Grundlagen zellulärer Kommunikation PDF

**[Die Konsequenzen der Mehrzelligkeit ]** **[Grundlagen zellulärer Kommunikation ]** [Ziele und Aufgaben der Kommunikation] - Nervensystem: Wahrnehmung und Koordination - Hormonsystem: Wachstum von Pflanzen (\> VL 5); Erhöhung von Blutzucker, Herzrate, etc. (\> VL 6) Nervensystem und Ho...

**[Die Konsequenzen der Mehrzelligkeit ]** **[Grundlagen zellulärer Kommunikation ]** [Ziele und Aufgaben der Kommunikation] - Nervensystem: Wahrnehmung und Koordination - Hormonsystem: Wachstum von Pflanzen (\> VL 5); Erhöhung von Blutzucker, Herzrate, etc. (\> VL 6) Nervensystem und Hormonsystem interagieren - Nervensystem und Hormonsystem - Koordination der Organe - Verschiedene Leistungen durch verschiedene Umwelteinflüsse;\ -\> beispielsweise Jahreszeiten (Paarungszeit (Samenbildung, Blüten-,Fruchtbildung); Winterschlaf/ruhe, Zug)\ -\> 24-Stunden Regulation; Koordination von physiologischen Prozessen durch Licht und "innerer Uhr" - Genexpressionsmuster in Zellen die tageszyklisch sind -\> Grundlage der inneren Uhr - Abhängigkeit von Koordination und Kontrolle von Körperfunktionen und Hormonausschüttung durch Umweltfaktoren\ -\> Licht als wichtiger Faktor (Hormonregelung bei Menschen im Tageszyklus, Keimung- und Pflanzenwachstum bzw. Bewegung)  [Zelluläre Kommunikation]  - Survive -\> Funktionieren der Stoff- und Informationsverarbeitung - (z.B. Leber und Nerven- und Hormonsystem) - Regelung der Vorgänge im Organismus (Hormon- und Nervensystem) - Aufrechterhaltung der Homöostase (Hormonsystem) - Divide, differentiate, die - vor allem Entwicklungsprozesse - Beispiel geregelte Apoptose -\> Elimnierung der Interdigitalen Bereiche zur Finger-und Zehentstehung [Homöostase] -\> Aufrechterhaltung eines relativ konstanten inneren Milleus; auch während starker Veränderung der Außenwelt - Regelkreis - Entgegenwirkung des Reizes, der die Regelgröße Beispiel :( Raumtemperatur) verändert durch negative Rückkopplung - Informationsweitergabe durch Signale innerhalb des Regelkreises Beispiel bei Tieren --------------------- ------------------- -- Temperatur Blutdruck Ionenhaushalt Osmosedruck Säure-Base-Haushalt Blutzuckerspiegel --------------------- ------------------- -- [Signale und Weitergabe von Informationen] - Parakrin: Signalmoleküle einer Zelle werden ausgeschüttet, die an Rezeptoren einer anderen Zelle bindet - Autokrin -\> Zelle sezerniert Signale, die wieder an eigene Rezeptoren binden-\> positive Rückkopplung -\> Lostreten von weiteren Folgereaktion; wichtig für Zellwachstum oder Zelldifferenzierung - Juxakrin -\> Präsentierung von Signalmolekülen auf Zelloberfläche -\> Erkennung von angrenzender Zelle durch Rezeptor - Edokrine Signalmoleküle (glanduläre Hormone) -\> Transportation vom Kreislaufsystem (über Blutstrom) und werden im Körper verteilt -\> Wirken an Rezeptorstellen von Zellen (spezifisch)\ -\> typisch für Hormone - Nervensysteme -\> Weiterleitung über große Entfernungen; Aktionspotential: 100 m/s im Axon einer Nervenzelle; Weitergabe nur über Synapse -\> Neurotransmitter: Umcodierung des elektrischen Signals in ein chemisches Signal [Signale] -\> Signale meist chemisch, aber auch gasförmig oder elektrisch - Aminosäuren, Peptide und Proteine - Steroide und Nukleotide - Gase: Stickstoffmonoxid (NO), Kohlenstoffmonoxid (CO) -\>Signale durch zytoplasmatische Verbindungen (Gap junctons, Plasmodesmata -\> direkte Zellverbindungen; Membran muss nicht überwunden werden) von Zelle zu Zelle\ oder Freisetzung durch Exozytose (z.B. durch Vesikel an einer präsynaptischen Membran)  Hydrophile Signalmoleküle -\> spezifische Transportproteine\ Lipophile Signalmoleküle -\> Diffusion durch Membran -\> Treffen auf intrazellulären Rezeptor [Regelsysteme und Kybernetik] -\>(cybernetics: „Regelungstechniken") ist nach ihrem Begründer Norbert Wiener die Wissenschaft der Steuerung und Regelung von Maschinen.  