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2.7: Zytoplasma und Zytoskelette - Biologie

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Hat oder braucht eine Zelle ein "Skelett"?

Was bekommen Sie, wenn Sie einige Schläuche nehmen und die Schläuche immer kleiner und kleiner machen? Sie erhalten sehr kleine Röhrchen oder Mikroröhrchen. Sehr kleine Röhren oder Mikrotubuli bilden zusammen mit Mikrofilamenten die Grundlage des "Skeletts" im Inneren der Zelle.

Das Zytoplasma und das Zytoskelett

Die Zytoplasma besteht aus allem innerhalb der Plasmamembran der Zelle, mit Ausnahme des Kerns in einer eukaryotischen Zelle. Es enthält das wässrige, gelartige Material namens Zytosol, sowie verschiedene Strukturen. Das Wasser im Zytoplasma macht etwa zwei Drittel des Zellgewichts aus und verleiht der Zelle viele ihrer Eigenschaften.

Funktionen des Zytoplasmas

Das Zytoplasma hat mehrere wichtige Funktionen, darunter:

  1. Suspendieren von Zellorganellen.
  2. gegen die Plasmamembran drücken, damit die Zelle ihre Form behält.
  3. Bereitstellung einer Stelle für viele der biochemischen Reaktionen der Zelle.

Das Zytoskelett

Die Zytoskelett ist ein zelluläres „Gerüst“ oder „Skelett“, das das Zytoplasma kreuz und quer durchzieht. Alle eukaryotischen Zellen haben ein Zytoskelett, und neuere Forschungen haben gezeigt, dass auch prokaryotische Zellen ein Zytoskelett haben. Das eukaryotische Zytoskelett besteht aus einem Netzwerk langer, dünner Proteinfasern und hat viele Funktionen. Es hilft, die Zellform zu erhalten. Es hält die Organellen an Ort und Stelle und ermöglicht bei einigen Zellen die Zellbewegung. Auch bei der intrazellulären Stoffbewegung und bei der Zellteilung spielt das Zytoskelett eine wichtige Rolle. Bestimmte Proteine ​​wirken wie ein Weg, auf dem sich Vesikel und Organellen innerhalb der Zelle bewegen. Die fadenförmigen Proteine, aus denen das Zytoskelett besteht, bauen sich ständig um, um sich an die sich ständig ändernden Bedürfnisse der Zelle anzupassen. Drei Hauptarten von Zytoskelettfasern sind Mikrotubuli, Zwischenfilamente und Mikrofilamente.

  • Mikrotubuli, gezeigt in Abbildung unter (ein), sind Hohlzylinder und die dicksten Zytoskelettstrukturen. Sie bestehen am häufigsten aus Filamenten, die Polymere von Alpha- und Beta-Tubulin sind, und strahlen von einem Bereich in der Nähe des Kerns, dem Zentrosom, nach außen. Tubulin ist das Protein, das Mikrotubuli bildet. Zwei Formen von Tubulin, Alpha und Beta, bilden Dimere (Paare), die zusammenkommen, um die Hohlzylinder zu bilden. Die Zylinder werden umeinander verdreht, um die Mikrotubuli zu bilden. Mikrotubuli helfen der Zelle, ihre Form zu halten. Sie halten Organellen an Ort und Stelle und ermöglichen ihnen, sich in der Zelle zu bewegen, und sie bilden während der Zellteilung die mitotische Spindel. Mikrotubuli bilden auch Teile von Zilien und Flagellen, den Organellen, die einer Zelle bei der Bewegung helfen.
  • Mikrofilamente, gezeigt in Abbildung unter (B), bestehen aus zwei dünnen handelnd Ketten, die umeinander gedreht sind. Mikrofilamente sind meist direkt unter der Zellmembran konzentriert, wo sie die Zelle unterstützen und der Zelle helfen, ihre Form zu halten. Mikrofilamente bilden zytoplasmatische Fortsätze wie Pseudopodien und Mikrovilli, die es bestimmten Zellen ermöglichen, sich zu bewegen. Das Aktin der Mikrofilamente interagiert mit dem Protein Myosin, um eine Kontraktion in Muskelzellen zu bewirken. Mikrofilamente kommen in fast jeder Zelle vor und sind zahlreich in Muskelzellen und in Zellen, die sich durch Formänderung bewegen, wie z. B. Phagozyten (weiße Blutkörperchen, die den Körper nach Bakterien und anderen Eindringlingen durchsuchen).
  • Zwischenfilamente unterscheiden sich in der Zusammensetzung von einem Zelltyp zum anderen. Zwischenfilamente organisieren die innere Struktur der Zelle, indem sie Organellen halten und Festigkeit verleihen. Sie sind auch strukturelle Bestandteile der Kernhülle. Zwischenfilamente aus dem Protein Keratin finden sich in Haut-, Haar- und Nagelzellen.

