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Mikrovilli

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Der Aufbau der Zelle ist der wichtigste Bestandteil innerhalb der Biologie. Im Bereich der Cytologie spielen auch die Mikrovilli eine bedeutende Rolle. Hier erfährst du was die Mikrovilli sind, wo sie vorkommen und welche Funktion sie ausüben.

 

Was sind die Mikrovilli?

Mikrovilli sind Ausstülpungen der Zellmembran, die eine fadenartige Form besitzen und sehr beweglich sind. Ihre Hauptaufgabe ist die Vergrößerung der Oberfläche der Zellen, um Stoffe besser aufnehmen und abgeben zu können. Diese Zellfortsätze kommen besonders in den Epithelzellen von Tieren vor. Epithelzellen sind eine Zellart innerhalb von Organen, deren apikal und basal Seiten unterschiedliche Eigenschaften haben.



Abb. 1: Mikrovilli

Quelle: Louisa Howard, Katherine Connollly. Abrufbar unter: http://remf.dartmouth.edu/imagesindex.htmlhttp://remf.dartmouth.edu/images/humanMicrovilliTEM/source/2.html, Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1253578

 

Wo kommen Mikrovilli vor?

Mikrovilli lassen sich auf der äußeren, sogenannten apikalen Seite der Epithelzellen im Körper finden, die besonders innerhalb von Organen gelegen sind. Beispielsweise lassen sich Mikrovilli in den Nierenkanälchen oder dem Dünndarm, mit seinen Enterozyten, finden, wo sie einen sogenannten Bürstensaum bilden.

 

Was ist der Bürstensaum?

Wenn Mikrovilli auf der Oberfläche der Epithelzellen dicht aneinander stehen, bezeichnet man diese Gesamtheit als Bürstensaum. Dieser Saum dient der Oberflächenvergrößerung der Zelle, um Stoffe von außen besser aufnehmen zu können. 

Der Bürstensaum ist von einer Schicht aus Glykoproteinen und Glykolipiden überzogen. 


Die als Glykokalix bezeichnete Schicht kann ein Gewebe bilden, dass bis zu anderen Zellen reicht und damit große Zellverbände entstehen lässt. Zusätzlich sorgt die Glykokalix für eine zusätzliche Stabilisation der Zellmembran und für einen stärkeren Schutz vor äußerlichen Einwirkungen.


Der Verlust des Bürstensaums im Körper kann zu gesundheitlichen Folgen führen, indem sich beispielsweise durch eine Entzündung der Darmschleimhaut eine Zöliakie entwickelt.


 


Der Aufbau der Mikrovilli

Die Mikrovilli umfassen einen Durchmesser von 50 – 100 nm und sind 1-2 mm lang. Sie bestehen aus fadenförmigen Strukturen aus dem Protein Aktin, die Aktinfilamente genannt werden. Durch die weiteren Proteine Fascin, Fimbrin und Villin erhalten die Mikrovilli ihre Form. An der Oberseite der Mikrovilli befindet sich eine sogenannte Z-Scheibe, in Form einer Wand.


Die Aktinfilamente, aus denen die Mikrovilli bestehen, befinden sich mit einem Ende tief in der Zelle. Dort lassen sich die Terminalgeflechte finden, die aus den Strukturproteinen Tropomyosin und Myosin bestehen. Durch das Protein Spektrin sind die Mikrovilli außerdem am Cytoskelett der Zelle befestigt.

 

Die Funktion der Mikrovilli

Die Mikrovilli haben verschiedene Funktionen im Körper eines Lebewesens. Dazu gehören


  • Oberflächenvergrößerung
  • Reaktionsfläche
  • Verringerung des Diffusionswiderstands


Die wichtigste Funktion der Mikrovilli ist wie bereits erwähnt die Oberflächenvergrößerung. Die Besonderheit dieser Funktion lässt sich am Beispiel des Dünndarms darstellen, dessen Oberfläche mit den Mikrovilli etwa 200 m2 umfasst, ohne diese allerdings nur eine Größe von etwa 4 m2 erreichen würde. Da Epithelzellen Stoffe aufnehmen und abgeben, ist diese Fähigkeit der Zellfortsätze besonders wichtig.


