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Basiskenntnistest - Zytoskelett (Zellskelett)
Das Zytoskelett (Zellskelett)
1.
Einleitung
2.
Mikrotubuli
3.
Mikrofilamente
4.
Intermediärfilamente
5.
Zentriolen
6.
Kontrollfragen
1. Einleitung
Das Zytoskelett (Zellskelett) dient der Stabilisierung von Zellen und ist für deren
Form verantwortlich. Es spielt auch eine große Rolle für die Motilität (aktive
Bewegungen) der Zelle. Es handelt sich dabei um ein aus Proteinen aufgebautes
Netzwerk, welches für die intrazelluläre und die gesamte Zellbewegung zuständig ist.
Dieses Netzwerk besteht aus 3 verschiedenen Klassen von Zytoskelettfilamenten:
Mikrotubuli („Röhre“)- Protein: Tubulin
Mikrofilamente (Aktinfilamente, „Faser“)- Protein: Aktin
Intermediärfilamente- Protein: viele verschiedene…
Abb. 1: Bestandteile des Zytoskeletts
2. Mikrotubuli
Mikrotubuli sind stabile zylinderförmige Proteine, die auch Makrofilamente genannt
werden. Sie bilden in der Regel keine Bündel, sondern laufen meist ungeordnet
nebeneinander her. Sie gehen strahlenförmig von einem MikrotubuliOrganisationszentrum aus.
Das Protein, aus dem die Mikrotubuli bestehen, heißt Tubulin. Es handelt sich hierbei
um ein globuläres Protein, das in den Formen alpha- und beta-Tubulin vorkommt.
Abb. 2: Mikrotubuli
Funktionen:
Stabilisierung der Zelle und Erhaltung der Zellform
Verteilung von Organellen und Makromolekülen
Mitose (als sogenannte Spindelfasern transportieren die Mikrotubuli die
Chromosomen in die Tochterzellen. Hierbei knüpfen sich die Kinetochoren,
welche an die Zentromere der Chromosomen angelagert sind, an die
Spindelfasern an)
Als Neurotubuli transportieren sie in Nervenzellen NeurotransmitterVesikel von den Golgi-Apparaten entlang der Axone zu den Synapsen.
In Pigmentzellen der Haut transportieren sie die Pigmentgranula in die
Zellfortsätze.
In Kinozilien befinden sich besonders stark angeordnete Mikrotubuli, die
über seitlich angeknüpftes Dynein (ein Motorprotein) gegeneinander
verschoben werden. Dadurch entsteht die Bewegung der Kinozilien.
Ähnliches gilt auch für die Geißeln der Samenzellen (siehe Kapitel
Zellmembranen). Die Mikrotubuli gehen dabei von den Basalkörpern in den
Basen der Zilien aus. Sie besitzen eine 9x2+2 Struktur.
Auf den Mikrotubuli können sogenannte Motorproteine eingesetzt
werden. Man unterteilt die eingesetzten Motorproteine in zwei Gruppen:
Kinesine bewegen sich in Richtung Plus-Ende und transportieren
sogenannte Mantelproteine, die mit einer Art "Fracht" beladen werden
können.
Dyneine bewegen sich in Richtung Minus-Ende und sind langsamer. Sie
transportieren aber ebenfalls Mantelproteine, die beladen werden
können.
Vorkommen:
Spindelapparat
Zentriolen (Basalkörper)
Zytoplasma
Zilien
Geißeln
3. Mikrofilamente (= Aktinfilamente)
Aktinfilamente kommen in allen Eukaryontenzellen vor und sind mit zahlreichen
anderen Proteinen assoziiert. Das „wichtigste“ assoziierte Protein ist jedoch
das Motorprotein Myosin, ein Myofilament (= „Muskelfilament“), das gemeinsam
mit Aktin die wesentlichen Strukturelemente der Muskelzellen bildet. In den
Muskelzellen werden Aktin- und Myosinfilamente als kontraktile Einheiten bezeichnet,
da sie die Kontraktion der Muskelzellen ermöglichen.
