MIKROTUBULI: STRUKTUR, FUNKTIONEN UND KLINISCHE BEDEUTUNG - BIOLOGIE - 2025

Die Mikrotubuli sind geformte zelluläre Strukturen, die unter anderem wichtige Funktionen zur Unterstützung des Zylinders, zur Zellmotilität und zur Zellteilung spielen. Diese Filamente sind in eukaryotischen Zellen vorhanden.

Sie sind hohl und ihr Innendurchmesser liegt in der Größenordnung von 25 nm, während der Außendurchmesser 25 nm misst. Die Länge variiert zwischen 200 nm und 25 um. Es sind ziemlich dynamische Strukturen mit einer definierten Polarität, die wachsen und sich verkürzen können.

Struktur und Zusammensetzung

Mikrotubuli bestehen aus Proteinmolekülen. Sie werden aus einem Protein namens Tubulin hergestellt.

Tubulin ist ein Dimer, seine beiden Komponenten sind α-Tubulin und β-Tubulin. Der Hohlzylinder besteht aus dreizehn Ketten dieses Dimers.

Die Enden eines Mikrotubulus sind nicht gleich. Das heißt, es gibt eine Polarität der Filamente. Ein Extrem ist als Plus (+) und das andere als Minus (-) bekannt.

Die Mikrotubuli sind keine statische Struktur, die Filamente können schnell ihre Größe ändern. Dieser Wachstums- oder Verkürzungsprozess findet hauptsächlich im Extremfall statt; Dieser Vorgang wird als Selbstorganisation bezeichnet. Die Dynamik von Mikrotubuli ermöglicht es tierischen Zellen, ihre Form zu ändern.

Es gibt Ausnahmen. Diese Polarität ist in den Mikrotubuli innerhalb der Dendriten, in den Neuronen undeutlich.

Mikrotubuli sind nicht in allen Zellformen homogen verteilt. Sein Standort hängt hauptsächlich vom Zelltyp und seinem Zustand ab. Beispielsweise bilden bei einigen Protozoenparasiten Mikrotubuli eine Panzerung.

Wenn sich die Zelle in der Grenzfläche befindet, sind diese Filamente ebenfalls im Zytoplasma verteilt. Wenn sich die Zelle zu teilen beginnt, beginnen sich die Mikrotubuli auf der mitotischen Spindel zu organisieren.

Eigenschaften

Zytoskelett

Das Zytoskelett besteht aus einer Reihe von Filamenten, einschließlich Mikrotubuli, Zwischenfilamenten und Mikrofilamenten. Wie der Name schon sagt, ist das Zytoskelett für die Unterstützung der Zelle, die Motilität und die Regulation verantwortlich.

Mikrotubuli assoziieren mit spezialisierten Proteinen (MAPs), um ihre Funktionen zu erfüllen.

Das Zytoskelett ist besonders wichtig in tierischen Zellen, da ihnen eine Zellwand fehlt.

Mobilität

Mikrotubuli spielen eine grundlegende Rolle bei motorischen Funktionen. Sie dienen als eine Art Hinweis für die Bewegung bewegungsbezogener Proteine. Ebenso sind Mikrotubuli Straßen und Proteine ​​Autos.

Insbesondere sind Kinesine und Dynein Proteine, die im Zytoplasma gefunden werden. Diese Proteine ​​binden an Mikrotubuli, um Bewegungen auszuführen und die Mobilisierung von Materialien im gesamten Zellraum zu ermöglichen.

Sie tragen Vesikel und legen lange Strecken durch Mikrotubuli zurück. Sie können auch Waren transportieren, die sich nicht in den Vesikeln befinden.

Motorproteine ​​haben eine Art Arme, und durch Veränderungen in der Form dieser Moleküle kann Bewegung ausgeführt werden. Dieser Prozess ist abhängig von ATP.

Zellteilung

In Bezug auf die Zellteilung sind sie für die richtige und gerechte Verteilung der Chromosomen wesentlich. Die Mikrotubuli bilden die mitotische Spindel.