Weitere Beispiele:\ - Pupillenreflex als negative Rückkopplung -\> mehr oder weniger Licht bewirkt Vergrößerung oder Verkleinerung der Pupille\ - Tierherde als positive Rückkopplung -\> je mehr Tiere anfangen zu rennen, desto mehr werden in Panik versetzt und bewegen sich mit usw. [Zelle als Empfänger] - Signalmoleküle und Membranproteine: Signalerkennung -\> Übertragung -\> zelluläre Antwort - Übertragung kann in mehrere Schritte unterteilt werden (Signalübertragungskaskade) - 3 Klassen von Membranrezeptoren - Liganden-gesteuerte Ionenkanäle\ -\>Signalmolekül (Ligand) bindet an Rezeptor; Konformation des Ionenkanals ändert sich; Ionenkanal öffnet sich und bestimmte Ionen können in das Zellinnere eintreten - G-Protein-gekoppelte Rezeptoren\ -\>Signalmolekül binden an G-Protein-gekoppelten Rezeptor -\> bindet seinerseits das G-Protein (GDP zu GTP) -\> wandert an Membran zu Effektorprotein -\> zelluläre Antwort - Rezeptor-Thyrosinkinasen\ -\>Agieren als Dimere\ -\>Verschiedene Stufen der Aktivierung\ -\> Signalmolekül bindet an Kinasen -\> Dimersierung -\> nach Aktivierung Phosphatreste von Vermittlerproteinen erkennbar -\> zelluläre Antowort - [Intrazelluläre Rezeptoren] +-----------------------------------+-----------------------------------+ | - Signalmoleküle diffundieren |  | | durch die Membran in die | | | Zelle | | | | | | - Binden an Rezeptoren im | | | Cytoplasma | | | | | | - Hormonrezeptorkomplex tritt | | | in den Zellkern ein und | | | bindet an Regulatorbereiche | | | bestimmter Gene | | | | | | - Wirken als | | | Transkriptionsfaktor | | | | | | - Synthese von mRNA | | | | | | - Darauffolgende Translation | | | -\> spezifische | | | Proteinbildung | | +-----------------------------------+-----------------------------------+ [Intrazelluläre Signalwege] - Phosphorylierungskaskaden - Überträgermoleküle in der Zelle -\> Second messenger +-----------------------+-----------------------+-----------------------+ | Wachstumsfaktor | -Kaskade:\ | -\> | | bindet an Rezeptor an | -\> Signalmolekül | G-Protein-gekoppelter | | Zelloberfläche\ | bindet an Rezeptor; | Rezeptor\ | | -\> Ingangsetzung | Aktivierung von | -\> Aktivierung eines | | einer | Übertragungsproteinen | Proteins, der | | Phosphorylierungskask | | "zweites Signal" | | ade\ | -\> Aktivierung von | erzeugt\ | | -\> letzte Kinase der | inaktiver | -\> Aktivierung von | | Kette wandert in | Proteinkinase durch | mehr Proteinkinasen\ | | Zellkern\ | aktiviertem | -\> zelluläre | | -\>Aktivieren eines | Übertragungsprotein\ | Antwort\ | | Transkriptionsfaktors | -\> Übertragung von | -\> Alles in allem | | durch | Phosphatrest von ATP: | **bewirkt Kaskade | | Phosphorylierung\ | Proteinkinase I | Signalverstärkung** | | -\> Genexpression | aktiviert Kinase II\ | | | wird angeschaltet -\> | -\> Kinase II | | | mRNA-\> Protein | katalysiert nun | | | | Phoyphorylierung -\> | | | | Aktivierung Kinase | | | | III | | | | | | | | -\> Phosphorylierung | | | | eines Proteins\ | | | | -\> zelluläre Antwort | | +-----------------------+-----------------------+-----------------------+ | | | | +-----------------------+-----------------------+-----------------------+ Organismus - Alle Organe/Organsysteme und Gewebetypen wirken -