am Puls Biologie 7 RG, Schulbuch

75 Bewegung Die Geißeln aller Eukaryoten weisen einen kom- plizierten Feinbau auf ( k Abb. 5). Grundsätzlich handelt es sich bei Geißeln um fadenförmige Ge- bilde, die sich von der Zelle weg nach außen er- strecken. Sie sind von einer Membran umgeben und besitzen Mikrotubuli in ihrem Inneren. Diese Mikrotubuli weisen eine charakteristische Anord- nung auf: Ein zentrales Paar von Mikrotubuli ist von einem Kreis aus neun Doppel-Mikrotubuli umgeben (9+2-Bau, manchmal auch genauer als 9×2+2-Bau bezeichnet). Brückenproteine (Nexine) stabilisieren diese Struktur. Mit Basalkörperchen und einer Geißelwurzel sind Geißeln in der Zelle fest verankert. Dieser Aufbau ist bei allen Eu- karyonten gleichartig! Wimpern sind grundsätzlich gleich wie Geißeln gebaut, aber deutlich kürzer (bis zu 10µm, im Vergleich zu den bis zu 150µm langen Geißeln). Wimpern und Geißeln kommen nicht nur bei Einzellern vor. Auch Spermien tragen eine Geißel, und viele Schleimhäute besitzen Zellen, die an ihrer Oberfläche Wimpern tragen (zB das Flim- merepithel 1 in unseren Atemwegen). Geißelwurzel freier Teil des Ciliums Mikrotubulus B Mikrotubulus A Basalkörperchen Zilienwurzel (roolletin Filamente) Querschnitt des Ciliums Innere Dyneinarme Nexin Speiche zentrale Mikrotubuli Abb.5: Geißeln und Wimpern besitzen einen Feinbau aus 9+2 Mikrotubuli. Auf den Doppelmikrotubuli sitzen Arme aus Dynein, speziellen Motor-Proteinen. Eukaryotische Geißeln und Wimpern sind aus 9+2 Mikrotubuli aufgebaut Variabilität, Verwandt- schaft, Geschichte und Evolution Der Bewegungsmechanismus von Geißeln und Wimpern folgt dem gleichen Muster Geißeln und Wimpern besitzen einen charakteristischen Aufbau Wie auf der vorherigen Seite angesprochen, schlagen die Geißeln der Eukaryoten (im Unter- schied zu den rotierenden Flagellen der Pro- karyoten). Der Geißelschlag lässt sich mit der Armbewegung beim Brustschwimmen verglei- chen: Die Geißel schlägt weit ausladend nach hinten, und wird dann eng anliegend wieder nach vorn gestreckt. Diese Bewegung erfolgt durch ein gegeneinan- der gerichtetes Gleiten der Doppelmikrotubuli: Die Dyneinarme ( k Abb. 5) eines Doppelmikrotu- bulus schieben unter ATP-Aufwand den benach- barten Doppelmikrotubulus nach „hinten“. Dadurch krümmt sich die Geißel. Wimpern schlagen nach demselben Bewegungs- mechanismus. Im Unterschied zu den Geißeln, die oft nur einzeln oder doppelt in einer Zelle vorkommen, treten Wimpern in sehr großer An- zahl auf (beim Pantoffeltierchen etwa 10 000). Hier ist eine Synchronisation erforderlich, damit die Bewegung möglichst effizient erfolgen kann – Pantoffeltierchen können über 1mm/s schnell schwimmen. Der Begriff Synchronisation ist nicht ganz exakt: In Wahrheit schlagen nicht alle Wimpern der Zelle synchron, also gleichzeitig, sondern nur alle Wimpern, die nebeneinander in einer Reihe lie- gen. Die Wimpern der folgenden Reihe schlagen einen Sekundenbruchteil später. So entsteht eine wellenförmige Bewegung. Ausgelöst wird der Wimpernschlag durch die Veränderung der Ca 2+ -Konzentration in der Zelle. Geißeln schlagen, weil sich die Mikro- tubuli gegeneinan- der verschieben. Der Schlag der Wimpern ist synchronisiert Glossar 1 Flimmerepithel: Eine Schicht aus besonde- ren Epithelzellen (vom Griechischen epí für auf und thele für Mutterbrust). Die Oberfläche des Flimmerepithels trägt Wimpern, die sich gemeinsam bewegen (wie Ähren im Korn- feld). Dadurch wird Schleim transportiert, auf dem Fremdkörper anhaften – um etwa Staub aus den Atemwegen zu entfernen. Aufgaben E/S 1 Gehen statt Kriechen: Suche im Inter- net nach dem Artikel „Bakterien bewegen sich im aufrechten Gang“. Lies den Artikel, suche dann die Original-Publikation und lies dort das Abstract. Vergleiche die beiden Texte. Diskutiere, was der Unterschied ist und war- um beide Artikel veröffentlicht werden (zB für welche Zielgruppe). Fasse dann den Inhalt in einer halben A4-Seite zusammen. W 2 Bewegung von Einzellern: Suche im Internet nach Videos, die die oben beschrie- benen Bewegungen zeigen. Versuche, die im Text beschriebenen Vorgängen anhand der Videos nachzuvollziehen. Basiskonzept Variabilität, Verwandtschaft, Geschich- te und Evolution: Der typische Aufbau aller Eukaryoten-Geißeln und -Wimpern ist ein deutlicher Beleg der gemeinsamen Abstammung aller Eukaryoten: Die Wimpern im Flimmerepithel deiner Lunge besitzen denselben 9+2-Bau wie die Wimpern der Pantoffeltierchen. Dies beweist die Verwandt- schaft der Eukaryoten. Nur zu Prüfzwecken – Eigent m des Verlags öbv