15. Welche Bestandteile gehören zum Zytoskelett von Pro- & Eukaryoten? an der Medizinische Hochschule Hannover

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Allgemein

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Zytoskelett

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Mikrotubuli - Allgemein

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Mikrotubuli - Aufbau

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Mikrotubuli - Zentrosom

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Mikrotubuli - Wachstum

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Mikrotubuli - Funktion

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Zilien

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Geißeln

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Primärzilien

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Basalkörper

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Zentriolen

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15. Welche Bestandteile gehören zum Zytoskelett von Pro- & Eukaryoten?

Allgemein
  • Das Zytoskelett ist ein dreidimensionales Netzwerk, dass das Zytosol durchzieht
  • Die Hauptbestandteile sind Filamente, die sich u.a. Aufgrund des Durchmessers unterscheiden lassen
          - Aktin- oder Mikrofilamente (7nm)
          - Intermediärfilamente (10nm)
          - Mikrotubuli (25nm)
  • Die Filamente bilden mit Hilfe von spezifischen Begleitproteinen geordnete Systeme
           - Stabilität & Dynamik dieser Systeme sorgen dafür, dass Zellen in der Lage sind, ihre typische Form aufrecht zu erhalten, aber auch verschiedene Erfordernissen anzupassen
            - System Dynamik unterlegen, ständige Poly- & Depolarisierung  
            - Einzelbausteine sind Proteine
            - in Kombination mit spez. Motorproteinen dienen Aktinfilamente & Mikrotubuli der aktiven Bewegung der Zellen & interzellulären Transport von Zellorganellen; intrazelluläre Bewegung

15. Welche Bestandteile gehören zum Zytoskelett von Pro- & Eukaryoten?

Zytoskelett
  • Gibt es in der Form nur bei Eukaryoten
          - bei Prokaryoten (weiß man heute) gibt es auch Proteine, die homolog/analog zu den Proteinen aller drei eukaryotischer Proteinklassen angesehen werden
          - sind evolutionär aber so weit entfernt, dass ein Vergleich der Aminosäuresequenz allein noch keine Verwandtschaft aufzeigt; sind aber sehr ähnlich (Zeichen für Verwandtschaft)
           - Tubulin-Homolog FtsZ; Actin-Homolog FtsA
-> sind v.a. An Zellteilungsprozessen beteiligt; im Bakterium Caulobacter crescentus wurde Crescentin gefunden, gleicht in seiner Funktion den Intermediärfilamenten
  • Dreidimensionales Netzwerk, dass sich durchs Zytosol zieht
  • Gibt der Zelle ihre Form
  • Bildet Stützstrukturen für die Zelle
  • Ist an Bewegungsprozessen beteiligt (der Zelle & innerhalb der Zelle)
  • Wird ständig umgebaut
-> Aufbau (Polymerisation) & Abbau (Depolymerisation)

15. Welche Bestandteile gehören zum Zytoskelett von Pro- & Eukaryoten?

Mikrotubuli - Allgemein
  • Bestandteil des Zytoskeletts 
  • Röhrenartige Form
  • Kommen überall vor 
-> in Kinozilien & Spermienschwänzen sind sie die wesentliche Komponente
  • Stützpunkten & wichtig für Bewegung
  • Mikrotubuli sind nicht permanent vorhanden
-> haben eine Halbwertszeit von ca. 10 Minuten

15. Welche Bestandteile gehören zum Zytoskelett von Pro- & Eukaryoten?

Mikrotubuli - Aufbau
  • Mehrere Mikrometer lang
  • Außendurchmesser: 20-25 nm(Newtonmeter), Innendurchmesser: 15 nm(Newtonmeter)
- stehen im Gleichgewicht mit Freuen globaleren Untereinheiten im Zytoplasma (ALPHA- & BETA-Tubulin)
          -> diese bilden Dimere
- Untereinheiten ordnen sich zu langen Ketten, den Protofilmenten zusammen
- 13 Protofilmente (durch H+ Brücken verbunden) ordnen sich zu einem Hohlzylinder an, dem Mikrotubulus
- Polar aufgebaut (ähnlich wie Aktinfilmente)
  • Besteht aus Plus- & Minus- Ende
- Plus-Ende: dynamisch, kann schnell auf- & abgebaut werden, liegen in der Zellperipherie
- Minus-Ende: liegt in Zentriolennähe, kann nur langsam auf- & abgebaut werden, wird durch das Zentrosom (besonders strukturiertes Zellareal) stabilisiert sodass es keine Untereinheit verliert

15. Welche Bestandteile gehören zum Zytoskelett von Pro- & Eukaryoten?

Mikrotubuli - Zentrosom
  • Matrix: hat die Funktion eines Mikrotubulus organisierenden Zentrums (MTOC)
  • Zentriolenpaar: liegt ungefähr mittig & in Kernnähe
  • Von den Zentriolen strahlen hunderte von Mikrotubuli in alle Richtungen aus
- können an ihren Plus-Enden wachsen, aber auch nach funktioneller Umstimmung Untereinheiten verlieren & sich so kürzen 

15. Welche Bestandteile gehören zum Zytoskelett von Pro- & Eukaryoten?

Mikrotubuli - Wachstum
  • GTP enthaltende Tubulinmoleküle werden dem freien Ende hinzugefügt (das von Zentriolen sozusagen weg zeigt)
  • Polymerisation & Wachstum des Mikrotubulus
  • Hydrolyse des GTP am BETA-Tubulin
-> Verbindung des Untereinheit wird geschwächt
-> kann bis zur Depolarisation führen
  • Mikrotubulusassoziierte Proteine (MAPs) wirken dem Zerfall entgegen (am freien Ende)
  • Camping-Proteine stabilisieren ebenfalls freies Ende

