Golgi-Apparat

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Klasse 9

Autor Joker2017

Veröffentlicht am 23.07.2018

Schlagwörter

Golgi Apparat

Zusammenfassung

Dieses Referat befasst sich mit dem Golgi Apparat in der Biologie, welcher nach dessen Entdecker, dem italienischen Pathologen Camillo Golgi, benannt worden ist. Es wird der Aufbau und die Funktionsweise des Golgi Apparates erklärt.

Bei dem Golgi Apparat handelt es sich um Organellen eukaryotischer Zellen. Er bildet einen von der Membran umhüllten Reaktionsraum innerhalb einer Zelle. Der Golgi Apparat ist an der Sekretbildung sowie weiteren Funktionen und Aufgaben des Zellstoffwechsels involviert. Der Golgi Apparat verdankt seinen Namen dem italienischen Pathologen und Mediziner Camillo Golgi, welcher ihn bei histologischen Untersuchungen am menschlichen Gehirn, im Jahre 1898 entdeckte.

Der Aufbau des Golgi Apparates

Der Golgi Apparat besteht im Normalfall aus vier bis sechs membranumschlossenen Hohlräumen und in Ausnahmefällen auch aus bis zu mehreren hundert solcher Hohlräume. Diese Hohlräume sind in der Regel der flach und bilden jeweils Stapel die aus drei bis acht und in Ausnahmefällen bis zu 30 solcher Hohlräume bestehen. Ein solcher Stapel hat im Durchschnitt einen Durchmesser von etwa einem Mikrometer. Die Anzahl der Hohlräume hängt immer wesentlich vom jeweiligen Zelltyp ab. Der Golgi Apparat liegt in der Regel in der Nähe des Zellkerns und des Zentrosoms. Dies wird durch die Mikrotubuli sicher gestellt. Gelegentlich erstreckt sich der Golgi Apparat jedoch auch auf das gesamte Cytoplasma. Dies ist beispielsweise bei der Mehrheit der Pflanzenzellen der Fall, kann aber auch bei nichtpflanzlichen Zellen auftreten.

Bei dem Golgi Apparat gibt es stets eine eindeutige Polarisierung. Die Seite, welche dem endosplasmatischen Retikulum zugewandt ist, ist konvex und bildet das cis Golgi Netzwerk. Die andere Seite ist konkav und bildet das trans Golgi Netzwerk. Bei einem Golgi Netzwerk handelt es sich immer um mehrere kleine Hohlräume und Vesikel, welche miteinander kommunizieren.

Die Zisternen, welche sich zwischen den jeweiligen Golgi Netzwerken aufhalten, haben einzelne Hohlraumstapel und eine spezifische enzymatische Ausstattung. Die Proteine können den Golgi Apparat auf zwei unterschiedliche Methoden durchlaufen. In der ersten Methode laufen die Zisternen separat von der cis Seite des Netzwerks zur trans Seite des Netzwerks, während die Enzyme zurückgehalten werden. In der zweiten Methode findet eine Vesikelbewegung statt, in der die Proteine jeweils zur nächsten Zisterne bewegt werden. Bei dem Golgi Apparat gibt es also permanente Dynamiken, welche den Golgi Apparat zu einem dynamischen System machen.

Zerstörung und Neuaufbau des Golgi Apparates

Wenn es innerhalb einer Zelle zur Zellteilung kommt, zerfällt der Golgi Apparat. Er wird dann auf die beiden entstehenden Tochterzellen aufgeteilt und baut sich anschließend wieder neu auf.

Funktionen des Golgi Apparates

Der Golgi Apparat hat zahlreiche Funktionen, welche äußerst komplex sind. Im Wesentlichen lassen sich die Funktionen des Golgi Apparates jedoch in drei Gruppen einsortieren.
Die erste Gruppe bildet die Funktion der Bildung sowie Speicherung von sekretorischen Vesikeln, in der zweiten Gruppe geht es um die Synthese und Modifikation von Elementen aus der Plasmamembran und in der dritten Gruppe geht es um die Bildung von primären Lysosomen.

