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Eukaryotische Zellen, also solche, aus denen Protisten , Pilze, Pflanzen und Tiere bestehen, weisen ein skelettähnliches Gerüst auf, das sogenannte Zytoskelett (etymologisch „Zellskelett“). Dieses Zytoskelett erhält die Form und innere Organisation der Organellen, ermöglicht verschiedene Bewegungen und vermittelt den Transport von Strukturen und Substanzen auf intrazellulärer Ebene. Eine der Komponenten des Zytoskeletts sind Mikrotubuli., das sind röhrenförmige Strukturen, die aus Proteinen bestehen, die als Alpha- und Beta-Tubuline bezeichnet werden. Neben anderen Funktionen sind Mikrotubuli an der Zellteilung beteiligt, indem sie die Bewegung von Chromosomen erleichtern, die wiederum Strukturen sind, die aus Desoxyribonukleinsäure bestehen, dem Molekül, das genetisches Material trägt.
Viele Arten eukaryotischer Zellen haben eine spezialisierte Anordnung von Mikrotubuli, Zentriolen genannt, die in der Region des Zytoplasmas in der Nähe der als Zentrosom bekannten Kernhülle zu finden sind. In sich teilenden Zellen erscheinen die Zentriolen umgeben von einer Gruppe sternförmig angeordneter kurzer Fäden: den Astern.
Die Funktion von Astern während der Zellteilung
Bevor sie in die Zellteilung eintreten, duplizieren Zellen während einer Phase, die als Interphase bezeichnet wird, ihr genetisches Material, ihre Organellen und Strukturen wie ihr Zentrosom (zusammen mit den darin enthaltenen Zentriolen). Gegen Ende der Interphase spaltet sich das duplizierte Zentrosom und hinterlässt zwei Zentrosomen mit jeweils einem Zentriolenpaar.
Sobald die Interphase vorbei ist, beginnen die Zellen ihre Zellteilung, indem sie in die Prophase eintreten, ein Stadium, in dem sich die Mikrotubuli neu organisieren, um eine Struktur zu bilden, die als mitotische Spindel bezeichnet wird. Der Spindelbildung geht das Erscheinen von Astern voraus: Jede Aster wandert zu entgegengesetzten Positionen innerhalb der Zelle und legt so die Pole fest, aus denen sich die Spindel bilden wird.
Die bereits gebildete mitotische Spindel besteht aus drei Arten von Fasern: den Astern, die die Zentriolen umgeben und deren Enden in alle Richtungen strahlen; die Kinetochor-Mikrotubuli, die an einem Ende mit den Kinetochoren jedes duplizierten Chromosoms verbunden sind; und polare oder interpolare Mikrotubuli, die wachsen, ohne ein Kinetochor zu finden, an dem sie sich anheften können.
Am Ende der Prophase und zu Beginn des nächsten Stadiums, der Metaphase, sind die Mikrotubuli der Astern viel zahlreicher und kürzer als in der Interphase und sie stellen keinen Kontakt mit dem umgebenden Zentriolenpaar her.
In der nächsten Phase, der Anaphase, verlängert sich die Spindel aufgrund der Wirkung von Proteinen, die Brücken zwischen polaren Mikrotubuli bilden und sie zu dem Pol ziehen, von dem sie gekommen sind. Andere Arten von Proteinen binden die Mikrotubuli der Aster an die Membran oder Proteine der darunter liegenden Zelle (dh eine der Zellen, die übrig bleiben, nachdem die sich teilende ursprüngliche Zelle wegbricht); Dies trägt zur Verschiebung der Zentriolen und Astern, zur Verlängerung der Zelle und zur Verrundung der Zellpole vor der Trennung der Tochterzellen bei.
Genau genommen wird die Trennung der Tochterzellen oder Zytokinese durch die Strangulation des Zytoplasmas erzeugt. Hier ist die Rolle der Spindel-Mikrotubuli nicht sehr klar, wenn man Experimente berücksichtigt, in denen sie nach der Metaphase in Igelzellen entfernt wurden, in denen die Zytokinese normal abläuft und die Aster in der Spindel verschwindet Telophase, Stadium nach der Anaphase und vor der Trennung des Zytoplasmas.
Die Frage nach der Rolle der Astern in der Zytokinese ist nicht die einzige, deren Klärung aussteht. Unter anderem bleibt es, den Mechanismus zu bestimmen, der es dem Radius jedes Aster-Mikrotubulus ermöglicht, sich nicht zu ändern, wenn er sich ausdehnt, den Mechanismus für die Trennung der Aster vom Zentrosom zu identifizieren und festzustellen, wie ihr Wachstum gehemmt wird. All diese Fragen erfordern das Studium neuer molekularer, biochemischer und biophysikalischer Mechanismen.
Quellen
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