Das Cytoskelett: Organisation von Struktur und Aktivität
In der Frühzeit der Elektronenmikroskopie gingen die Biologen davon aus, dass sich die Organellen in eukaryotischen Zellen frei im Cytosol umherbewegen. Technische Verbesserungen der Mikroskopie führten dann jedoch zur Entdeckung des Cytoskeletts - eines Maschenwerks aus Molekülfasern, das sich durch das ganze Cytoplasma erstreckt. Das Cytoskelett spielt eine wesentliche Rolle bei der inneren Organisation und Koordination der Aktivitäten einer Zelle. Es besteht aus drei Typen supramolekularer Strukturen: Mikrotubuli, Mikrofilamenten und Intermediärfilamenten.
Funktionen des Cytoskeletts: Stütze, Motilität und Regulation
Die offensichtlichste Funktion des Cytoskeletts liegt in der mechanischen Festigung der Zelle und insofern der Gestaltgebung. Dies ist bei tierischen Zellen, die ja keine Wände besitzen, besonders wichtig. Die bemerkenswerte Festigkeit und Widerstandsfähigkeit des Cytoskeletts als Ganzem beruht auf seiner Architektur. Wie die Kuppel eines Gebäudes wird das Zellskelett durch die Gesamtheit gegensätzlicher Kräfte, die auf seine Bestandteile einwirken, stabilisiert. Es kann in einem Teil der Zelle rasch abgebaut werden und an einem neuen Ort wieder entstehen. Dabei ändert sich die Gestalt der Zelle.
Mehrere Formen der Motilität (aktive Beweglichkeit) rühren ebenfalls von Änderungen des Cytoskeletts her. Der Begriff zelluläre Motilität umfasst sowohl Ortswechselbewegungen der ganzen Zelle als auch begrenzte Bewegungen einzelner Zellbereiche. Die zelluläre Motilität macht im Allgemeinen eine Wechselwirkung des Cytoskeletts mit speziellen Motorproteinen erforderlich. Diese rufen die Verbiegungen der Cilien (Zellwimpern) und Flagellen (Zellgeißeln) hervor. Innerhalb der Zelle werden Vesikel und andere Organellen oftmals entlang von „Schienen" aus Cytoskelettfasern zu ihren Zielorten befördert. Die Vesikel, die vom ER abknospen und zum Golgi-Apparat wandern, tun dies oft entlang von cytoskelettalen Schienensträngen. Die Cytoplasmaströmung, die in vielen großen Pflanzenzellen beobachtbar ist und die Stoffe in diesen Zellen in einem Kreisverkehr führt, ist ein weiterer zellulärer Bewegungsvorgang, der durch das Cytoskelett hervorgerufen wird.
Das Cytoskelett ist außerdem an der Regulation biochemischer Aktivitäten in der Zelle als Reaktion auf mechanische Reize beteiligt.
