Golgi-Apparat

Golgi-Apparat Definition

Der Golgi-Apparat ist eine Organelle in eukaryotischen Organismen, die Moleküle vom endoplasmatischen Retikulum an ihren Bestimmungsort bewegt. Die Organelle modifiziert auch Produkte des endoplasmatischen Retikulums in ihre endgültige Form. Der Golgi-Apparat besteht aus einer Reihe von abgeflachten Säcken, die sich vom endoplasmatischen Retikulum aus erstrecken.

Übersicht über den Golgi-Apparat

Die Hauptfunktion des Golgi-Apparats ist die Fähigkeit, Vesikel oder Pakete mit verschiedenen Zellprodukten an verschiedene Orte in der Zelle zu liefern. Der Golgi hat auch wichtige Funktionen bei der Markierung von Vesikeln mit Proteinen und Zuckermolekülen, die als Identifikatoren für die Vesikel dienen, damit sie an das richtige Ziel geliefert werden können. Die Organelle wird auch als Golgi-Komplex oder Golgi-Körper bezeichnet.

Typischerweise werden Proteine und zelluläre Produkte im endoplasmatischen Retikulum hergestellt. Das raue endoplasmatische Retikulum verfügt über eine Reihe von Ribosomen, die Proteine aus den in der Boten-RNA enthaltenen Anweisungen zusammensetzen. Im gesamten Rest des endoplasmatischen Retikulums werden diese Proteinprodukte gefaltet und modifiziert. Wenn sie den Golgi-Apparat erreichen, werden weitere Modifikationen vorgenommen. Schließlich werden die Produkte in Vesikel verpackt, die durch andere Proteine und Moleküle „markiert“ werden. Die Vesikel werden freigesetzt und aufgrund ihrer Markierungen durch das Zytoskelett an den entsprechenden Ort innerhalb der Zelle transportiert.

Funktionen des Golgi-Apparats

Der Golgi-Apparat hat viele einzelne Funktionen. Aber alle Funktionen sind damit verbunden, Moleküle vom endoplasmatischen Retikulum zu ihrem endgültigen Ziel zu bewegen und bestimmte Produkte auf dem Weg zu modifizieren. Die zahlreichen Säcke des Golgi-Apparats dienen als verschiedene Kammern für chemische Reaktionen. Während sich die Produkte des endoplasmatischen Retikulums durch den Golgi-Apparat bewegen, werden sie ständig in neue Umgebungen überführt, und es können unterschiedliche Reaktionen stattfinden.

Auf diese Weise kann ein Produkt mit Modifikationen versehen werden, oder mehrere Produkte können zu großen Makromolekülen kombiniert werden. Die vielen Säcke und Falten des Golgi-Apparats ermöglichen es, dass viele Reaktionen gleichzeitig stattfinden, was die Geschwindigkeit erhöht, mit der ein Organismus Produkte herstellen kann.

Tagging Cellular Products

Unabhängig vom Produkt wandern die Vesikel, die das Produkt enthalten, vom endoplasmatischen Retikulum in die cis-Fläche des Golgi-Apparats. Das ist, laienhaft ausgedrückt, die dem endoplasmatischen Retikulum zugewandte Seite. Die Seite, die am weitesten vom endoplasmatischen Retikulum entfernt ist, wird als trans-Seite des Golgi-Apparats bezeichnet, und dorthin gelangen die Produkte.

Nach den Modifikationen oder Ergänzungen ihrer Struktur werden die Produkte in Vesikel verpackt und mit Markern versehen, die anzeigen, wohin das Vesikel gelangen muss. Diese Markierungen können Moleküle, wie z. B. Phosphatgruppen, oder spezielle Proteine auf der Oberfläche des Vesikels sein. Einmal markiert, wird das Vesikel aus dem Golgi-Apparat ausgeschieden, auf dem Weg zu seinem endgültigen Ziel.

Finalisierung zellulärer Produkte

Es gibt viele Produkte, die von Eukaryoten produziert werden, von Proteinen, die chemische Reaktionen durchführen können, bis zu Lipidmolekülen, die neue Zellmembranen aufbauen können. Einige Produkte sind für das endoplasmatische Retikulum oder den Golgi-Apparat selbst bestimmt und wandern in die entgegengesetzte Richtung der meisten Vesikel. Während das endoplasmatische Retikulum die meisten Produkte und Basen herstellt, ist es der Golgi-Apparat, der für die endgültige Präsentation und den Zusammenbau der Produkte verantwortlich ist. Oft muss die Umgebung etwas anders sein als die im endoplasmatischen Retikulum, um bestimmte Endprodukte zu erhalten. Die vielen Säcke des Golgi-Apparats haben die Funktion, viele verschiedene Bereiche zur Verfügung zu stellen, in denen Reaktionen unter den günstigsten Bedingungen stattfinden können.

