- Durchmesser: ca. 25 nm
- Struktur der Mikrotubuli
- Tubulin-Monomere: α- und β-Tubulin
- Heterodimer: α-/β-Tubulin als Grundeinheit
- Protofilament: lineare Kette aus Heterodimeren, polar aufgebaut (Minus- und Plus-Ende)
- Mikrotubulus: 13 Protofilamente lagern sich seitlich zusammen zu einem röhrenförmiger Hohlzylinder,
- Mikrotubuli zeigen Polarität
- Minus-Ende mit freier α-Untereinheit
- Plus-Ende mit freier β-Untereinheit
- Vorkommen und Funktionen von Mikrotubuli:
- Bestandteile von Kinozilien, Geißeln, Basalkörpern, Zentriolen, Teilungsspindeln
- Sie stabilisieren die Zellform und ermöglichen gezielte Bewegungs- und Transportvorgänge
- Wichtig für Formgebung z.B. von Thrombozyten
- Beteiligung an Transportprozessen durch Motorproteine
- Bewegung von Geißeln und Zilien
- Bildung von Mikrotubuli
- Mikrotubuli entstehen im Mikrotubuli-organisierenden Zentrum (MTOC)
- Das Minus-Ende ist im MTOC verankert
- Das Plus-Ende wächst in Richtung Zellperipherie
- Polymerisation erfolgt durch GTP-gebundene Tubulin-Dimere
- Bei der Einlagerung ins Protofilament wird GTP hydrolysiert
- Der Prozess ist dynamisch mit ständigem Auf- und Abbau am Plus-Ende
- MAPs (microtubule-associated proteins) stabilisieren die Mikrotubuli
- Vermitteln Kontakt zu anderen Zytoskelettelementen und zur Zellmembran
- Mikrotubuli entstehen im Mikrotubuli-organisierenden Zentrum (MTOC)
- Dynamik und Stabilität:
- Mikrotubuli sind strukturell labil trotz ihrer stabilisierenden Funktion
- Ständiger Aufbau und Abbau insbesondere am Plus-Ende
- Hohe dynamische Instabilität im Vergleich zu anderen Zytoskelettkomponenten
- Mikrotubuli sind strukturell labil trotz ihrer stabilisierenden Funktion
- Transport entlang der Mikrotubuli:
- Mikrotubuli dienen als Leitschienen für intrazelluläre Transporte
- Bewegung von Vesikeln, Organellen (z. B. Mitochondrien), Makromolekülen
- Transport erfolgt durch Motorproteine
- Kinesin für anterograden Transport (vom Minus- zum Plus-Ende)
- Dynein für retrograden Transport (vom Plus- zum Minus-Ende)
- Beteiligung von Rab-Proteinen bei Erkennung und Fusion mit Zielmembranen
- Mikrotubuli dienen als Leitschienen für intrazelluläre Transporte
TippMerkhilfe: Kinesin & Dynein
- Kinesin: Kindlicher Vorwärtsgang → Transport zum Plus-Ende
- Dynein: Dynamischer Rückwärtsgang → Transport zum Minus-Ende
Basalkörper und Zentriolen:
- Beide sind ohne Membran und bestehen aus Mikrotubuli-Tripletts
- Aufbau aus einer „9 × 3“-Struktur
- Neun Mikrotubuli-Triplets bilden einen kurzen Hohlzylinder
- Ein Triplet besteht aus
- Einem vollständigen Mikrotubulus mit 13 Protofilamenten (A-Tubulus)
- Zwei unvollständigen Mikrotubuli mit jeweils 10 eigenen Protofilamenten (B- und C-Tubulus)
- Die unvollständigen Tubuli teilen sich 3 Protofilamente mit dem benachbarten Tubulus
- Radiäre Proteinstrukturen (Speichen) stabilisieren jedes Triplet zur Zylinderachse hin
- Verbindungsproteine koppeln den A-Tubulus eines Triplets mit dem C-Tubulus des nächsten
Zentriolen:
- Bestandteil des Zentrosoms (MTOC)
- Liegen in der Zelle stets paarweise vor
- Sind rechtwinklig zueinander ausgerichtet
- Funktion: Beteiligung an der Trennung der Chromosomen während der Mitose
- Basalkörper (Kinetosomen): Ursprung von Kinozilien und Geißeln
Kinozilien und Geißeln:
- Gehen aus der Tripletstruktur (9 × 3) des Basalkörpers in eine Duplettstruktur (9 × 2 + 2) über
- 9 Dupletts verlaufen peripher
- 2 vollständige Mikrotubuli befinden sich im Zentrum
- Der gesamte Zylinder wird durch Proteinspeichen radial stabilisiert
- Struktur:
- Nexine verbinden benachbarte Dupletts miteinander
- An den A-Tubulus eines jeden Dupletts sind zwei Dyneinarme angeheftet
- Die Dyneinarme können sich mit dem B-Tubulus des benachbarten Dupletts verbinden
- Durch ATP-Spaltung bewegen sich die Dyneinarme aktiv
- Dies führt zu einer relativen Verschiebung der Dupletts
- Bildet die Grundlage für den Zilienschlag und die Geißelbewegung
- Umschlossen von der Zellmembran
Merke
- Zentriol & Basalkörper: „9 × 3“-Struktur
- Zilien & Geißeln: „9 × 2 + 2“-Struktur
