Golgi-Apparat

Der Golgi-Apparat zählt zu den Organellen eukaryontischer Zellen. Er ist an der Sekretbildung beteiligt und wurde nach dem italienischen Pathologen Camillo Golgi benannt, der ihn 1898 entdeckte.

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Aufbau

Der Golgi-Apparat besteht aus einem oder mehreren Stapeln membranenbegrenzter flacher Hohlräume (Zisternen). Ein solcher Membranstapel wird auch als Dictyosom, Golgi-Körper oder Golgi-Feld bezeichnet. Diese Stapel schnüren Bläschen ab (Golgi-Vesikel) und bilden Sekrete und Membranen. Im Inneren des Golgiapparats können z. B. Oligo- und Polysaccharidketten an Proteine geheftet werden (→ Funktionen).

Der Golgi-Apparat besitzt eine eindeutige Polarität, d. h. die Zisternen unterscheiden sich in ihrer Struktur und Funktion je nach der Lage. Die beiden Pole des Golgi-Apparates bezeichnet man als cis- und trans-Seite. Die cis-Seite ist die konvexe Seite, die meistens zum Endoplasmatischen Retikulum (ER) und zum Zellkern gewandt ist. Die trans-Seite ist hingegen die konkave Seite die zur Plasmamembran zeigt. In der Regel nimmt die cis-Seite Substanzen in den Golgi-Apparat auf und auf der trans-Seite verlassen sie ihn.

Während der Zellteilung zerfällt der Golgi-Apparat in Vesikel, die sich nach der gleichmäßigen Aufteilung auf die Tochterzellen wieder neu zusammenlagern.

Funktionen

Der Golgi-Apparat erfüllt vielfältige Aufgaben der Umwandlung, Sortierung, Lagerung und Konzentration von Stoffen. Man kann sich den Golgi-Apparat ähnlich wie ein Postamt vorstellen (die Pakete werden aufgenommen, sortiert und an die betreffenden Stellen weitergeleitet). Bei Bedarf werden Stoffe, vor allem Proteine, in Golgi-Vesikeln zu anderen Organellen oder zur Ausschüttung aus der Zelle zur Zellmembran transportiert. Der Golgi-Apparat ist damit ein wichtiger Teil des Endomembransystems. Bei pflanzlichen Eukaryonten stellt der Golgi-Apparat auch wichtige Bausteine für die Produktion der Zellwand her.

Weiterverarbeitung

Der Golgi-Apparat steht mit dem ER in Kontakt. Sekretorische Proteine werden in Vesikeln abgeschnürt und verlassen so das ER in Richtung Golgi-Apparat. Am Golgi-Apparat angekommen verschmilzt die Membran des Transportvesikels mit der cis-Seite des Membranstapels und der Inhalt des Vesikels entleert sich in die Zisterne. Vorstufen von funktionellen Proteinen aber auch membranständige Phospholipide können so an der aufgenommen werden. Im Golgi-Apparat werden die Proteine oft chemisch abgewandelt. Beispiele hierfür sind Veränderung der Oligosaccharide an Glykoproteinen. Manche Zuckerreste werden abgespalten und andere angefügt.

Synthese

Der Golgi-Apparat verarbeitet nicht nur Proteine weiter, sondern stellt auch selbst Makromoleküle her. Viele der aus den Zellen ausgeschiedenen Polysaccharide werden vom Golgi-Apparat hergestellt. Vom Golgi-Apparat abgeschnürte Vesikel können z. B. mit Lysosomen oder der Zellmembran fusionieren und ihren Inhalt so freisetzen. Auf diese Weise werden einige Hormone oder z. B. Verdauungsenzyme freigesetzt. Der Bestimmungsort der Vesikel wird durch den Golgi-Apparat bereits festgelegt. Er markiert die Vesikel entsprechend, wobei der genaue Prozess nur teilweise geklärt ist. Proteine an der Außenhülle der Vesikel scheinen als molekulare Etiketten zu dienen.

Literatur

• Alberts, B. et. al.: Molecular Biology of the Cell. Garland Science, 4. Auflage, 2002. ISBN 0815340729. Online-Version.
• Campbell, N.; u. a.: Biologie. 1. Aufl., 1. korrigierter Nachdr., Spektrum Akademischer Verlag 1997, Heidelberg. ISBN 3-8274-0032-5 .
• Hua, Z.; Graham TR.: The Golgi Apparatus. In: Eurekah Bioscience Collection - Cell Biology. Landes Bioscience 2005. Link