Der Golgi Apparat empfängt Vesikel, in denen sich Proteine befinden. Die Proteine werden, sobald sie angekommen sind, weiter modifiziert. Hierbei können beispielsweise zusätzliche Proteine an das ursprüngliche Protein gebunden werden oder auch Zuckerreste. Dies hängt davon ab, wofür das Protein im weiteren Verlauf benutzt werden soll. Die Struktur des ursprünglichen Proteins wird jedoch durch diese Modifikationen verändert. Alle dieser Prozesse finden im Inneren des Golgi Apparates statt, weil sie im Cytoplasmas der Zelle Reaktionen mit den anderen Zellorganellen und Stoffen verursachen würden. Dies kann den sofortigen Zelltod zur Folge haben und muss daher unbedingt vermieden werden.

Sobald die Proteine „fertig“ sind, also vollständig modifiziert wurden, werden sie nach ihrem jeweiligen Bestimmungsort sortiert, verpackt und anschließend zum Bestimmungsort gebracht. Die Modifikationen innerhalb der Zelle tragen viel zur interzellulären Kommunikation bei und sorgen darüber hinaus auch für eine ausreichende Stabilität des Gewebes. Letzteres ist das Ziel eines Golgi Apparates.

Die jeweilige Zelle hat die Möglichkeit, ihre Zellmembran zu vergrößern oder die Struktur dessen zu verbessern. Zudem gibt es für die Zelle auch die Möglichkeit, ihre äußere Struktur zu verändern, indem sie die Membran verändert. Das führt in der Regel zu einem besseren Stoffwechsel und verbessert auch die interzelluläre Kommunikation.

Durch den Golgi Apparat werden primäre Lysosomen gebildet, welche lylitsche Enzyme enthalten, die ein Aktivitätsoptimum besitzen, welches bei einem pH Wert von zirka 4,5 liegt. Das heißt, dass das Innere von einem Lysom stets angesäuert werden muss. Diese Arbeit wird von den Protonenpumpen der Membran verrichtet. Da mit einem sauren Medium gearbeitet wird, muss ein Säureschutz für das Lysosom erschaffen werden. Aus diesem Grund ist es mit Proteoglykanen beschichtet. Dies sorgt für sicheren Schutz und verhindert eine Beschädigung der Zelle.

Der Golgi Apparat hat innerhalb von pflanzlichen Zellen und tierischen Zellen eine sehr ähnliche Funktionsweise. Beim pflanzlichen Golgi Apparat ist das Ziel, die Produktion von Polysacchariden für die Zellwand. Außerdem muss die Produktion dieser Stoffe in großen Mengen geschehen. Im Vergleich des Golgi Apparates zwischen einer Pflanzenzelle und einer tierischen Zelle hat ersterer eine extrem hohe Quantität. Diese ist in der hohen Polysaccharid – Produktion begründet.

Die Verwendung der Post – Metapher zur Veranschaulichung des Golgi Apparates

Um den Golgi Apparat besser veranschaulichen zu können, beispielsweise im Biologieunterricht, wird dieser oftmals mit Hilfe der Post – Metapher erklärt. Ein Golgi Apparat funktioniert im Prinzip, wie ein Postamt. Der Golgi Apparat erhält zunächst ein Proteinpäckchen. Innerhalb des Golgi Apparates wird dieses im Anschluss modifiziert. Danach werden die Proteine sortiert und letztlich zu deren jeweiligen Bestimmungsort transportiert. Aus diesem Vorgang wird klar, wieso ein Vergleich mit der Funktionsweise eines Sendungsweges bei der Post, ein gutes Beispiel zur Veranschaulichung dieses biologischen Prozesses ist. Die Post – Metapher ist daher ein weit verbreitetes Hilfsmittel zur Erklärung des Golgi Apparates.