Unter dem Begriff "Golgi-Apparat" versteht man die Gesamtheit aller Dictyosomen einer Zelle. Golgi-Apparate kommen in fast allen eukaryotischen Zellen vor. Ausnahmen sind zum Beispiel die roten Blutkörperchen der Säugetiere. Die Anzahl der Dictyosomen beträgt normalerweise 1 - 20 pro Zelle, kann aber in einigen Drüsen- oder Nervenzellen größer als 1000 sein [2].
Struktur
Genau wie das endoplasmatische Reticulum ist auch der Golgi-Apparat ein reines Membrangebilde und unterscheidet sich dadurch von den größeren Zellorganellen. Jedes Dictyosom besteht aus mehreren gekrümmten Zisternen. Laut Campbell sehen die Golgi-Membranstapel wie "aufgeschichtetes Fladenbrot" aus [1].
Die Zisternen werden von einer 7,5 nm dicken Biomembran begrenzt. Der Durchmesser einer Zisterne beträgt 1000 bis 3000 nm. Ein Dictyosom besteht aus vier bis sechs solcher Zisternen. Die Breite einer Zisterne liegt bei 20 nm. An den Rändern der Zisternen schnüren sich oft Vesikel mit einem Durchmesser von ca. 70 nm ab [2]. Diese Vesikel nennt man Golgi-Vesikel
Funktion
Der Golgi-Apparat stellt eine Hauptquelle für Membran-Material dar (neben dem endoplasmatischen Reticulum, von dem er selbst Membranmaterial in Form von ER-Vesikeln erhält). Die vom Golgi-Apparat abgeschnürten Vesikel können zur Zellmembran wandern und mir ihr verschmelzen. Dabei können gleichzeitig Inhaltsstoffe, zum Beispiel Sekrete, nach außen geschleußt werden (Exocytose).
In der Abbildung sieht man den Membranfluss einer eukaryotischen Zelle. Vom ER werden Versikel abgeschnürt, die mit Inhaltsstoffen gefüllt sind. Diese ER-Versikel verschmelzen dann mit der cis-Seite eines Dictyosoms. Innerhalb dieser Golgi-Zisterne werden die Inhaltsstoffe dann weiterverarbeitet.
Noch unklar ist, wie der Transport der Inhaltsstoffe von einer Zisterne zur nächsten erfolgt [3]. Wandern die Zisternen selbst von der cis-Seite zur trans-Seite und werden dabei immer kleiner, während sich auf der cis-Seite neue Zisternen aus den ER-Vesikeln bilden, oder bleiben die Zisternen bestehen und geben die Inhaltsstoffe ihrerseits über Vesikel an die jeweils weiter "innen" gelegene Zisterne ab, bis die Stoffe schließlich auf der trans-Seite ankommen?
Auf der tans-Seite werden die veränderten Inhaltsstoffe auf jeden Fall in Golgi-Vesikel verpackt, die dann abgeschnürt werden. Diese Vesikel wandern dann zur Zellmembran, wo sie mit ihr verschmelzen und dabei ihre Inhaltsstoffe nach außen abgeben (Exocytose).
Für die Pflanzenzelle sind Dictyosomen deshalb so wichtig, weil in ihnen wichtige Bestandteile der Zellwand angereichert werden. Die Golgi-Vesikel wandern dann zur Plasmamembran und entleeren ihren Inhalt nach außen, wo er in die Zellwand eingebaut wird.
Für die Verteilung von Verdauungsenzymen ist der Golgi-Apparat ebenfalls sehr wichtig. Die abbauenden, von den Ribosomen synthetisierten Enzyme gelangen in die Golgi-Zisternen, von wo aus sie in die Vesikel transportiert werden. Solche speziellen Golgi-Vesikel nennt man dann Lysosomen. Die Lysosomen verschmelzen mit einer Verdauungsvakuole, die durch Einschnürung der Zellmembran entstanden ist (Phagocytose) und entleeren dann das Verdauungsenzym in diese Vakuole [2].
[1] Campbell, Biologie gymnasiale Oberstufe (2011)
[2] Mitschrift einer Vorlesung "Allgemeine Biologie" von Prof. Heckmann, Münster (1978)
[3] Campbell, Biologie (2006)