Mikrofilamente beeinflussen darüber hinaus die Gestalt der Zelle und haben indirekt
über ihre Proteine Einfluss auf die Zytoplasmakonsistenz. Auch die gewisse Stabilität
der aufrecht stehenden Mikrovilli ist u.a. auf die Mikrofilamente zurückzuführen (mehr
dazu im Kapitel 'Zilien, Geißeln, Mikrovilli’).
Ein Mikrofilament bzw. Aktinfilament ist aus zwei helikal umeinander gewundenen
Aktin-Einzelfäden aufgebaut und besitzt einen Durchmesser von ca. 7 nm. Die
Mikrofilamente findet man direkt unterhalb der Plasmamembran, mit der sie über
bestimmte Segmente verbunden sind. Die Form einer Zelle beruht zum größten Teil
auf der Organisation von zellmembrannahen Aktinfilamentbündeln und Netzwerken,
wie auch deren Anbindung an die Zellmembran. Die Verbindung zur Zellmembran und
die Verknüpfungen zu bestimmten Membranproteinen stabilisieren die Struktur der
Zelle zusätzlich.
Abb. 3: Mikrofilament
4. Intermediärfilamente
Die Intermediärfilamente sind intrazelluläre Bestandteile des Zellskeletts und
bestehen aus fibrillären Untereinheiten. Über Intermediärfilament-assoziierte
Proteine werden die Filamente mit anderen Strukturen des Zytoskeletts, der Zell- und
Kernmembran sowie dem Zytoplasma verbunden. Die Intermediärfilamente gehen
von den Desmosomen aus. (Die folgende Tabelle muss nicht auswendig gelernt
werden, es schadet aber sicher nicht, sie zu überfliegen.)
Intermediärfilamente
Filament-Typ
Vimentin
Desmin
Peripherin
Keratin
GFAP (Glial fibrillary
acidic protein)
Neurofilamente
Lamin (!)
Vorkommen
Leukozyten, Endothelzellen, Fibroblasten
Muskelzellen
Periphere Neurone
Epithelzellen
Gliazellen
Neuronen
Nukleäre Lamina (liegt unterhalb der inneren
Kernmembran)
Abb. 4: Intermediärfilament
5. Zentriolen
Die zylinderförmigen Zentriolen sind eine Konstruktion aus Mikrotubuli. Sie bestehen
aus 9 Mikrotubuli-Tripletts und sind untereinander durch Mikrofilamente verbunden.
Sie kommen immer paarweise vor und spielen eine sehr wichtige Rolle bei der
Zell(kern)teilung (Mitose). Dabei wandern die zwei Zentriolenpaare (=
Centrosom, wurde vor der Mitose verdoppelt) auseinander und bilden ein Fasergerüst
aus Spindelfasern, an denen entlang sich die geteilten Chromosomenpaare zu den
zwei „Polen“ hinbewegen.
Abb. 5: Zentriole
1.)
Das Zytoskelett besteht aus welchen der folgenden genannten
Zytoskelettfilamenten?
1.
2.
3.
4.
5.
Mikrofilamente
Intermediärfilamente
Aktinfilamente
Mikrotubuli
Myosinfilamente
a. ) 1., 2. und 4. sind richtig.
b. ) Alle sind richtig.
c. ) 1., 2., 3. und 4. sind richtig.
d. ) 1., 2. und 3. sind richtig.
e. ) 1. und 2. sind richtig.
2.)
Welche Aussage ist falsch?
a. ) Mikrofilamente sind mit Aktin und noch vielen anderen Proteinen assoziert.
b. ) Intermediärfilamente bestehen aus fibrilären Untereinheiten, welche mit vielen
verschiedenen Proteinen verbunden sind.
c. ) Mikrotubuli kommen in jedem Zellkompartiment vor.
d. ) Die Intermediärfilamente gehen von den Desmosomen aus.
e. ) Mikrotubuli sind in der Mitose daran beteiligt die Chromosomen in die
Tochterzelle zu transportieren.
3.)
Welche Aussage ist falsch?
a. ) Das Zytoskelett besteht aus einem komplexen Netzwerk von Proteinfilamenten
im Zytoplasma.
b. ) Mikrotubuli sowie Aktinfilamente sind aus globulären Proteinuntereinheiten
aufgebaut.
c. ) Ein Mikrotubulus bleibt bis zu seinem Lebensende unverändert.
d. ) Intermediärfilamente sind deutlich beständiger als Mikrotubuli und
Aktinfilamente.
e. ) Mikrotubuli erstrecken sich von ihrem Organisationszentrum aus in die
Zellperipherie.
