Zytoskelett: Definition, Struktur & Funktion (mit Diagramm)

Sie wissen wahrscheinlich bereits, welche Rolle Ihr eigenes Skelett in Ihrem Leben spielt; es gibt Ihrem Körper Struktur und hilft Ihnen, sich zu bewegen.

Ohne sie wären Sie eher ein menschlicher Klecks als eine sich bewegende, funktionierende Person. Wie der Name schon sagt, erfüllt das Zytoskelett einen sehr ähnlichen Zweck bei prokaryotischen und eukaryotische Zellen.

Haben Sie sich jemals gefragt, was Zellen rund aussehen lässt und sie davon abhält, zu schleimigen Klumpen zu kollabieren? Oder wie sich die vielen Organellen innerhalb der Zelle organisieren und innerhalb der Zelle bewegen oder wie sich die Zelle selbst fortbewegt? Zellen sind für all diese Funktionen auf ein Zytoskelett angewiesen.

Die wichtige Struktureinheit des Zytoskeletts ist eigentlich ein Netzwerk von Proteinfasern im Zytoplasma, das der Zelle ihre Form verleiht und ihr ermöglicht, wichtige Funktionen zu erfüllen, wie z Bewegung.

Lesen Sie mehr über die Organellen und Funktionen der anderen Zelle.

Während manche Leute sich Zellen als unstrukturiert vorstellen mögen, zeigen leistungsstarke Mikroskope, die in der Zellbiologie verwendet werden, dass Zellen sehr organisiert sind.

Um diese Form und den Organisationsgrad beizubehalten, ist eine Hauptkomponente entscheidend: die Zytoskelett der Zelle. Die Proteinfilamente, aus denen das Zytoskelett besteht, bilden ein Fasernetzwerk durch die Zelle.

Dieses Netzwerk gibt der Plasmamembran strukturellen Halt, hilft, die Organellen in ihrer richtigen Position zu stabilisieren und ermöglicht es der Zelle, ihren Inhalt nach Bedarf zu verschieben. Bei einigen Zelltypen ermöglicht das Zytoskelett sogar, dass sich die Zelle mit speziellen Strukturen fortbewegt und fortbewegt.

Diese bilden sich aus den Proteinfilamenten, wenn sie für die Zellbewegung benötigt werden.

Der Dienst, den das Zytoskelett bei der Formgebung der Zelle leistet, ist sehr sinnvoll. Ähnlich wie das menschliche Skelett bildet das Proteinnetzwerk des Zytoskeletts eine strukturelle Unterstützung, die entscheidend, um die Integrität der Zelle zu erhalten und zu verhindern, dass sie in ihre Nachbarn.

Für Zellen mit sehr flüssigen Membranen ist das Proteinnetzwerk, aus dem das Zytoskelett besteht, besonders wichtig, um den Zellinhalt in der Zelle zu halten.

Das nennt man Membranintegrität.

Einige hochspezialisierte Zellen verlassen sich auch auf das Zytoskelett zur strukturellen Unterstützung.

Für diese Zellen ermöglicht die Beibehaltung der einzigartigen Form der Zelle eine ordnungsgemäße Funktion der Zelle. Diese schließen ein Neuronen, oder Gehirnzellen, die runde Zellkörper, verzweigte Arme, die Dendriten genannt werden, und ausgestreckte Schwänze haben.

Diese charakteristische Zellform ermöglicht es Neuronen, Signale mit ihren Dendritenarmen zu erfassen und leiten diese Signale durch ihre Axonschwänze und in die wartenden Dendriten eines benachbarten Gehirns Zelle. Auf diese Weise kommunizieren Gehirnzellen miteinander.

Es ist auch sinnvoll, dass Zellen von der Organisation profitieren, die ihnen das Proteinfaser-Netzwerk des Zytoskeletts verleiht. Es gibt über 200 Zelltypen im menschlichen Körper und insgesamt etwa 30 Billionen Zellen in jedem einzelnen Menschen auf dem Planeten.

Die Organellen in all diesen Zellen müssen eine Vielzahl von Funktionen erfüllen ZellprozesseB. Biomoleküle auf- und abzubauen, Energie für den Körper freizusetzen und eine Vielzahl chemischer Reaktionen durchzuführen, die das Leben ermöglichen.

Damit diese Funktionen auf der Ebene des gesamten Organismus gut funktionieren, braucht jede Zelle eine ähnliche Struktur und Vorgehensweise.

Um diese wichtigen Funktionen zu erfüllen, stützt sich das Zytoskelett auf drei verschiedene Arten von Filamenten:

1. Mikrotubuli
2. Zwischenfilamente
3. Mikrofilamente

Diese Fasern sind alle so winzig klein, dass sie mit bloßem Auge völlig unsichtbar sind. Wissenschaftler entdeckten sie erst nach der Erfindung des Elektronenmikroskop brachte das Innere der Zelle zum Vorschein.

Um zu veranschaulichen, wie klein diese Proteinfasern sind, ist es hilfreich, das Konzept der Nanometer, die manchmal als nm geschrieben wird. Nanometer sind Maßeinheiten, genau wie ein Zoll eine Maßeinheit ist.