15. Welche Bestandteile gehören zum Zytoskelett von Pro- & Eukaryoten?

Mikrotubuli - Funktion
  • Dynamischer Auf- & Abbau der Mikrotubuli spielt wichtige Rolle bei der Entstehung & Entwicklung der Zellen (Morphogenese)
  • Mikrotubuli sind die wesentlichen Komponenten des Spindelapparats (wird bei Zellteilung aufgebaut)
-> bestimmen somit Bewegung der Chromosomen
  • Während Teilungsvorgang strahlen Mikrotubuli von 2 Tentriolenpaaren aus
-> diese haben sich an gegenüberliegenden Zellpolen gebildet
  • Mikrotubuli sind auch Leitschienen für Transportprozesse in Zellen (Transportprozessen von Vesikeln bei der Exozytose & Endozytose)

15. Welche Bestandteile gehören zum Zytoskelett von Pro- & Eukaryoten?

Zilien
  • Sind Zellfortsätze, die von Zilienmembran (spez. Bereich der Plasmamembran) überzogen sind
  • Sie sind außerdem mit einem Binnengerüst (Axonema) aus sehr stabilen Mikrotubuli ausgestattet
  • 9 Doppelmikrotubuli und 2 Einzelmikrotubuli in der 9+2 Struktur
-> 9 Paare stehen ringförmig um die 2 Einzelnen Mikrotubuli in der Mitte
-> diese Struktur nennt man Axonema (charakteristische Struktur der Kinozilien)
  • Verbindung durch übergreifende Proteinarme
  • Enthalten Motorproteine
-> Dynein, welches für die aktive Bewegungsfähigkeit der Kinozilien da ist
  • Verleihen der Zelle die Möglichkeit der Vorwärts- & Rückwärtsbewegung (Abtransport von Schleim, Darmauskleidung)
        - ATP getriebene Bewegung
           -> Dyneinpaare zwischen den Mikrotubulipaaren greifen an benachbarte Paare & ziehen sich somit voran
        - Paare können nicht aneinander vorbeigleiten 
           -> Zilien können sich nur biegen

15. Welche Bestandteile gehören zum Zytoskelett von Pro- & Eukaryoten?

Geißeln
  • Gleicher Aufbau wie Zilien (9+2)
  • Sind länger als Zilien
-> bis 200 Mikrometer
  • Meistens nur eine oder wenige Geißeln pro Zelle
  • Sind für aktive Bewegung der Zelle zuständig (Spermien)
  • Wellenförmige Bewegung treibt Zelle vorwärts
  • Bewegung verläuft wie beim Zilienschlag
         -> angetrieben durch ATP, Dyneinarme greifen an benachbarte Mikrotubuli & ziehen sich voran 
  • Geißel kann sich nur verbiegen wegen der Steifheit der Mikrotubuli

15. Welche Bestandteile gehören zum Zytoskelett von Pro- & Eukaryoten?

Primärzilien
  • Es ist nicht aktiv beweglich (sonsorisches Zilium)
  • Es hat auch die 9 Doppelmikrotubuli, aber ihm fehlen die 2 zentralen Tubuli
-> 9+0 Struktur
  • Dynein besitzen Primärzilien auch nicht 
  • Funktion: Zelle kann mittels Primärzilie mechanische (z.B. Flüssigkeitsstrom), osmotisch oder chemische Reize (z.B. Wachstumsfaktoren) aus dem Extrazellularraum wahrnehmen
         - das ist möglich, weil die Zilienmembran zahlreiche besondere Rezeptoren & Ionenkanäle hat
  • Durch die Wahrnehmung werden intrazelluläre Signalkaskaden ausgelöst
-> Beeinflussung Zellverhalten (z.B. Proliferation, Differenzierung)

15. Welche Bestandteile gehören zum Zytoskelett von Pro- & Eukaryoten?

Basalkörper
  • Wird für die Bildung der Zilien benötigt
-> wird bei Kinozilien auch Kinetosom genannt
  • An ihm sind Zilien & Geißeln befestigt, bzw. Induziert er das Auswachsen eines Ziliums
  • Ähnlicher Aufbau wie das Zentriol 
-> 9 Doppelmikrotubuli ragen in den Basalkörper hinein, verbinden sich mit einem zusätzlichen Mikrotubulus, sodass eine Dreierstruktur gebildet wird
  • Zentrale Mikrotubuli von Geißeln & Zilien ragen nicht in den Basalkörper hinein
-> tragen zur Gestaltänderung bei, indem sie sich vorwölben oder einziehen

15. Welche Bestandteile gehören zum Zytoskelett von Pro- & Eukaryoten?

Zentriolen
  • Paarige Strukturen in meisten Zellen
  • 0,3-0,6 Mikrometer lange Zylinder, Durchmesser ca. 0,2 Mikrometer, stehen rechtwinklig zueinander
  • Ihre wand besteht aus 9 leicht gegeneinander versetzten Einheiten
-> davon 3 aus kurzen Mikotubuli (Tripletts)
  • Funktion: im zytoplasmatischen Areal aus spezifischen Proteinen („Matrix“), das Zentriolen umgibt, entstehen die neuen Mikrotubuli
         - diese Proteine sind: Strukturproteine, mikrotubulusassoiierende Motorproteine
         - in Matrix auch GAMMA-Tubulin-Ringkomplex, an denen die Mikrotubuli aufgebaut werden
  • Aus Zentriolen gehen Basalkörper von Kinozilien hervor
  • Sind am Aufbau der Teilungsspindel beteiligt

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