دستگاه گلژی و عملکرد آن | به زبان ساده

دستگاه گلژی (Golgi Apparatus) یک اندامک در موجودات یوکاریوتی است که مولکول‌ها را از شبکه آندوپلاسمی‌ به مقصد خود منتقل می‌کند. اندامک گلژی همچنین محصولات شبکه آندوپلاسمی‌ را به شکل نهایی آن‌ها تغییر می‌دهد. دستگاه گلژی از مجموعه‌ای از کیسه‌های مسطح تشکیل شده است که از شبکه آندوپلاسمی ‌منشعب شده و امتداد می‌یابند.

بررسی اجمالی دستگاه گلژی

کارکرد اصلی دستگاه گلژی ایجاد امکان تحویل وزیکول‌ها یا بسته‌های محصولات مختلف سلول به مکان‌های مختلف در سراسر سلول است. گلژی همچنین با برچسب زدن و نشان‌دار کردن وزیکول‌ها با پروتئین‌ها و مولکول‌های قندی، وظایف مهمی در نقل و انتقالات سلولی بر عهده ‌دارد. این مولکول‌هایی که به منظور ایجاد برچسب مورد استفاده قرار می‌گیرند، به عنوان شناسه وزیکول‌ها عمل می‌کنند تا بتوانند آن‌ها را به هدف مناسب تحویل دهند. دستگاه گلژی تحت عنوان «مجموعه گلژی» (Golgi Complex) یا «جسم گلژی» (Golgi Body) نیز شناخته می‌شود.

فیلم آموزش زیست شناسی سلولی Cell Biology در فرادرس

کلیک کنید

به طور معمول، پروتئین‌ها و محصولات سلولی در شبکه آندوپلاسمی ‌تولید می‌شوند. شبکه آندوپلاسمی‌ خشن دارای تعدادی ریبوزوم بر سطح بیرونی خود است که پروتئین‌ها را از روی دستورالعمل موجود در RNA پیام‌رسان می‌سازند. در سایر بخش‌های شبکه آندوپلاسمی، این محصولات پروتئینی دچار فولدینگ شده و در اثر این تاخوردگی‌ها ساختمان عملکردی خود ر ا به دست می‌آورند. با رسیدن به دستگاه گلژی، اصلاحات بیشتری بر روی پروتئین‌ها انجام می‌شود. سرانجام، این محصولات درون وزیکول‌هایی بسته‌بندی می‌شوند که توسط پروتئین‌ها و مولکول‌های دیگر نشان دار شده‌اند. زمانی که وزیکول‌ها از دستگاه گلژی آزاد می‌شوند، براساس برچسب‌ها یا نشان‌های مولکولی آن‌ها توسط اسکلت سلولی به مکان مناسب درون سلول منتقل می‌شوند.

عملکرد دستگاه گلژی

دستگاه گلژی عملکرد‌های متنوع بسیاری دارد. اما، همه عملکرد‌های آن با حرکت مولکول‌ها از شبکه آندوپلاسمی ‌به مقصد نهایی آن‌ها و تغییر محصولات خاص در طول مسیر همراه است. کیسه‌های متعدد گلژی به عنوان اتاق‌های مختلف برای واکنش‌های شیمیایی عمل می‌کنند. از آنجا که محصولات شبکه آندوپلاسمی ‌از طریق دستگاه گلژی جابجا می‌شوند، آن‌ها به طور مداوم به محیط‌های جدید منتقل می‌شوند و واکنش‌هایی که می‌توانند در آن‌ها شرکت کنند، در مکان‌های متفاوتی انجام می‌شود.

به این صورت، یک محصول خروجی از شبکه آندوپلاسمی می‌تواند دچار تغییرات مختلفی شود، یا ممکن است چندین محصول برای تشکیل یک ماکرومولکول‌ بزرگ با یکدیگر ترکیب شوند. بسیاری از کیسه‌ها و وزیکول‌های دستگاه گلژی این امکان را فراهم می‌کنند که به طور همزمان واکنش‌های زیادی درون دستگاه گلژی صورت بگیرد و این امر باعث افزایش سرعت تولید محصولات سلولی در یک ارگانیسم می‌شود.

