Mikrofilamentdefinition

Mikrofilamente, auch Aktinfilamente genannt, sind Polymere des Proteins Aktin, die Teil des Zytoskeletts einer Zelle sind. Das Zytoskelett ist das Netzwerk von Proteinfilamenten, das sich durch die Zelle erstreckt, die Zellstruktur verleiht und die Organellen an Ort und Stelle hält. Mikrofilamente sind die kleinsten Filamente des Zytoskeletts. Sie spielen eine Rolle bei der Zellbewegung, Muskelkontraktion und Zellteilung.

Mikrofilamentstruktur

Mikrofilamente bestehen aus zwei Strängen von Untereinheiten des Proteins Actin (daher der Name Actinfilamente) in einer Spirale. Insbesondere werden die Aktin-Untereinheiten, die zusammenkommen, um ein Mikrofilament zu bilden, als globuläres Aktin (G-Aktin) bezeichnet, und sobald sie miteinander verbunden sind, werden sie als filamentöses Aktin (F-Aktin) bezeichnet. Mikrofilamente sind wie Mikrotubuli polar. Ihr positiv geladenes oder Plus-Ende ist mit Widerhaken versehen und ihr negativ geladenes Minus-Ende ist spitz. Die Polarisation erfolgt aufgrund des molekularen Bindungsmusters der Moleküle, aus denen das Mikrofilament besteht. Ebenso wie Mikrotubuli wächst das Plus-Ende schneller als das Minus-Ende.

Mikrofilamente sind die dünnsten Filamente des Zytoskeletts mit einem Durchmesser von etwa 6 bis 7 Nanometer. Ein Mikrofilament beginnt sich zu bilden, wenn drei G-Actin-Proteine zusammen ein Trimer bilden. Dann bindet mehr Aktin an das Ende mit Widerhaken. Der Prozess der Selbstorganisation wird durch Autoclampin-Proteine unterstützt, die als Motoren dienen, um die langen Stränge zusammenzusetzen, aus denen Mikrofilamente bestehen. Zwei lange Aktinstränge sind spiralförmig angeordnet, um ein Mikrofilament zu bilden.

Dies ist eine mikroskopische Aufnahme von Mikrofilamenten in einem Mausembryo / p>

Funktionen von Mikrofilamenten

Muskelkontraktion

Eine der wichtigsten Rollen von Mikrofilamenten ist die Kontraktion von Muskeln. Es gibt eine hohe Konzentration von Mikrofilamenten in Muskelzellen, wo sie Myofibrillen bilden, die Grundeinheit der Muskelzelle. Aktin ist ein unverzichtbares Protein für die Muskelbewegung, und Mikrofilamente werden oft als Aktinfilamente bezeichnet, weil Aktin in der Muskulatur des Körpers so wichtig ist. In Muskelzellen arbeitet Aktin mit dem Protein Myosin zusammen, damit sich die Muskeln zusammenziehen und entspannen können. Hier können weder Actin noch Myosin ohne das andere richtig funktionieren, und sie bilden einen Komplex namens Actomyosin. Gruppen von Actomyosin finden sich in Sarkomeren, der Grundeinheit des Muskelgewebes.

Zellbewegung

Mikrofilamente spielen eine Rolle bei der Bewegung von Zellen. Dies geschieht im ganzen Körper und ist auch sehr wichtig für Organismen, deren gesamter Körper aus einer Zelle besteht, wie z. B. Amöben; Ohne Mikrofilamente wären sie nicht beweglich. Actomyosin spielt hier ebenso eine Rolle wie in Muskelzellen. Damit sich Zellen bewegen können, muss sich ein Ende eines Mikrofilaments verlängern, während sich das andere Ende verkürzen muss, und Myosin wirkt als Motor, um dies zu erreichen.

Mikrofilamente spielen auch beim zytoplasmatischen Streaming eine Rolle. Cytoplasmatisches Streaming ist der Fluss des Cytoplasmas (der Inhalt der Zelle, einschließlich des flüssigen Teils, der als Cytosol und Zellorganellen bezeichnet wird) durch die Zelle. Es ermöglicht Nährstoffen, Abfallprodukten und Zellorganellen, von einem Teil der Zelle zum anderen zu gelangen. Mikrofilamente können sich an eine Zellorganelle anlagern und sich dann zusammenziehen, wodurch die Organelle in einen anderen Bereich der Zelle gezogen wird.

Zellteilung

Eine weitere wichtige Funktion von Mikrofilamenten besteht darin, die Zellteilung während zu unterstützen Mitose (Zellteilung). Mikrofilamente unterstützen den Prozess der Zytokinese, bei dem die Zelle „abquetscht“ und sich physisch in zwei Tochterzellen trennt. Während der Zytokinese bildet sich ein Aktinring um die sich trennende Zelle, und dann ziehen Myosinproteine am Aktin und verursachen es Der Ring wird um die Zelle herum immer schmaler und zieht die Zellmembran mit sich, bis sie sich in zwei Zellen aufspaltet. Danach depolymerisieren die Mikrofilamente oder zerfallen in Aktinmoleküle, wodurch sich der Ring auflöst, wenn er nicht mehr vorhanden ist länger benötigt.

Andere Zytoskelettkomponenten

Die beiden anderen Arten von Filamenten, aus denen das Zytoskelett besteht, sind Zwischenfilamente und Mikrotubuli. Zwischenfilamente sind größer als Mikrofilamente und haben einen Durchmesser von etwa 10 nm und Mikrotubuli sind bei 23 nm größer als Zwischenfilamente. Zwischenfilamente tragen Spannung in der Zelle, geben die Zellstruktur und organisieren Zellorganellen und binden sie an Ort und Stelle. Mikrotubuli spielen eine Rolle s beim Transport von Organellen innerhalb der Zelle, beim Bilden der mitotischen Spindel während der Zellteilung und beim Bilden von Strukturen wie Zilien und Flagellen, die bestimmten Zellen helfen, sich zu bewegen. Mikrofilamente, Zwischenfilamente und Mikrotubuli arbeiten alle als Teil des Zytoskeletts zusammen, um die Zelle zu organisieren und ihre Funktionen zu erfüllen.

• Actin – Das Protein, das sich spontan zu Mikrofilamenten zusammenfügt.
• Zytoskelett – Ein Netzwerk von Proteinfilamenten, das sich über das gesamte Zytoplasma der Zelle erstreckt.

li> Actomyosin – Ein Komplex der Proteine Actin und Myosin, der für die Muskelbewegung verantwortlich ist.

Quiz

1. Mikrofilamente spielen eine Rolle in _____.
A. Zytoplasmatisches Streaming
B. Muskelkontraktion
C. Zellbewegung
D. Alle oben genannten

2. Sind Mikrofilamente breiter, dünner als oder gleich groß wie Mikrotubuli?
A. Breiter
B. Verdünner
C. Die gleiche Größe

3. Welches Protein bildet mit Aktin in Muskelzellen einen Komplex?
A. Lamin
B. Autoclampin
C. Myosin
D. Actomyosin