Proteiner som syntetiserats i det korniga endoplasmatiska retiklet (rER) genomgår en process som kallas N-länkad glykolysering, där kolhydrater binds till proteinerna. Dessa proteiner förpackas i vesiklar märkta med COPII och transporteras till Golgiapparaten. Där smälter vesiklarna samman med Golgis membran, vilket tillåter att proteininnehållet töms in i Golgis lumen.
Golgiapparaten fungerar också som ett sorterings- och återvinningscenter. Vissa proteiner knoppas av i vesiklar märkta med COPI och skickas tillbaka till rER, antingen för återanvändning eller för ytterligare bearbetning. Denna retrograda transport hjälper till att upprätthålla korrekt proteinlokalisering i cellen.
Inuti Golgiapparaten modifieras proteinerna ytterligare av olika enzymer, till exempel genom O-länkad glykolysering eller fosforylering. Därefter förpackas de färdiga proteinerna i nya vesiklar som transporterar dem till deras slutdestination: cellmembranet, lysosomer eller utsöndring via exocytos.
Proteiner som anländer till Golgi från rER har redan genomgått en N-länkad glykolysering, där ett sockermönster bundits till ett asparaginrest. I Golgi modifieras detta mönster genom att vissa sockerresidyer tas bort och andra läggs till, vilket finjusterar proteinets funktion och stabilitet.
En annan typ av glykolysering som sker i Golgi är O-länkad glykolysering. Här kopplas sockergrupper direkt till hydroxylgrupper på aminosyrorna serin eller treonin. Detta påverkar proteinets struktur, lokalisering och igenkänning av andra molekyler.
Vissa proteiner, särskilt enzymer som ska transporteras till lysosomer, får en fosfatgrupp tillagd på en mannosrest – detta kallas mannos-6-fosfat-märkning. Denna modifiering fungerar som en adresslapp och säkerställer att enzymet transporteras till rätt plats i cellen.
Efter modifiering i Golgiapparaten paketeras proteiner i vesiklar och skickas vidare till olika delar av cellen beroende på deras funktion. Vissa vesiklar smälter samman med cellamembranet och levererar proteiner som blir en del av cellens yta.
Andra vesiklar innehåller ämnen som ska utsöndras från cellen och går via exocytos. Då smälter vesikeln samman med membranet och tömmer sitt innehåll utanför cellen.
Proteiner som är märkta för lysosomer transporteras dit för att fungera som nedbrytande enzymer. Clathrin hjälper till att forma och rikta dessa vesiklar till rätt plats.
Golgiapparaten deltar inte bara i att modifiera och skicka ut nya proteiner, utan även i återvinningen av utslitna eller felaktiga proteiner. Dessa kan tas upp via endocytos, bilda en endosom, och sedan transporteras tillbaka till Golgi där de antingen omarbetas eller dirigeras vidare till lysosomer för nedbrytning.