Bei fast allen Organismen besteht der Golgi-Apparat aus vier bis sechs membranumschlossenen flachen Hohlräumen. Diese werden als Zisternen oder Dictyosomen bezeichnet. Während der Zellteilung zerfällt der Golgi-Apparat in einzelnen Zisternen, die auf beide Tochterzellen aufgeteilt werden. Anschließend setzen sich diese wieder zu einem Golgi-Apparat zusammen.
Polarität des Golgi-Apparats
Der Golgi-Apparat besitzt zwei Richtungen. Die Seite des Golgi-Apparats, die dem endoplasmatischen Reticulum (ER) zugewandt ist, wird cis-Golgi-Netzwerk (CGN) genannt. Das CGN empfängt abgeschnürte Vesikel vom ER. Die dem ER abgewandte (und eher der Plasmamembran zugewandte) Seite wird als trans-Golgi-Netzwerk (TGN) bezeichnet. Hier werden sogenannte Golgi-Vesikel abgeschnürt. Die Zisternen des Golgi-Apparats enthalten spezifische Enzyme.
Der Golgi-Apparat ist ein dynamisches System mit komplizierten Stoffströmen. Es existieren derzeit zwei Modelle, die Versuchen die Stoffströme des Golgi-Apparats zu beschreiben:
- Bei der sogenannten Zisternenreifung „wandern“ die einzelnen Zisternen von der cis- zur trans-Seite. Dabei werden die Enzyme über entgegengesetzten vesikulären Transport für die nachrückende Zisterne zurückbehalten.
- Bei dem vesikulären Transport werden die Proteine durch Vesikel-Bewegungen zur nächsten Zisterne – in Richtung des TGN – transportiert.
Der Golgi-Apparat übernimmt vielfältige und zum Teil komplexe Aufgaben. Proteine und Polypeptide werden i. d. R. über Vesikel vom ER an den Golgi-Apparat weitergereicht. Dort werden diese Proteine abhängig von ihrer weiteren Verwendung modifiziert. Würden Reaktionen des Golgi-Apparats im Cytoplasma stattfinden, so würde es zu Wechselwirkung mit anderen Zellorganellen und Stoffen führen. Dies könnte u. a. zum Tod der Zelle führen. Vollständig modifizierte Proteine werden im TGN nach ihrem Bestimmungsort sortiert und in Golgi-Vesikeln abgeschnürt. Die Mehrzahl der Proteine, die im Golgi-Apparat manipuliert werden, wird über Exozytose aus der Zelle heraus transportiert. Dadurch kann eine Zelle zum Beispiel ihre Zellmembran ausbessern, vergrößern und sogar die äußere Struktur der Membran verändern.
Pflanzliche Zellen besitzen im Vergleich zu tierischen Zellen eine viel größere Anzahl an Golgi-Apparaten, da hier zusätzlich die Polysaccharide für die pflanzlichen Zellwände produziert werden.