(ein) Das eukaryotische Zytoskelett. Mikrofilamente sind in Rot, Mikrotubuli in Grün und die Kerne in Blau dargestellt. Durch die Verbindung von Zellregionen unterstützt das Zytoskelett die Form der Zelle. (B) Mikroskopie von Mikrofilamenten (Aktinfilamenten), grün dargestellt, im Inneren der Zellen. Der Kern ist blau dargestellt.

Zytoskelett-Struktur
MikrotubuliZwischenfilamenteMikrofilamente
FaserdurchmesserUngefähr 25 nm8 bis 11 nmEtwa 7 nm
ProteinzusammensetzungTubulin, mit zwei Untereinheiten, Alpha- und Beta-TubulinEine von verschiedenen Arten von Proteinen wie Lamin, Vimentin und KeratinAktin
FormHohlzylinder aus zwei umeinander verdrehten ProteinkettenIneinander verdrehte ProteinfaserspulenZwei umeinander verdrehte Aktinketten
HauptfunktionenOrganellen- und Vesikelbewegung; bilden mitotische Spindeln während der Zellreproduktion; Zellmotilität (in Zilien und Flagellen)Organisieren Sie die Zellform; positioniert Organellen in der strukturellen Unterstützung des Zytoplasmas der Kernhülle und der Sarkomere; beteiligt an Zell-Zell- und Zell-Matrix-VerbindungenBehalten Sie die Zellform bei; ermöglicht die Bewegung bestimmter Zellen durch Bildung von zytoplasmatischen Erweiterungen oder Kontraktionen von Aktinfasern; an einigen Zell-Zell- oder Zell-Matrix-Verbindungen beteiligt
Darstellung

Das Zytoskelett wird im folgenden Video diskutiert: http://www.youtube.com/watch?v=5rqbmLiSkpk (4:50).

Zusammenfassung

  • Das Zytoplasma besteht aus allem innerhalb der Plasmamembran der Zelle.
  • Das Zytoskelett ist ein zelluläres „Skelett“, das das Zytoplasma kreuz und quer durchzieht. Drei Hauptfasern des Zytoskeletts sind Mikrotubuli, Zwischenfilamente und Mikrofilamente.
  • Mikrotubuli sind die dicksten Strukturen des Zytoskeletts und bestehen am häufigsten aus Filamenten, die Polymere von Alpha- und Beta-Tubulin sind.
  • Mikrofilamente sind die dünnsten Strukturen des Zytoskeletts und bestehen aus zwei dünnen Aktinketten, die umeinander verdreht sind.

Erkunde mehr

Verwenden Sie diese Ressource, um die folgenden Fragen zu beantworten.

  • Zytoskelett-Tutorial unter http://www.biology.arizona.edu/cell_bio/tutorials/cytoskeleton/main.html.
  1. Welche Rolle spielt das Zytoskelett?
  2. Was ist die Untereinheit von Mikrofilamenten und Mikrotubuli?
  3. Beschreiben Sie die Hauptfunktion der Mikrotubuli.
  4. Welche Rolle spielen Mikrotubuli während der Mitose?
  5. Wie sind Mikrotubuli mit der Fortbewegung verbunden?
  6. Beschreiben Sie die Rolle von Mikrofilamenten.

Rezension

  1. Was ist der Unterschied zwischen Zytoplasma und Zytosol?
  2. Nennen Sie zwei Rollen des Zytoplasmas.
  3. Nennen Sie die drei Haupttypen von Zytoskelettfasern.
  4. Nennen Sie zwei Funktionen des eukaryotischen Zytoskeletts.


Schau das Video: Cytoskeleton Microtubules. Cell Biology (Oktober 2022).