Cytoskelett: Transport in der Zelle

Das Cytoskelett

Wie auch der Mensch als Ganzes, hat eine Zelle ein Grundgerüst, eine Art Skelett. Es ist allerdings nicht starr, wie das menschliche Knochenskelett, sondern kann sich in alle Richtungen bewegen und erlaubt der Zelle, ihre Form ändern zu können. Es dient nicht nur der Stabilität der Zelle, sondern ist auch ein Transportsystem, mit welchem Stoffe durch die Zelle transportiert werden können. Bei Eukaryoten (=Lebewesen, deren Zellen einen Zellkern besitzen), besteht dieses Skelett, das sogenannte Cytoskelett, aus drei verschiedenen Arten von Bausteinen, sogenannten Filamenten. Die drei Arten unterscheiden sich voneinander, weil sie aus unterschiedlichen Proteinen aufgebaut sind. Es gibt die Aktinfilamente, die Mikrotubuli und die Intermediärfilamente.

Aktinfilamente

Die flexibelsten Filamente des Cytoskeletts übernehmen verschiedene Funktionen. Die Aktinfilamente an der Außenhülle der Zelle haben eine stabilisierende Funktion. Diejenigen im Inneren dienen als Transportwege. In Muskelzellen helfen sie beim Zusammenziehen (=Kontraktion) der Muskeln, indem sie durch das Motorprotein Myosin übereinander gelagert werden.

Aktinfilamente setzen sich aus vielen kleinen Einzelteilen, den sogenannten Aktinmonomeren, zusammen.

Biologie; Transport; 9. Klasse Gymnasium; Cytoskelett: Transport in der Zelle — 1. Aktinmonomer

Mikrotubuli

Die steifen, hohlen Röhren sind vor allem Transportwege. Bei gewissen Einzellern erfüllen sie auch eine stützende Funktion. Bei der Zellteilung besteht der Spindelapparat aus Mikrotubuli. Die Filamente sind sehr dynamisch, das heißt, sie verändern sich ständig. Sie werden immer an der einen Seite auf- und an der anderen abgebaut. Deshalb gibt es auch zwei voneinander unterscheidbare Enden - das Plus Ende und das Minus Ende. Aufgebaut sind die Mikrotubuli aus einzelnen Mikrotubuli-Dimeren.

Biologie; Transport; 9. Klasse Gymnasium; Cytoskelett: Transport in der Zelle — 1. Mikrotubulidimer

Intermediärfilamente

Diese kommen fast nur in tierischen Zellen vor. Sie verleihen der Zelle Stabilität, indem sie das ganze Zellplasma durchziehen.

Biologie; Transport; 9. Klasse Gymnasium; Cytoskelett: Transport in der Zelle

Der Transport über das Cytoskelett

Sogenannte Motorproteine transportieren Vesikel oder große einzelne Moleküle dann durch die Zelle an den für sie vorgesehenen Ort, wo sie gebraucht oder weiterverarbeitet werden. Sie nutzen die Filamente so wie Autos Straßen nutzen oder Fußgänger Trottoirs und laufen ihnen entlang bis zum gewünschten Ort.

Das Endomembransystem

In einer Zelle werden Stoffe produziert. Diese werden zum Teil an einem anderen Ort in der Zelle oder außerhalb der Zelle gebraucht, müssen zum Transport verpackt oder verändert werden und zum Teil irgendwann auch wieder abgebaut. Für diese verschiedenen Vorgänge ist die eukaryotische Zelle in verschiedene Räume (=Kompartimente) aufgeteilt. Die einzelnen Kompartimente tauschen mit sogenannten Membranbläschen (=Vesikel) Stoffe aus. Die zwei wichtigsten Kompartimente des Endomembransystems sind das Endoplasmatische Retikulum (=ER) und der Golgi-Apparat.

Endoplasmatisches Retikulum

Biologie; Transport; 9. Klasse Gymnasium; Cytoskelett: Transport in der Zelle — 1. Glattes ER
2. Ribosomen
3. Raues ER

Das ER befindet sich gleich außerhalb vom Zellkern und ist mit dessen Hülle verbunden. Es gibt zwei Teile des ER, das raue und das glatte. Der raue Teil ist mit sogenannten Ribosomen übersät, was seine Oberfläche von der des glatten ER unterscheidet. Die Ribosomen sind Proteinfabriken, das heißt, in ihnen werden Proteine gebildet. Die fertigen Proteine gelangen dann ins Innere des ER und von dort durch Vesikeltransport zum Golgi-Apparat. Die Vesikel verschmelzen dann mit der Membran des Golgi-Apparates und geben ihren Inhalt, also die Proteine, in das Innere des Golgi-Apparates. Dieses Verschieben von Membran vom einen zum anderen Kompartiment nennt man Membranfluss.

Golgi-Apparat

Biologie; Transport; 9. Klasse Gymnasium; Cytoskelett: Transport in der Zelle

Im Golgi-Apparat angekommen werden die Stoffe einmal durch den Apparat hindurch geschleust und je nach Funktion anders verändert und danach wieder in Vesikeln ins Cytoplasma (=alles in der Zelle außerhalb der Zellkompartimente) abgegeben und mithilfe des Cytoskelettes an den Ort in der Zelle transportiert, an dem sie später gebraucht werden. Einige Stoffe werden auch aus der Zelle heraus befördert, weil sie außerhalb gebraucht werden. Dann verschmilzt der Vesikel mit der Zellmembran und gibt seinen Inhalt aus der Zelle heraus. Das heißt dann Exocytose. Stoffe, welche defekt sind oder in der Zelle nicht mehr gebraucht werden, werden durch die Vesikel zu den sogenannten Lysosomen geführt und dort von diesen abgebaut.