas funkcijas. Svarīgākās:

  • Procesēšana un modificēšana — Golgi apstrādā makromolekulas (piem., olbaltumvielas, lipīdus) ar posttranslācijas modifikācijām: N- un O-glikozilācija, cukuru trimmēšana, sulfācija, fosforilācija u.c. Šīs modifikācijas ietekmē proteīnu stabilitāti, aktivitāti un mērķtiecību.
  • Marķēšana un šķirošana — Golgi pievieno signālus (piem., mannozes-6-fosfātu) vai citus atpazīšanas elementus, kas nosaka, vai proteins nonāks plazmas membrānā, sekrecijas ceļā vai lizosomām.
  • Iepakošana un izsērošana — Golgi iesaiņo produktus vezikulās un nosūta tos uz pareizo mērķi. Tas ir īpaši aktīvs šūnās, kurām ir liela sekrēcijas slodze (piem., žultspūšļa šūnas, asins šūnas, aknu šūnas).
  • Lizosomu veidošana — Golgi ražo un piegādā hidrolītiskos fermentus lizosomām un endosomām, kas nepieciešami šūnas atkritumu pārstrādei.
  • Membrānu un lipīdu apmaiņa — Golgi piedalās šūnas membrānu atjaunošanā, lipīdu modifikācijās un to sadalei.
  • Šūnas virsmas un extracelulārā matricas komponentu sintēze — augos Golgi sintezē polisaharīdus un citus komponentus, kas nepieciešami šūnas sienas veidošanai.

Dinamika un savienojums ar citām organellām

Golgi ir cieši saistīts ar endoplazmatisko tīklu (ER): proteīni un lipīdi ceļo no ER uz Golgi, tur tiek apstrādāti un tālāk nosūtīti. Golgi struktūra un funkcija ir dinamiskas — cisternas var izvietoties, šķīst vai reorganizēties atkarībā no šūnas stāvokļa, dalīšanās fāzes vai signālu iedarbības. Dažas vielas (piem., viela brefeldin A) var izraisīt Golgi iziršanu, kas tiek lietots pētniecībā, lai izpētītu transporta mehānismus.

Biomedicīniskā nozīme

Golgi darbības traucējumi ietekmē daudzas fizioloģiskas funkcijas. Piemēram, ģenētiskas mutācijas, kas traucē glikozilācijas enzīmus, izraisa konģenitālus glikozilācijas traucējumus (CDG), kas var novest pie smagām attīstības un vielmaiņas problēmām. Tāpat Golgi disfunkcija un tā fragmentācija tiek saistīta ar neirodeģeneratīvām slimībām un dažiem onkoloģiskiem procesiem.

Pētīšanas metodes

Golgi struktūru un funkcijas pēta ar elektronu mikroskopiju (elektronu mikroskopa attēli), fluorescences mikroskopiju (marķējot Golgi proteīnus), biokīmiskām analīzēm un dzīvu šūnu izsekošanu. Šīs metodes ļauj gan redzēt detalizētu struktūru, gan sekot biomolekulu kustībai caur Golgi aparātu reālā laikā.

Kopumā Golgi komplekss ir centrāla šūnas kompartamenta sastāvdaļa: tas modificē, šķiro un piegādā makromolekulas, kas nodrošina pareizu šūnas funkciju, saziņu ar apkārtni un iekšējo mājas kārtību.