Wenn sich der Kern teilt, tragen die Mikrotubuli die Chromosomen und trennen sie von den neuen Kernen.

Zilien und Flagellen

Mikrotubuli sind mit zellulären Strukturen verwandt, die Bewegung ermöglichen: Zilien und Flagellen.

Diese Anhänge sind wie dünne Peitschen geformt und ermöglichen es der Zelle, sich in ihrer Umgebung zu bewegen. Mikrotubuli fördern den Aufbau dieser Zellverlängerungen.

Zilien und Flagellen haben eine identische Struktur; Die Zilien sind jedoch kürzer (10 bis 25 Mikrometer) und neigen dazu, zusammenzuarbeiten. Für die Bewegung ist die aufgebrachte Kraft parallel zur Membran. Die Zilien wirken wie "Paddel", die die Zelle drücken.

Im Gegensatz dazu sind die Flagellen länger (50 bis 70 Mikrometer) und die Zelle hat im Allgemeinen eine oder zwei. Die aufgebrachte Kraft ist senkrecht zur Membran.

Die Querschnittsansicht dieser Anhänge zeigt eine 9 + 2-Anordnung. Diese Nomenklatur bezieht sich auf das Vorhandensein von 9 Paaren fusionierter Mikrotubuli, die ein zentrales, nicht fusioniertes Paar umgeben.

Die motorische Funktion ist das Produkt der Wirkung spezialisierter Proteine; Dynein ist eines davon. Dank ATP kann Protein seine Form ändern und Bewegung ermöglichen.

Hunderte von Organismen nutzen diese Strukturen, um sich fortzubewegen. Zilien und Flagellen kommen unter anderem in einzelligen Organismen, in Spermatozoen und in kleinen mehrzelligen Tieren vor. Der Basalkörper ist die zelluläre Organelle, aus der die Zilien und Flagellen stammen.

Centriolen

Die Zentriolen sind den Basalkörpern sehr ähnlich. Diese Organellen sind charakteristisch für eukaryotische Zellen, mit Ausnahme von Pflanzenzellen und bestimmten Protisten.

Diese Strukturen sind tonnenförmig. Sein Durchmesser beträgt 150 nm und seine Länge 300-500 nm. Die Mikrotubuli in den Zentriolen sind in drei verschmolzene Filamente organisiert.

Die Zentriolen befinden sich in einer Struktur, die als Zentrosom bezeichnet wird. Jedes Zentrosom besteht aus zwei Zentriolen und einer proteinreichen Matrix, die als perizentriolare Matrix bezeichnet wird. In dieser Anordnung organisieren die Zentriolen die Mikrotubuli.

Die genaue Funktion der Zentriolen und der Zellteilung ist noch nicht im Detail bekannt. In bestimmten Experimenten wurden die Zentriolen entfernt und die Zelle kann sich ohne größere Unannehmlichkeiten teilen. Die Zentriolen sind für die Bildung der mitotischen Spindel verantwortlich: Hier werden die Chromosomen verbunden.

Pflanzen

In Pflanzen spielen Mikrotubuli eine zusätzliche Rolle bei der Anordnung der Zellwände und helfen bei der Organisation von Zellulosefasern. Ebenso helfen sie bei der Zellteilung und -expansion in Pflanzen.

Klinische Bedeutung und Medikamente

Krebszellen zeichnen sich durch eine hohe mitotische Aktivität aus; Daher würde das Finden von Arzneimitteln, die auf die Anordnung von Mikrotubuli abzielen, dazu beitragen, ein solches Wachstum zu stoppen.

Es gibt eine Reihe von Medikamenten, die für die Destabilisierung von Mikrotubuli verantwortlich sind. Colcemid, Colchicin, Vincristin und Vinblastin verhindern die Polymerisation von Mikrotubuli.

Zum Beispiel wird Colchicin zur Behandlung von Gicht verwendet. Die anderen werden zur Behandlung von bösartigen Tumoren eingesetzt.

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