In sekretorischen Zellen, oder Zellen, die große Mengen einer Substanz produzieren, die Ihr Körper benötigt, wird der Golgi-Apparat sehr groß sein. Betrachten Sie die Zellen in Ihrem Magen, die Säure sezernieren. Die Säure wird durch Reaktionen im endoplasmatischen Retikulum produziert und wird auf dem Weg durch den Golgi-Apparat modifiziert. An der Trans-Seite des Golgi-Apparats angekommen, wird die Säure in ein Vesikel verpackt und in Richtung Zelloberfläche geschickt. Wenn sich das Vesikel mit der Plasmamembran verbindet, wird die Säure in den Magen freigesetzt, damit sie die Nahrung verdauen kann.

Struktur des Golgi-Apparats

Das Bild unten zeigt die Struktur des Golgi-Apparats. Die cis-Seite der Organelle liegt dem endoplasmatischen Retikulum am nächsten. Die trans-Fläche ist die Seite, die am weitesten vom Zellkern entfernt ist und die Vesikel in verschiedene Teile der Zelle sezerniert. Außerdem gibt es eine Reihe von Lumen und Zisternen, durch die Produkte fließen. Diese erscheinen als eine Reihe von abgeflachten Säcken, die übereinander gestapelt sind, ähnlich wie das endoplasmatische Retikulum.

Lage des Golgi-Apparats

Der Golgi-Apparat befindet sich zwischen dem endoplasmatischen Retikulum und der Zellmembran. Meistens erscheint der Golgi als eine Erweiterung des endoplasmatischen Retikulums, die etwas kleiner und glatter ist. Allerdings kann der Golgi-Apparat leicht mit dem glatten endoplasmatischen Retikulum verwechselt werden. Obwohl sie ähnlich aussehen, ist der Golgi-Apparat eine eigenständige Organelle, die unterschiedliche Funktionen hat.

Theorie der Funktion des Golgi-Apparats

Die am weitesten verbreitete Theorie, wie sich der Golgi-Apparat bildet, ist das Modell der cistemalen Reifung. Dieses Modell besagt, dass die Säcke selbst dazu neigen, sich mit der Zeit von der cis-Seite zur trans-Seite des Golgi-Apparats zu bewegen. Neue Säcke werden am nächsten zum endoplasmatischen Retikulum gebildet. Diese Säcke „altern“, wenn sie sich zur trans-Seite des Golgi-Apparats bewegen und ihr Produkt voll ausgereift ist.

Spezifische Produkte

Es mag den Anschein haben, dass es nie genug Lipide geben kann, um den kontinuierlichen Fluss an Zellmembran zu produzieren, der benötigt wird, um ständig Transportvesikel zwischen dem endoplasmatischen Retikulum und dem Golgi-Apparat herzustellen. Es werden jedoch ständig Segmente der Zellmembran produziert und vom endoplasmatischen Retikulum, dem Golgi-Apparat, den Lysosomen und anderen Organellen in der Zelle sowie von der äußeren Zellmembran selbst recycelt. Der Golgi-Apparat und das endoplasmatische Retikulum arbeiten zusammen, um neue Zellmembranen zu produzieren, sowie die Zellmembranen von Vesikeln zu recyceln, indem sie zwei Membranen verschmelzen, wenn Vesikel absorbiert werden.

Der Golgi-Apparat bildet auch Lysosomen. Diese Säcke enthalten Verdauungsstoffe. Die Säcke werden vom Golgi-Apparat abgezwickt und dienen der Verarbeitung von Materialien, die phagozytiert wurden oder der Verdauung von Organellen, die nicht mehr funktionieren. Das Lysosom liefert Rohstoffe an das endoplasmatische Retikulum.

Golgi-Apparat in Pflanzenzellen

Während dieser Artikel in erster Linie die Funktionsweise des Golgi-Apparats in tierischen Zellen behandelt, haben auch Pflanzenzellen einen Golgi-Apparat. In der Tat können Pflanzenzellen Hunderte dieser Organellen enthalten.

In Pflanzenzellen hat der Golgi-Apparat die zusätzliche Funktion, die wichtigsten Polysaccharidmoleküle zu synthetisieren, die zur Bildung der Zellwand beitragen. Dafür haben Pflanzen oft viel mehr Golgi-Körper als eine tierische Zelle. Außerdem enthalten Pflanzenzellen keine Lysosomen. Diese Verdauungsorganellen werden in der Pflanze durch die zentrale Vakuole ersetzt, die sowohl als großes Lysosom als auch als Organelle zur Wasserspeicherung dient. So wandern viele Vesikel aus den Golgi-Körpern der Pflanzen in die Vakuole und verschmelzen ihren Inhalt mit dieser großen Organelle.