پردازش و نشان‌دار کردن محصولات سلولی

صرف نظر از نوع محصول، تمام وزیکول‌های حاوی محصول از شبکه آندوپلاسمی ‌خارج شده و به سمت سطح سیس (Cis Face) دستگاه گلژی حرکت می‌کنند. به عبارتی دیگر، سطح سیس از دستگاه گلژی روبروی شبکه آندوپلاسمی قرار گرفته ‌است. دورترین سطح دستگاه گلژی از شبکه آندوپلاسمی‌ به عنوان سطح ترانس (Trans Face) دستگاه گلژی معروف است و در اینجا است که محصولات از سمت ترانس از دستگاه گلژی به خارج از آن حرکت می‌کنند.

در دستگاه گلژی محصولات پس از اعمال تغییر یا اتصال مولکول‌هایی در ساختار آن‌ها، در وزیکول‌ها بسته‌بندی شده و با نشانگر‌هایی برچسب گذاری می‌شوند که نشان می‌دهد، وزیکول‌ها باید به کجا ارسال شوند و در واقع مقصد آن‌ها را تعیین می‌کنند. این برچسب‌ها می‌توانند مولکول‌هایی مانند گروه‌های فسفات یا پروتئین‌های ویژه روی سطح وزیکول باشند. پس از برچسب زدن، وزیکول در مسیر رسیدن به مقصد نهایی خود، از دستگاه گلژی خارج می‌شود.

تغییرات نهایی محصولات سلولی

محصولات زیادی وجود دارند که توسط یوکاریوت‌ها تولید می‌شوند، از جمله پروتئین‌هایی که می‌توانند واکنش‌های شیمیایی را بر روی مولکول‌های لیپیدی انجام دهند و قادر هستند غشا‌های سلولی جدید ایجاد کنند. برخی از محصولات برای فعالیت و عملکردی خاص در شبکه آندوپلاسمی ‌یا دستگاه گلژی ساخته می‌شوند و وزیکول‌های این محصولات، در جهت مخالف سایر وزیکول‌ها حرکت می‌کنند. در حالی که شبکه آندوپلاسمی ‌بیشتر محصولات و باز‌های مورد استفاده سلول را تولید می‌کند، این دستگاه گلژی است که وظیفه ارائه نهایی و مونتاژ محصولات را بر عهده دارد.

غالباً برای دستیابی به محصولات نهایی خاص، محیط باید کمی‌ متفاوت از محیط موجود در شبکه آندوپلاسمی ‌باشد. عملکرد بسیاری از کیسه‌های دستگاه گلژی مکان‌های مختلف بسیاری را برای انجام واکنش‌های متنوع ایجاد می‌کنند که در آن‌ها واکنش‌ها می‌توانند در مناسب‌ترین شرایط ممکن صورت گیرند.

در سلول‌های ترشحی یا سلول‌هایی که مقادیر زیادی از ماده‌ای را که بدن انسان به آن نیاز دارد تولید می‌کنند، دستگاه گلژی بسیار بزرگ خواهد بود. سلول‌های موجود در معده که اسید ترشح می‌کنند را در نظر بگیرید، این اسید با واکنش در شبکه آندوپلاسمی ‌تولید می‌شود و همان طور که به دستگاه گلژی ارسال می‌شود، تغییراتی بر روی آن انجام می‌شود و مورد پردازش قرار می‌گیرد. در هنگام رسیدن این اسید به سطح ترانس دستگاه گلژی، اسید معده در وزیکول بسته‌بندی می‌شود و به سمت سطح خارج سلول ارسال می‌شود. با پیوستن وزیکول به غشای پلاسمایی، اسید در معده آزاد می‌شود، بنابراین می‌تواند غذای موجود در معده را مورد گوارش قرار دهد.

ساختار دستگاه گلژی

تصویر (۳) ساختار دستگاه گلژی را نشان می‌دهد. سطح سیس از اندامک گلژی نزدیکتر به شبکه آندوپلاسمی ‌است. سطح ترانس دورترین بخش گلژی از هسته سلول است که وزیکول‌ها را به قسمت‌های مختلف سلول ترشح می‌کند. علاوه بر این، تعدادی لومن و سیسترنا در دستگاه گلژی وجود دارند که از طریق آن‌ها محصولات جریان می‌یابند. ساختمان دستگاه گلژی دقیقاً مانند شبکه آندوپلاسمی، از یک سری کیسه‌های مسطح روی هم قرار می‌گیرند، تشکیل شده است.

