Mikrotubuli

Wenn du dich in Biologie gerade mit Zellen von Eukaryoten beschäftigst, werden dir auch die sogenannten Mikrotubuli begegnen.

Diese sind Teil der Zelle, zum Beispiel des Cytoskeletts, und haben wichtige Aufgaben in unserem Körper. Sie sind sogar an der Bekämpfung von Krebs beteiligt!

Welche Aufgaben haben Mikrotubuli und wie sind sie aufgebaut?

simpleclub erklärt dir, was du zu Mikrotubuli wissen solltest.

Mikrotubuli einfach erklärt

Mikrotubuli sind Bestandteile von Zellen.

Die Einzahl von Mikrotubuli nennt man Mikrotubulus. Sie ähneln röhrenförmigen Stäbchen, die aus Eiweißstrukturen bestehen. Dabei haben sie eine Größe von etwa 15-30 nm.

Mikrotubuli haben vielseitige Aufgaben:

• Mikrotubuli bilden zusammen mit Mikrofilamenten und Intermediärfilamenten in der eukaryotischen Zelle vor allem das Cytoskelett aus.
  • Das Cytoskelett ist nicht wie unser Skelett fest, sondern flexibel. Es ist eher ein Netzwerk, welches aus Proteinen besteht.
• Mikrotubuli sind außerdem wichtige Helfer für Prozesse in der Zelle.
  • So spielen sie zum Beispiel bei der Kernteilung, bei der Mitose und Meiose, eine wichtige Rolle, da sie den Spindelapparat bilden. Sie ordnen also die Chromosomen richtig an und sind deshalb für das Ausbilden der Zellen während der Fortpflanzung relevant.
• Außerdem sind sie an dem Transport von Vesikeln innerhalb der Zelle beteiligt.
• Zusätzlich bilden Geißeln aus, mit denen sich Zellen fortbewegen können.

Mikrotubuli haben eine bestimmte Richtung. Ihre Enden werden also mit plus und minus bezeichnet. Durch bestimmte Substanzen kann die Funktion von Mikrotubuli gestört werden, wodurch der Spindelapparat und somit auch die Mitose lahmgelegt wird. Das kann die Zellteilung und somit das Wachstum von Tumoren und Metastasen verhindern.

Mikrotubuli Definition

Mikrotubuli Aufbau

Mikrotubuli haben die Form eines Filaments. Sie sind also kleine, fadenartige Proteine.

Genauer gesagt nennt man die Struktur von Mikrotubuli Protofilamente.

• Protofilamente bestehen aus Tubulinen. Das sind Proteine, die ausschließlich in Eukaryoten vorkommen.
• Sie bestehen aus bis zu aus 450 Aminosäuren und werden in die sechs Hauptgruppen (α, β, γ, δ, ε und ζ) eingeteilt.
• Die Protofilamente von Mikrotubuli bestehen an einem Ende aus α-Tubulinen und an dem anderen Ende aus β-Tubulinen.
• Dabei ist das Ende aus α-Tubulinen negativ und das Ende aus β-Tubulinen positiv. Ein solcher Aufbau wird auch als Kopf-Schwanz-Prinzip bezeichnet.

Mikrotubuli bestehen in der Regel aus 13 Protofilamenten, die miteinander verknüpft sind. Die einzelnen Protofilamente sehen dabei aus wie Ketten, die sich nebeneinander anreihen und schließlich eine Röhre bilden. Dabei reihen sie sich so an, dass sich die positiven Enden aneinanderanlagen und die negativen Enden auch aneinander liegen. Dadurch ist das Mikrotubulus insgesamt auch an einer Seite negativ und an der anderen positiv geladen.

An dem α-Tubulin, welches negativ geladen ist, haben Mikrotubuli meistens auch noch ein sogenanntes Mikrotubulus Organisationszentrum (MTOC).

Ein Mikrotubulus ist nicht besonders langlebig. Ist die Struktur einmal aufgebaut, hält sie etwa 10 Minuten, bis sie wieder verfällt und sich neu bildet.