4.)
Welche Aussage zu Zentriolen ist NICHT richtig?
a. ) Zentriolen treten paarweise auf.
b. ) Zentriolen wurden deshalb so benannt, weil sie sich im Zentrum der Zelle
aufhalten.
c. ) Sie befinden sich häufig im Mikrotubuli-Organisationszentrum.
d. ) Sie sind daran beteiligt die Richtung der Zellteilung zu bestimmen, da sie die
Polarität der Zelle für die Mitosespindel festlegen.
e. ) Auch das aus Zentriolen gebildete Zentrosom muss sich vor der Zellteilung
verdoppeln.
5.)
Welche der folgenden Aussagen ist/sind richtig?
1. Der bei der Zellteilung benötigte Spindelapparat ist aus Mikrotubuli
aufgebaut.
2. Intermediärfilamente werden von nur einem bestimmten Protein gebildet.
3. Aktinfilamente haben eine Bedeutung für die Bewegungsfunktion von Zellen.
4. Ein Aktinfilament hat einen Durchmesser von ca. 7 nm.
5. Aktinfilamente spielen bei der Muskelkontraktion eine wichtige Rolle.
a. ) Alle sind richtig.
b. ) 1. und 2. sind richtig.
c. ) 1. und 5. sind richtig.
d. ) 1., 2. und 4. sind richtig.
e. ) 1., 3., 4. und 5. sind richtig.
6.)
Welche der folgenden Aussagen ist falsch?
a. ) Mikrotubuli spielen eine wichtige Rolle bei der Zellteilung.
b. ) Aktin kommt in allen eukaryontischen Zellen vor.
c. ) Kinesine und Dyneine gehören zu den Motorproteinen, welche sich auf den
Mikrotubuli befinden und Mantelproteine transportieren.
d. ) Der Mikrotubulus wird auch als Kraftwerk der Zelle bezeichnet.
e. ) Über Mikrofilamente miteinander verbundene Mikrotubuli-Tripletts stellen die
Zentriolen dar.
7.)
Welche der folgenden Aussagen ist falsch?
a. ) Unter Zytoskelett versteht man ein aus Proteinen aufgebautes Netzwerk im
Zytoplasma eukaryontischer Zellen.
b. ) Beim Zytoskelett handelt es sich um ein unveränderbares steifes Gerüst, daher
der Name „Skelett“.
c. ) Man unterscheidet drei Klassen von Zytoskelettfilamenten, die jeweils von
unterschiedlichen Proteinklassen gebildet werden.
d. ) Mikrotubuli trifft man normalerweise ungebündelt an.
e. ) Zentriolen bestehen aus Mikrotubuli.
8.)
Welche der folgenden Aussagen ist richtig?
a. ) Das Zytoskelett besteht zum Großteil aus Kohlenhydraten.
b. ) Hauptverantwortlich für Bewegungen innerhalb der Zelle sind die
Mikrofilamente.
c. ) Mikrotubuli sind Proteinpolymere.
d. ) Mikrofilamente spielen eine wichtige Rolle beim Transport von Zellorganellen.
e. ) Hauptaufgabe der Mikrotubuli ist die Verankerung des Zytoskeletts und die
Zell-Zell-Interaktion
9.)
Die innere Kernmembran wird von welchem Intermediärfilamentprotein
unterstützt?
a. ) Keratin
b. ) Lamin
c. ) Occludin
d. ) Claudin
e. ) Aktin
10.)
Die Mikrofilamente sind zu finden:
a. ) Direkt unter der Plasmamembran.
b. ) Zwischen zwei benachbarten Zellen.
c. ) In Kinozilien.
d. ) Im Endoplasmatischen Retikulum.
e. ) Im Kernkörperchen.
Lösungen
1.) Lösung: c
2.) Lösung: c
3.) Lösung: c
4.) Lösung: b
5.) Lösung: e
6.) Lösung: d
7.) Lösung: b
8.) Lösung: c
9.) Lösung: b
10.) Lösung: a
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