مکان دستگاه گلژی

دستگاه گلژی بین شبکه آندوپلاسمی ‌و غشای سلولی قرار دارد. غالباً، دستگاه گلژی به نظر می‌رسد امتدادی از شبکه آندوپلاسمی باشد که از نظر ظاهری کمی‌ کوچکتر و نرم‌تر است. با این حال، در زیر میکروسکوپ، دستگاه گلژی را می‌توان به راحتی با شبکه آندوپلاسمی ‌صاف اشتباه گرفت. اگرچه از نظر ظاهری شبکه آندوپلاسمی صاف و دستگاه گلژی مشابه هم هستند، دستگاه گلژی یک اندامک مستقل است که عملکرد‌های مختلفی دارد.

تئوری عملکرد دستگاه گلژی

شایع‌ترین نظریه نحوه شکل گیری دستگاه گلژی، مدل بلوغ سیسترنا است. این مدل نشان می‌دهد که کیسه‌های دستگاه گلژی تمایل دارند با گذشت زمان از سطح سیس به سطح ترانس دستگاه گلژی حرکت کنند. کیسه‌های جدید نزدیک به شبکه آندوپلاسمی ‌تشکیل می‌شوند. این کیسه‌ها با افزایش سن و گذر زمان، به سمت سطح ترانس دستگاه گلژی حرکت می‌کنند و محصولات سلولی در آن‌ها کاملاً بالغ می‌شود.

محصولات خاص

به نظر می‌رسد که هرگز لیپید کافی برای تولید جریان مداوم غشای سلولی مورد نیاز و برای ساختن مداوم وزیکول بین شبکه آندوپلاسمی ‌و دستگاه گلژی وجود نخواهد داشت. با این حال، به طور مداوم بخش‌هایی از غشای سلولی وجود دارند که توسط شبکه آندوپلاسمی، دستگاه گلژی، لیزوزوم و سایر اندامک‌ها در سلول و همچنین خود غشای سلولی بیرونی تولید و بازیافت می‌شوند. دستگاه گلژی و شبکه آندوپلاسمی ‌برای تولید غشای سلولی جدید با هم کار می‌کنند، همچنین غشا‌های سلولی، وزیکول‌ها را با ادغام دو غشا هنگام جذب وزیکول بازیافت می‌کنند.

دستگاه گلژی همچنین می‌تواند لیزوزوم‌ها را ایجاد ‌کند. وزیکول‌های لیزوزومی حاوی مواد گوارشی هستند. این وزیکول‌ها از دستگاه گلژی جدا می‌شوند و از آن‌ها برای پردازش موادی که وارد سلول شده‌اند یا هضم اندامک‌هایی که دیگر عملکرد ندارند، استفاده می‌شود. لیزوزوم مواد اولیه را به شبکه آندوپلاسمی‌ منتقل می‌کند.

دستگاه گلژی در سلول‌های گیاهی

در حالی که این مطلب در درجه اول به بررسی عملکرد دستگاه گلژی در سلول‌های حیوانی می‌پردازد، اما همان طور که می‌دانید مانند سایر سلول‌های یوکاریوتی، سلول‌های گیاه نیز دارای یک دستگاه گلژی هستند. در حقیقت سلول‌های گیاهی ممکن است بیش از صد عدد از این اندامک‌ها را به صورت همزمان داشته باشند.

فیلم آموزش یاخته شناسی و بافت شناسی گیاهی پیشرفته در فرادرس

کلیک کنید

در سلول‌های گیاهی، دستگاه گلژی علاوه بر عملکردهای معمول، در ساخت مولکول‌های بزرگ پلی ساکاریدی که به شکل گیری دیواره سلولی کمک می‌کنند نیز شرکت دارند. برای تشکیل دیواره سلول گیاهی، گیا‌هان معمولاً تعداد بیشتری اندامک گلژی نسبت به سلول حیوانی دارند. به علاوه سلول‌های گیاهی لیزوزوم ندارند. این اندامک‌های هضم کننده در گیاهان با واکوئل مرکزی جایگزین می‌شوند که به عنوان یک لیزوزوم بزرگ و همچنین یک اندامک برای ذخیره آب عمل می‌کند. بنابراین، بسیاری از وزیکول‌ها از دستگاه گلژی گیا‌هان به سمت واکوئل حرکت کرده و محتویات خود را با این اندامک بزرگ ترکیب می‌کنند.