Je größer die Oberfläche einer Zelle ausfällt, desto schneller können die benötigten Stoffe aufgenommen, beziehungsweise abgegeben werden. Durch die Aufnahme von körpereigenen oder körperfremden Stoffen durch die Oberfläche der Zelle, werden Mikrovilli zu einer Reaktionsfläche. Dieser Vorgang bezieht sich beispielsweise im Darm auf Nährstoffe, wie Fette, Kohlenhydrate und Proteine.


Bei der Aufnahme von Stoffen in die Zelle kommt die Diffusion zum Einsatz. Durch die Mikrovillus besteht die Möglichkeit den Diffusionswiderstand für kleine Moleküle zu verringern. Diese können leichter in die Zelle aufgenommen oder abgegeben werden und bewegen sich an den Aktinfilamenten entlang. Durch Pumpbewegungen der Aktinfilamente kann der Transport der Moleküle außerdem gefördert werden. 

 

Die Zellfortsätze neben den Mikrovilli

Neben den Mikrovilli lassen sich noch weitere Ausstülpungen der Zellen finden. Zu den wichtigsten Ausstülpungen der Zellmembran gehören die Stereozilien und die Kinozilien.

 

Was sind Stereozilien?

Die Stereozilien besitzen eine starke Ähnlichkeit mit den Mikrovilli, weshalb sich auch häufig als Stereovilli bezeichnet werden. Sie lassen sich in der Regel in den Sinneszellen von Wirbeltieren, zum Beispiel Fischen, Vögeln und Säugetieren finden.



Wie auch die Mikrovilli bestehen die Stereovilli aus Aktinfilamenten. Diese zeichnen sich jedoch durch eine größere Länge aus. Außerdem besteht ihre Funktion darin, Schall, Lage- und Bewegungsänderungen oder andere Umwelteinflüsse aufzunehmen und darauf zu reagieren.

 

Was sind Kinozilien?

Im Gegensatz zu den Stereozilien weisen die Kinozilien große Unterschiede zu den Mikrovilli auf. Da sie nicht aus Aktinfilamenten, sondern aus Mikrotubuli bestehen, sind sie mit den sogenannten Zilien verwandt. 

Die Kinozilien lassen sich insbesondere bei den Einzellern finden, wo sie zur Fortbewegung der Zelle eingesetzt werden. Dies lässt sich beispielsweise bei den Wimperntierchen beobachten.


Die Mikrovilli – Alles Wichtige auf einen Blick

Wenn du den Artikel bis hier gelesen hast, kennst du nun alle essenziellen Fakten zum Thema Mikrovilli. Im folgenden findest du die wichtigsten Punkte noch einmal zusammengefasst.


  • Mikrovilli sind bewegliche, fadenförmige Ausstülpungen der Zellmembran
  • Ihre Hauptaufgabe ist die Vergrößerung der Oberfläche der Zellen, um Stoffe besser aufnehmen und abgeben zu können
  • Mikrovilli lassen sich auf der äußeren, apikalen Seite der Epithelzellen in den Organen finden
  • Gemeinsam bilden die Mikrovilli den sogenannten Bürstensaum
  • Neben den Mikrovilli sind die Stereovilli und Kinozilien wichtige Zellfortsätze von Lebewesen


Wunderbar! Wenn du noch mehr über den Aufbau der Zellen erfahren möchtest, dann sieh dir auf StudySmarter beispielsweise die Artikel zu den Vesikeln und Peroxisomen an.

Finales Mikrovilli Quiz

Frage

Was sind Mikrovilli?

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Antwort

Mikrovilli sind fadenartige, bewegliche Ausstülpungen der Zellmembran. Ihre Hauptaufgabe ist die Vergrößerung der Oberfläche der Zellen, um Stoffe besser aufnehmen und abgeben zu können

Frage anzeigen

Frage

Wo kommen Mikrovilli vor?