Mikrotubuli Funktion

Mikrotubuli haben verschiedenste Funktionen in der Zelle:

Stabilisierung der Zelle

Eine der wichtigsten Aufgaben von Mikrotubuli ist die stabilisierende Funktion für die Zelle. Trotz des Verfallenes und Wiederaufbauens der Enden, sind Mikrotubuli an sich stabil und unveränderlich. Dadurch schützen sie die Zelle in ihrer Form.

Straße/ Schiene für Motorproteine

Außerdem dienen Mikrotubuli als „Straße“ für Motorproteine

Motorproteine tragen durch den Verbrauch von ATP Vesikel durch die Zelle. Vesikel kannst du dir vereinfacht als Bläschen vorstellen, in denen wichtige Stoffe der Zelle transportiert werden.

Man unterscheidet Motorproteine in Kinesine und Dyneine. Kinesine tragen Vesikel in der Regel in die Richtung des Plus-Endes (β-Ende). Dyneine tragen sie in die Richtung des Minus-Endes (α-Ende).

Dabei bleibt das Motorprotein stets mit einem Kopf an das Mikrotubulus gebunden und kann somit daran entlang wandern.

Bestandteil des Spindelapparates

Weiterhin bilden Mikrotubuli auch den Spindelapparat aus.

Der Spindelapparat spielt eine sehr wichtige Rolle während der Meiose und der Mitose. Er zieht die Chromatiden während der Zellteilung zu den Polen der Zelle.

Fortbewegung der Zelle

Eine weitere Aufgabe ist die Fortbewegung der Zelle.

Aus vielen Mikrotubuli können sich Geißeln bilden. Das sind kleine Fortbewegungsorgane, welche vor allem in Prokaryoten, aber auch an eukaryotischen Zellen zu finden sind.

• Ein bekanntes Beispiel sind Spermienzellen. Extrem vergrößert siehst du an Spermien eine Art Schwanzflosse. Das ist zum Beispiel eine Geißel.

Geißeln sehen immer fadenförmig aus und sind von einer Zellmembran umgeben sowie von Zellplasma gefüllt. In ihrem Inneren sind die Mikrotubuli zu finden.

Wusstet ihr?

• Durch bestimmte Substanzen kann die Funktion von Mikrotubuli gestört werden, wodurch der Spindelapparat und somit auch die Mitose lahmgelegt wird. Das kann die Zellteilung und somit das Wachstum von Tumoren und Metastasen verhindern.

• Der Transport der Mikrotubuli kann auch durch Pflanzengifte gehemmt werden. Zum Beispiel das Gift der Herbstzeitlose. Dieses Gift wirkt bei der Zellteilung als Spindelgift. Die Chromosomen können nicht auseinandergezogen werden und die Zellteilung stoppt. Eine Vergiftung durch die Herbstzeitlose kann somit tödlich enden.

Hier seht ihr die Herbstzeitlose:

Mikrotubuli Zusammenfassung

Mikrotubuli sind Bestandteile von Zellen.

• Sie ähneln röhrenförmigen Stäbchen, die aus Eiweißstrukturen bestehen.
• Die Struktur von Mikrotubuli nennt man Protofilamente. Die 13 Protofilamente von Mikrotubuli bestehen an einem Ende aus α-Tubulinen (negativ) und an dem anderen Ende aus β-Tubulinen (positiv). An dem α-Tubulin, welches negativ geladen ist, haben Mikrotubuli meistens auch noch ein sogenanntes Mikrotubulus Organisationszentrum (MTOC).
• Mikrotubuli haben verschiedenste Funktionen in der Zelle. Durch ihre unveränderlich Struktur stabilisieren sie die Zelle, sie dienen durch ihr positiv und ihr negativ geladenes Ende als Straße für Motorproteine. Diese Straßen transportieren Vesikel. Mikrotubuli sind außerdem Bestandteil des Spindelapparates, wodurch die Chromatiden während der Zellteilung zu den Polen der Zelle gezogen werden und sorgen für die Fortbewegung der Zelle, indem Geißel aus Mikrotubuli gebildet werden.