Rolle von Centriolen in der Mikrobiologie

In der Mikrobiologie sind Zentriolen zylindrische Zellstrukturen, die sich aus Gruppierungen von Mikrotubuli zusammensetzen, bei denen es sich um röhrenförmige Moleküle oder Proteinstränge handelt. Ohne Zentriolen könnten sich die Chromosomen während der Bildung neuer Zellen nicht bewegen. 

Centrioles helfen bei der Organisation der Anordnung von Mikrotubuli während der Zellteilung. Vereinfacht ausgedrückt, nutzen Chromosomen die Mikrotubuli des Zentriols als Autobahn während des Zellteilungsprozesses.

Wo Centrioles gefunden werden

Centriolen kommen in allen tierischen Zellen und nur in wenigen Arten von niederen Pflanzenzellen vor. Zwei Zentriolen - ein Mutterzentriol und ein Tochterzentriol - befinden sich in der Zelle in einer Struktur, die als Zentrosom bezeichnet wird. 

Komposition

Die meisten Centriolen bestehen aus neun Sätzen von Mikrotubulus-Tripletts, mit Ausnahme einiger Arten, wie z. B. Krabben, die neun Sätze von Mikrotubulus-Doublets aufweisen. Es gibt einige andere Arten, die von der Standard-Zentriolstruktur abweichen. Mikrotubuli bestehen aus einer einzigen Art von globulärem Protein namens Tubulin.

Zwei Hauptfunktionen

Während der Mitose oder Zellteilung replizieren sich das Zentrosom und die Zentriolen und wandern zu entgegengesetzten Enden der Zelle. Centrioles helfen dabei, die Mikrotubuli anzuordnen, die die Chromosomen während der Zellteilung bewegen, um sicherzustellen, dass jede Tochterzelle die richtige Anzahl von Chromosomen erhält. 

Centriolen sind auch wichtig für die Bildung von Zellstrukturen, die als Zilien und Flagellen bekannt sind. Zilien und Flagellen, die sich auf der Außenseite der Zellen befinden, unterstützen die Zellbewegung. Ein mit mehreren zusätzlichen Proteinstrukturen kombiniertes Zentriol wird zu einem Basalkörper modifiziert. Basalkörper sind die Verankerungsstellen für bewegte Zilien und Flagellen.

Wichtige Rolle bei der Zellteilung

Centriolen befinden sich außerhalb, aber in der Nähe des Zellkerns. Bei der Zellteilung gibt es mehrere Phasen: In der Reihenfolge ihres Auftretens handelt es sich um Interphase, Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase. Centriolen spielen in allen Phasen der Zellteilung eine sehr wichtige Rolle. Das Endziel besteht darin, replizierte Chromosomen in eine neu geschaffene Zelle zu bewegen.

Interphase und Replikation

In der ersten Phase der Mitose, der sogenannten Interphase, replizieren sich die Centriolen. Dies ist die Phase unmittelbar vor der Zellteilung, die den Beginn von Mitose und Meiose im Zellzyklus markiert.

Prophase und Astern und die mitotische Spindel

In der Prophase wandert jedes Centrosom mit Centriolen zu entgegengesetzten Enden der Zelle. Ein einzelnes Paar von Zentriolen ist an jedem Zellpol positioniert. Die mitotische Spindel erscheint zunächst als Astern genannte Strukturen, die jedes Zentriolpaar umgeben. Mikrotubuli bilden Spindelfasern, die sich von jedem Zentrosom aus erstrecken, wodurch Zentriolpaare getrennt und die Zelle verlängert werden.

Sie können sich diese Fasern als eine neu asphaltierte Straße vorstellen, auf der sich die replizierten Chromosomen in die neu gebildete Zelle bewegen können. In dieser Analogie sind die replizierten Chromosomen ein Auto entlang der Autobahn.

 Metaphase und Positionierung von Polarfasern

In der Metaphase helfen Zentriolen, polare Fasern zu positionieren, wenn sie sich vom Zentrosom aus erstrecken und Chromosomen entlang der Metaphasenplatte positionieren. Entsprechend der Autobahnanalogie bleibt die Fahrspur gerade.

Anaphase und die Schwesterchromatiden

In der Anaphase verkürzen und trennen mit Chromosomen verbundene polare Fasern die Schwesterchromatiden (replizierte Chromosomen). Die getrennten Chromosomen werden durch polare Fasern, die sich vom Zentrosom aus erstrecken, zu entgegengesetzten Enden der Zelle gezogen.

An diesem Punkt in der Autobahn-Analogie ist es, als ob ein Auto auf der Autobahn eine zweite Kopie kopiert hat und die beiden Autos beginnen, sich auf derselben Autobahn in entgegengesetzten Richtungen voneinander weg zu bewegen.

Telophase und zwei genetisch identische Tochterzellen

In der Telophase zerstreuen sich die Spindelfasern, wenn die Chromosomen in bestimmte neue Kerne abgesperrt werden. Nach der Zytokinese, der Teilung des Zytoplasmas der Zelle, werden zwei genetisch identische Tochterzellen hergestellt, die jeweils ein Zentrosom mit einem Zentriolpaar enthalten.

In dieser letzten Phase sehen die beiden Autos nach der Auto- und der Autobahn-Analogie genau gleich aus, sind jedoch jetzt vollständig voneinander getrennt und haben ihre getrennten Wege beschritten.