Zytoskelett

Videoempfehlung: Zell- und Gewebearten [14:29]

Übersicht über die Hauptzellbestandteile und Gewebe.

Das Zytoskelett ist ein ausgedehntes Netzwerk aus intrazellulären Proteinen unterschiedlicher Morphologie und Zusammensetzung. Das Zytoskelett liegt verstreut im Zytoplasma einer Zelle. Es besteht aus drei strukturell und funktionell unterschiedlichen Komponenten:

• Aktinfilamente (Mikrofilamente)
  
• Intermediärfilamente
• Mikrotubuli

Aktinfilamente (Mikrofilamente) sind die kleinsten Bestandteile des Zytoskeletts (etwa 7 nm) und bestehen aus Proteinpolymeren aus Aktin. Jedes Filament besteht aus zwei Strängen, die zu einer Helix zusammengerollt sind. Aktinfilamente bilden auf der zytoplasmatischen Seite der Zellmembran ein Netzwerk, welches der Zelle ihre Form verleiht und sie stabilisiert. Weiterhin erfüllen Aktinfilamente wichtige Aufgaben bei der Zellteilung und Zellbewegung.

Intermediärfilamente haben einen etwas größeren Durchmesser (etwa 23 nm) und sind im Vergleich zu Aktinfilamenten steifer. Die Art des Proteins, aus dem diese Filamente bestehen, hängt von der Art der Körperzellen ab, in denen sie sich befinden. So ist die Familie der Keratin-Intermediärfilamente hauptsächlich in Epithelzellen zu finden, während Desmin in Muskelzellen vorkommt. Die Hauptfunktion der Intermediärfilamente ist die strukturelle Unterstützung der Zellen, die Stabilisierung der Plasmamembran an den interzellulären Übergängen sowie die Signalübertragung.

Mikrotubuli sind die größten Elemente des Zytoskeletts (etwa 30 nm). Sie bestehen aus hohlen Röhren, die aus langen Ketten des Proteins Tubulin zusammengesetzt sind. Mikrotubuli haben keine feste Struktur und können je nach der spezifischen Funktion, die sie erfüllen sollen, am Mikrotubulus-Organisationszentrum (MTOC) auf- und abgebaut werden. Mikrotubuli stabilisieren die Zellform, ermöglichen den intrazellulären Transport von Organellen und Molekülen und steuern die Chromosomentrennung während der Zellteilung. Sie sind außerdem für die Bewegung von Zilien und Flagellen verantwortlich und unterstützen die Signalübertragung innerhalb der Zelle.

Das Zytoskelett erfüllt mehrere wichtige Funktionen in der Zelle. Dazu gehören:

• Aufrechterhaltung der Zellform durch Bereitstellung mechanischer Unterstützung, wodurch die Zellen unregelmäßige Formen annehmen können.
• Unterstützung von spezialisierten Zellfortsätzen wie Mikrovilli, Zilien und Flagellen.
• Unterstützung bei der Bildung struktureller Polarität und verschiedener Funktionsbereiche innerhalb einer Zelle.
• Beschränkung spezifischer Organellen auf feste Orte innerhalb der Zelle, wie z. B. den Golgi-Apparat in unmittelbarer Nähe des Zellkerns und des endoplasmatischen Retikulums.
• Bereitstellung spezifischer Strukturen (Bahnen) für den intrazellulären Transport von Vesikeln, Makromolekülen und Chromosomen während der Zellteilung (Mitose und Meiose) sowie für die Bewegung der gesamten Zelle, z. B. bei der chemotaktischen extravaskulären Migration von Leukozyten.
• Ausführung hochspezialisierter Funktionen wie die Kontraktion des Sarkomers in Skelettmuskelzellen und die Bewegung von Geißeln.