Zellstrukturen: Zytoskelett, Ribosomen und Zellwand

Das Zytoskelett

Das Zytoskelett ist ein Netzwerk aus Proteinfilamenten im Zytosol, das zur Morphologie, internen Organisation und Bewegung der Zelle beiträgt.

Mikrofilamente (Aktin)

Diese Filamente haben einen Durchmesser von 7 nm und kommen in eukaryotischen Zellen in zwei Formen vor:

• G-Aktin: Ein globuläres Protein. Das Protein Profilin verhindert dessen Polymerisation.
• F-Aktin: Ein Polymer, das aus zwei verdrillten Aktinsträngen besteht.

Mikrofilamente enthalten Aktin-assoziierte Proteine, die ihre Eigenschaften verändern, wie etwa die Verbindung mit der Plasmamembran (?-Aktin) oder die Beteiligung an der Muskelkontraktion (Myosin, Tropomyosin, Thymosin). Sie bilden ein dichtes Netzwerk unter der Plasmamembran (Rinde), das die Zellform stabilisiert, die Amöbenbewegung durch Pseudopodien ermöglicht, Mikrovilli stützt, die Zytokinese durch einen kontraktilen Ring steuert und die Zyklose (Kreisbewegung des Zytoplasmas) unterstützt.

Intermediärfilamente

Mit einem Durchmesser von 10 nm bestehen diese Strukturen aus faserigen Proteinen. Sie sind spezifisch für jeden Zelltyp und werden durch IFAPs (z. B. Filaggrin) stabilisiert. Typen umfassen:

• Neurofilamente: In Axonen und Dendriten von Neuronen.
• Keratinfilamente (Tonofilamente): In Epithelzellen für mechanische Festigkeit.
• Vimentin und Desmin: In Muskelzellen und anderen Geweben.

Mikrotubuli

Zylindrische, dynamische Strukturen mit 24 nm Durchmesser, gebildet aus 13 Protofilamenten (?- und ?-Tubulin-Dimere) mit einem zentralen Hohlraum. Funktionen: Bildung der Teilungsspindel, intrazellulärer Transport von Vesikeln und Aufbau von Zilien und Geißeln.

Ribosomen

Ribosomen sind membranlose Partikel aus rRNA und Proteinen (Ribonukleoproteine). Sie kommen in fast allen Zellen vor (außer in reifen Erythrozyten). Man findet sie frei im Zytosol, an das raue endoplasmatische Retikulum (RER) gebunden oder in Mitochondrien und Chloroplasten.

Sie bestehen aus zwei ungleichen Untereinheiten, die im Nukleolus gebildet werden. Eukaryotische Ribosomen haben einen Sedimentationskoeffizienten von 80S, prokaryotische von 70S. Ihre Hauptfunktion ist die Proteinsynthese.

Wimpern und Geißeln

Diese Strukturen leiten sich von Zentriolen ab. Zilien sind kurz und zahlreich, Geißeln lang und meist einzeln. Ihr Aufbau (Axonem) folgt dem 9+2-Muster (neun Mikrotubuli-Paare außen, zwei in der Mitte). Die Bewegung wird durch Dynein-Arme und Nexin-Verbindungen ermöglicht.

Zellwand

Die Zellwand fungiert als starres Exoskelett bei Pflanzen, Algen, Bakterien und Pilzen. Sie besteht bei Pflanzen aus Cellulose, Hemicellulose und Pektin. Man unterscheidet:

• Primärwand: Dünn und flexibel, ermöglicht Zellwachstum.
• Sekundärwand: Dick und steif, enthält oft Lignin für zusätzliche Stabilität.

Sie schützt die Zelle, gibt Form und verhindert das Platzen durch osmotischen Druck.

Zentrosom

Das Zentrosom ist eine membranlose Struktur in tierischen Zellen, bestehend aus zwei Zentriolen, die von perizentriolarem Material (MTOC) umgeben sind. Die Zentriolen bestehen aus neun Mikrotubuli-Tripletts (9+0-Struktur), die durch Nexin verbunden sind. Es dient als Organisationszentrum für Mikrotubuli.