Der Golgi-Apparat: Struktur, Funktion und Aufbau

Der Golgi-Apparat

Der Golgi-Apparat kommt in allen eukaryotischen Zellen vor. Er ist unerlässlich für den Transfer und die Verpackung von Produkten aus dem endoplasmatischen Retikulum (ER) und beteiligt sich an der Synthese von Glykoproteinen und Mucopolysacchariden.

Verteilung und Lokalisation

Die Verteilung hängt von Mikrotubuli und motorischen Proteinen ab. Die Lage des Golgi-Apparats variiert je nach Zelltyp:

• In der Regel: Zwischen dem Zellkern und dem apikalen Pol.
• Ganglienzellen: Um den Kern herum mit Erweiterungen zur Zelloberfläche.
• Leydig-Zellen: Als eiförmige Masse an einem Pol des Kerns.
• Hepatozyten: Im Zytoplasma verteilt.

Die Form und Größe hängen vom funktionellen Zyklus und der Aktivität der Zelle ab. In hochaktiven Drüsenzellen ist er besonders ausgeprägt, während er in ruhenden Zellen reduziert ist.

Struktur: Die Dictyosomen

Der Golgi-Apparat besteht aus Einheiten, den sogenannten Dictyosomen. Diese setzen sich aus etwa 4–8 gestapelten Zisternen zusammen, die durch einen konstanten Abstand von ca. 200 Å getrennt sind.

Regionen und Vesikelpopulationen

In der Nähe der Dictyosomen finden sich drei Regionen mit spezifischen Vesikeltypen:

• Cis-Region: Die Säckchen, die dem Zellkern am nächsten liegen.
• Mediale Region: Eine variable Anzahl an Säckchen, abhängig von der sekretorischen Aktivität der Zelle.
• Trans-Region: Besteht aus einem konkaven Sacculus mit dickerer Membran.

Aus der Trans-Region gehen zwei Arten von Vesikeln hervor:

• Clathrin-Vesikel: Dienen dem kontrollierten Sekret-Transport zu Endosomen oder Lysosomen.
• Coatomer-Vesikel: Verantwortlich für den Transport von Produkten bei der konstitutiven Sekretion.

Molekulare Zusammensetzung

Die Membranen zeigen einen Dicken-Gradienten von 60 Å (proximal) bis 75 Å (distal). Die Zusammensetzung ändert sich schrittweise zwischen ER und Plasmamembran:

• Lipide: Der Anteil steigt von 30 % in der Cis-Schicht auf 40 % in der Trans-Schicht.
• Proteine: Der Anteil sinkt von 70 % (Cis) auf 60 % (Trans). Die meisten Proteine sind Enzyme, wie z. B. die Cytochrom-b5-Reduktase.

Funktionen des Golgi-Apparats

• Glykosylierung (Mediale Region): Die wichtigste Modifikation von Proteinen während ihrer Passage.
• Sulfatierung: Findet im Trans-Sacculus statt, wobei Schwefel von einem cytosolischen Spender übertragen wird.
• Phosphorylierung (Cis-Region): Hierbei wird Mannose zu Mannose-6-Phosphat (M6P) phosphoryliert.