Sie haben es vielleicht aus dem Stammwort erraten Meter dass die Nanometer-Einheit zum metrischen System gehört, genau wie ein Zentimeter.

Wissenschaftler verwenden Nanometer, um kleinste Dinge wie Atome und Lichtwellen zu messen.

Denn ein Nanometer entspricht einem Milliardstel Meter. Dies bedeutet, dass, wenn Sie einen Meter-Messstab nehmen, der ungefähr 3 Fuß lang ist, umgerechnet auf den Amerikanisches Maßsystem, und zerlege es in eine Milliarde gleiche Teile, ein einziges Stück würde eins entsprechen Nanometer.

Stellen Sie sich nun vor, Sie könnten die Proteinfilamente, aus denen das Zytoskelett der Zelle besteht, durchtrennen und die Durchmesser über das geschnittene Gesicht.

Jede Faser würde je nach Filamenttyp einen Durchmesser zwischen 3 und 25 Nanometern haben. Zum Beispiel hat ein menschliches Haar einen Durchmesser von 75.000 Nanometern. Wie Sie sehen können, sind die Filamente, aus denen das Zytoskelett besteht, unglaublich klein.

Mikrotubuli sind die größten der drei Fasern des Zytoskeletts und haben einen Durchmesser von 20 bis 25 Nanometern. Zwischenfilamente sind die mittelgroßen Fasern des Zytoskeletts und haben einen Durchmesser von etwa 10 Nanometern.

Die kleinsten Proteinfilamente im Zytoskelett sind Mikrofilamente. Diese fadenförmigen Fasern haben einen Durchmesser von lediglich 3 bis 6 Nanometern.

In der Praxis ist das bis zu 25.000 Mal kleiner als der Durchmesser eines durchschnittlichen menschlichen Haares.

•••Wissenschaft

Mikrotubuli haben ihren Namen sowohl von ihrer allgemeinen Form als auch von der Art des Proteins, das sie enthalten. Sie sind röhrenförmig und bestehen aus sich wiederholenden Einheiten von Alpha- und Beta-Tubulin ProteinPolymere miteinander verknüpfen.

Lesen Sie mehr über die Hauptfunktion von Mikrotubuli in Zellen.

Wenn Sie Mikrotubuli-Filamente unter einem Elektronenmikroskop betrachten würden, würden sie wie Ketten kleiner Proteine ​​aussehen, die zu einem engen Spiralgitter zusammengedreht sind.

Jede Proteineinheit verbindet sich mit allen Einheiten um sie herum, wodurch eine sehr starke, sehr starre Struktur entsteht. Tatsächlich sind Mikrotubuli die steifste Strukturkomponente, die man in tierischen Zellen finden kann, die keine Zellwände wie Pflanzenzellen haben.

Aber Mikrotubuli sind nicht nur starr. Sie widerstehen auch Kompressions- und Verdrehkräften. Diese Eigenschaft erhöht die Fähigkeit des Mikrotubulus, die Zellform und -integrität auch unter Druck aufrechtzuerhalten.

Mikrotubuli geben der Zelle auch Polarität, was bedeutet, dass die Zelle zwei eindeutige Seiten oder Pole hat. Diese Polarität ist ein Teil dessen, was es der Zelle ermöglicht, ihre Bestandteile wie Organellen und zu organisieren anderen Teilen des Zytoskeletts, weil es der Zelle die Möglichkeit gibt, diese Komponenten in Bezug auf die Stangen.

Mikrotubuli unterstützen auch die Bewegung von Zellinhalten innerhalb der Zelle.

Die Mikrotubuli-Filamente bilden Spuren, die in der Zelle wie Eisenbahnschienen oder Autobahnen wirken. Vesikeltransporter folgen Sie diesen Spuren, um die Zellfracht im Zytoplasma zu bewegen. Diese Spuren sind entscheidend, um unerwünschte Zellinhalte wie fehlgefaltete Proteine, alte oder kaputte Organellen und Eindringlinge von Krankheitserregern wie Bakterien und Viren zu entfernen.

Vesikeltransporter folgen einfach der richtigen Mikrotubuli-Bahn, um diese Fracht zum Recyclingzentrum der Zelle zu transportieren, dem Lysosom. Dort rettet und verwendet das Lysosom einige Teile und baut andere Teile ab.

Das Schienensystem hilft der Zelle auch, neu gebildete Biomoleküle wie Proteine ​​und Lipide aus den Herstellungsorganellen zu den Stellen zu transportieren, an denen die Zelle die Moleküle benötigt.

Vesikeltransporter verwenden beispielsweise Mikrotubuli-Spuren, um Zellmembranproteine ​​von den Organellen zur Zellmembran zu transportieren.

Nur einige Zellen können verwenden Zellbewegung zu reisen, und diejenigen, die im Allgemeinen auf spezialisierte bewegliche Strukturen aus Mikrotubuli-Fasern angewiesen sind.

Die Samenzelle ist wahrscheinlich der einfachste Weg, diese reisenden Zellen zu visualisieren.