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Antwort

Mikrovilli lassen sich auf der äußeren apikalen Seite der Epithelzellen in den Organen von Körpern finden, z. B. Nierenkanälchen oder Dünndarm

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Frage

Was ist der Bürstensaum?

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Antwort

Wenn Mikrovilli auf der Oberfläche der Epithelzellen dicht aneinander stehen, bezeichnet man diese Gesamtheit als Bürstensaum.

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Frage

Wie ist der Bürstensaum aufgebaut?

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Antwort

Der Bürstensaum besteht aus einer Vielzahl an Mikrovilli, die von einer Schicht aus Glykoproteinen und Glykolipiden überzogen ist. Diese Schicht wird Glykokalix genannt.

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Frage

Welche Folgen kann der Verlust des Bürstensaums haben?

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Antwort

Der Verlust der Bürstensäume im Körper kann zu gesundheitlichen Folgen führen, indem sich beispielsweise durch eine Entzündung der Darmschleimhaut eine Zöliakie entwickelt.

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Frage

Wie groß sind Mikrovilli?

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Antwort

Die Mikrovilli besitzen einen Durchmesser von 50 – 100 nm und sind 1-2  lang.

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Frage

Woraus bestehen die Mikrovilli?

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Antwort

Sie bestehen aus fadenförmigen Aktinfilamenten. Durch die Proteine Fascin, Fimbrin und Villin erhalten die Mikrovilli ihre Form. An der Oberseite eines jeden Mikrovillus befindet sich eine sogenannte Z-Scheibe.

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Frage

Wie halten sich die Mikrovilli an der Zelle?

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Antwort

Die Aktinfilamente befinden sich mit einem Ende tief in der Zelle. Dort lassen sich die Terminalgeflechte finden, die aus den Strukturproteinen Tropomyosin und Myosin bestehen. Durch das Protein Spektrin sind die Mikrovilli außerdem am Cytoskelett der Zelle befestigt.

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Frage

Welche Funktionen besitzen die Mikrovilli?

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Antwort

Oberflächenvergrößerung Reaktionsfläche Verringerung des Diffusionswiderstandes.

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Frage

Weshalb sorgen die Mikrovilli für eine Oberflächenvergrößerung der Zelle?

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Antwort

Je größer die Oberfläche einer Zelle ausfällt, desto schneller können die benötigten Stoffe aufgenommen, beziehungsweise abgegeben werden.

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Frage

Weshalb gelten die Mikrovilli als Reaktionsfläche für die Zelle?

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Antwort

Durch die Aufnahme von körpereigenen oder körperfremden Stoffen durch die Oberfläche der Zelle, werden Mikrovilli zu einer Reaktionsfläche. Dieser Vorgang bezieht sich beispielsweise im Darm auf Nährstoffe, wie Fette, Kohlenhydrate und Proteine.

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Frage

Wie sorgen die Mikrovilli für eine Verringerung des Diffusionswiderstandes?

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Antwort

Durch die Mikrovillus besteht die Möglichkeit den Diffusionswiderstand für kleine Moleküle zu verringern. Diese können leichter in die Zelle aufgenommen oder abgegeben werden und bewegen sich an den Aktinfilamenten entlang.

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Frage

Welche Zellfortsätze existieren neben den Mikrovillus?

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Antwort

 Unter anderem Stereozilien und Kinozilien

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Frage

Was sind Stereozilien?

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Antwort

Die Stereozilien sind Zellfortsätze mit starker Ähnlichkeit zu den Mikrovilli. Sie bestehen allerdings aus längeren Aktinfilamenten. Außerdem besteht ihre Funktion darin, Schall, Lage- und Bewegungsänderungen oder andere Umwelteinflüsse aufzunehmen und darauf zu reagieren.

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Frage

Was sind Kinozilien?

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Antwort

Im Gegensatz zu den Stereozilien weisen die Kinozilien große Unterschiede zu den Mikrovilli auf. Sie bestehen aus Mikrotubuli und lassen sich insbesondere bei den Einzellern finden, wo sie zur Fortbewegung der Zelle eingesetzt werden.

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