Wie Sie wissen, sehen Samenzellen ein bisschen aus wie Kaulquappen mit langen Schwänzen, oder, Geißeln, die sie peitschen, um an ihr Ziel zu schwimmen und eine Eizelle zu befruchten. Der Spermienschwanz besteht aus Tubulin und ist ein Beispiel für ein Mikrotubulus-Filament, das zur Zellfortbewegung verwendet wird.

Eine weitere bekannte bewegliche Struktur spielt bei der Fortpflanzung ebenfalls eine Rolle: Zilien. Diese haarähnlichen beweglichen Strukturen säumen die Eileiter und verwenden eine winkende Bewegung, um das Ei durch den Eileiter und in die Gebärmutter zu bewegen. Diese Zilien sind Mikrotubuli-Fasern.

Zwischenfilamente sind die zweite Art von Fasern, die im Zytoskelett vorkommen. Sie können sich diese als das wahre Skelett der Zelle vorstellen, da ihre einzige Rolle die strukturelle Unterstützung ist. Diese Proteinfasern enthalten Keratin, ein häufig vorkommendes Protein, das Sie möglicherweise von Körperpflegeprodukten kennen.

Dieses Protein bildet menschliche Haare und Fingernägel sowie die oberste Hautschicht. Es ist auch das Protein, das Hörner, Klauen und Hufe anderer Tiere bildet. Keratin ist sehr stark und nützlich zum Schutz vor Schäden.

Die Hauptrolle der Zwischenfilamente ist die Bildung der Matrix von Strukturproteinen unter dem under Zellmembran. Dies ist wie ein unterstützendes Netz, das der Zelle Struktur und Form verleiht. Es verleiht der Zelle auch eine gewisse Elastizität, sodass sie flexibel auf Stress reagieren kann.

Eine der wichtigen Aufgaben von Zwischenfilamenten besteht darin, die Organellen an den richtigen Stellen in der Zelle zu halten. Zum Beispiel verankern Zwischenfilamente den Kern an seinem richtigen Platz innerhalb der Zelle.

Diese Verankerung ist entscheidend für Zellprozesse, da die verschiedenen Organellen innerhalb einer Zelle zusammenarbeiten müssen, um diese Zellfunktionen zu erfüllen. Im Fall der Kern, bedeutet die Anbindung dieser wichtigen Organelle an die Zytoskelett-Matrix, dass die Organellen, die auf DNA angewiesen sind Anweisungen des Kerns, ihre Aufgaben zu erledigen, können mithilfe von Messengern und. auf diese Informationen leicht zugreifen Transporter.

Diese wichtige Aufgabe könnte unmöglich sein, wenn der Kern nicht verankert wäre, da diese Boten und Transporter herumreisen müssten, um im Zytoplasma nach einem wandernden Kern zu suchen!

Mikrofilamente, auch genannt Aktinfilamente, sind Ketten von Aktinproteinen, die zu einem spiralförmigen Stab verdreht sind. Dieses Protein ist vor allem für seine Rolle in Muskelzellen bekannt. Dort arbeiten sie mit einem anderen Protein namens myosin Muskelkontraktion zu ermöglichen.

Im Zytoskelett sind Mikrofilamente nicht nur die kleinsten Fasern. Sie sind auch die dynamischsten. Wie alle Zytoskelettfasern geben Mikrofilamente der Zelle strukturellen Halt. Aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften neigen Mikrofilamente dazu, sich an den Rändern der Zelle zu zeigen.

Die dynamische Natur von Aktinfilamenten bedeutet, dass diese Proteinfasern ihre Länge schnell ändern können, um den sich ändernden strukturellen Bedürfnissen der Zelle gerecht zu werden. Dadurch kann die Zelle ihre Form oder Größe oder sogar Form ändern spezielle Projektionen die sich außerhalb der Zelle erstrecken, wie z Filopodien, lamellipodien und Mikrovilli.

Du kannst dir vorstellen Filopodien als Fühler, die eine Zelle projiziert, um die Umgebung zu spüren, chemische Hinweise aufzunehmen und sogar die Richtung der Zelle zu ändern, wenn sie sich bewegt. Wissenschaftler nennen manchmal auch Filopodien Mikrospikes.

Filopodien können Teil einer anderen Art von Sonderprojektion sein, lamellipodien. Dies ist eine fußähnliche Struktur, die der Zelle hilft, sich zu bewegen und zu reisen.

Mikrovilli sind wie winzige Haare oder Finger, die von der Zelle während der Diffusion verwendet werden. Die Form dieser Vorsprünge vergrößert die Oberfläche, sodass Moleküle mehr Platz haben, um sich durch Prozesse wie Absorption durch die Membran zu bewegen.

Diese Finger erfüllen auch eine faszinierende Funktion namens Zytoplasma-Streaming.

Dies geschieht, wenn die Aktinfilamente das Zytoplasma durchkämmen, um es in Bewegung zu halten. Zytoplasma-Streaming-Boosts Diffusion und hilft, erwünschte Materialien wie Nährstoffe und unerwünschte Materialien wie Abfall und Zelltrümmer in der Zelle zu bewegen.