Histo 1 PDF - Zellbiologie

Einführung Histologie Zellzytologie  Meditricks Überblick  Allgemein Zellorganellen Zytoskelett Oberflächendifferenzierungen  Zwischengliederung Zellorganellen Plasmamembran Zytoskelett Zellkontakte Oberflächendifferenzierungen  Zellorgan...

Einführung Histologie Zellzytologie  Meditricks Überblick  Allgemein Zellorganellen Zytoskelett Oberflächendifferenzierungen  Zwischengliederung Zellorganellen Plasmamembran Zytoskelett Zellkontakte Oberflächendifferenzierungen  Zellorganellen - Zellkern Funktionen: Speicherung des Erbguts in Form von doppelsträngiger DNA Durchführung der Replikation und Transkription der DNA Aufbau: Von doppelter Membran umgeben, mit Verbindung zum endoplasmatischen Retikulum (ER) Äußere Membran: ist verbunden mit dem ER, bildet den perinucleären Raum Kernlamina: dichtes Filamentgerüst aus spezifischen Intermediärfilamenten (innere Membran) Kernporen: Komplexe Strukturen, durch die der Transport von Substanzen in den Zellkern und aus ihm heraus kontrolliert wird Import von Proteinen durch Kernlokalisierungssequenz (NLS) und Export durch Kernexportsequenz  Zellorganellen - Zellkern Aufbau: DNA liegt in Form von Chromosomen vor, die aus Chromatin (DNA um Histone) bestehen Euchromatin: entspiralisierte DNA, aktiv für Transkription Heterochromatin: stark spiralisierte DNA, inaktiv für Transkription Nucleoli: Enthalten rRNA-Gene und synthetisieren ribosomale RNA (rRNA) Verpackung der DNA: DNA spiralisiert um Histone zu Nucleosomen, dann zu 30-nm- Fasern und weiter zu Schleifen DNA ist 10.000-fach verkürzt, um im kleinen Zellkern Platz zu finden Metaphasechromosomen: Maximale Kondensation der Chromosomen während der Mitose, sichtbar im Lichtmikroskop Kinetochore: Proteinstrukturen an den Zentromeren, dienen als Ankerpunkte für die Mikrotubuli während der Zellteilung Interphasechromosomen: Heterochromatin ist stark spiralisiert und inaktiv, Euchromatin ist entspiralisiert und aktiv für Transkription  Zellorganellen – raues endoplasmatisches Retikulum Aufbau und Funktion: Lamellenförmig mit Ribosomen besetzt Synthese und Modifikation von Proteinen für den Export Translation von Proteinen an Ribosomen, Bindung durch Signalpeptide Proteinproduktion und Export in sekretorischen Zellen + Modifikation Nissl-Schollen: Raues ER in Nervenzellen hat viele Ribosomen Gut sichtbar im Lichtmikroskop  Zellorganellen – raues endoplasmatisches Retikulum  Zellorganellen – glattes endoplasmatisches Retikulum Aufbau und Funktion: Tubulär, ohne Ribosomen Synthese von Lipiden Entgiftung von Fremdstoffen Beteiligung an Stoffwechselprozessen wie Steroidhormon- und Cholesterinsynthese Bedeutung: Entgiftung und Stoffwechselaktivität in Leber- und Nierenzellen  Zellorganellen – Sarkoplasmatisches Retikulum Glattes ER in Muskelzellen Regulation der Muskelkontraktion durch Freisetzung und Speicherung von Ca2+-Ionen Wichtiger Bestandteil des Muskelgewebes für die Kontraktionsfähigkeit  Zellorganellen – Ribosomen Funktion: Proteinfabriken der Zelle, übersetzen mRNA in Proteine Struktur: Bestehen aus großen und kleinen Untereinheiten aus rRNA und Proteinen Vorkommen: Frei im Zytoplasma oder am rauen ER gebunden Biosynthese: Neubildung durch spontane Synthese von Ribosomenproteinen, Zusammenbau im Zellkern, Transport und Zusammenbau im Zytoplasma Zellorganellen – Golgi-Apparat Funktion: Sortierung und Modifikation von Proteinen und Lipiden. Transportwege: Fusion von ER-Vesikeln mit cis-Golgi-Netzwerk Weitertransport zur trans-Seite, Vesikelbildung: Exportproteine zur Zellmembran (Exozytose) Bildung primärer Lysosomen Membranprotein-Regeneration Rücktransport Modifikationen: Glykosylierung, Sulfatierung, Acylierung, Phosphorylierung, Proteolyse  Zellorganellen – Lysosom Herkunft und Synthese: Lysosomen entstehen aus dem endoplasmatischen Retikulum (ER), wo Proteine synthetisiert werden. Diese Proteine werden dann im Golgi-Apparat modifiziert und mit einem Mannose-6- phosphat-Rest versehen, der als "Adresse" dient. Transport: Verpackung in Vesikel (primäre Lysosomen), Fusion mit anderen Vesikeln (z.B. Endosomen) zu sekundären Lysosomen. Funktion: Hydrolytischer Abbau von Makromolekülen und intrazellulären Molekülen. Enzyme: Saure Hydrolasen wie Proteasen, Lipasen, Nucleasen. Verdauungsfunktionen: Autophagie, Heterophagie, Verdauung von Partikeln durch Phagozytose. Zellorganellen – Peroxisomen Struktur und Funktion: Kleine Vesikel mit einfacher Membran Häufig in Leber- und Nierenzellen Enthalten verschiedene Enzyme Teilautonom, aber ohne eigenes Genom oder Proteinsyntheseapparat Enzymatische Aktivität: Hauptsächlich für Fettsäurestoffwechsel, Plasmalogensynthese und Entgiftung verantwortlich Substratabbau und Aufgaben: Abbau von Fettsäuren und anderen Substraten Synthese von Cholesterin und Gallensäuren Entgiftung von Alkohol und Wasserstoffperoxid  Zellorganellen – Mitochondrien Mitochondrienstruktur: Doppelmembran, stark gefaltete innere Membran, Matrixraum Cristaetyp, Tubulustyp (Steroidhomron-Synthese und Sacculustyp Endosymbiontentheorie: Entstehung durch Symbiose mit Prokaryoten Doppelmembran und mitochondriale DNA als Hinweise Mitochondriale DNA (mtDNA): Enthält Gene für Proteine der Atmungskette Eigene Replikation und Proteinbiosynthese Maternale Vererbung Funktion: Energiegewinnung durch oxidative Phosphorylierung (ATP- Synthese) Beteiligung an Stoffwechselwegen wie Gluconeogenese Plasmamembran – Aufbau und Funktion Aufbau: Dicke: 0,005–0,01µm Zusammensetzung: Phospholipide, Proteine, Kohlenhydrate Amphiphil Funktionen: Permeationsschranke Zellerkennung und -interaktion Rezeptorfunktion Pumpstation für Ionen Elektrische Isolation im Nervensystem Zell-Zell-Kontakte  Plasmamembran – Membranstrukturen Membranstrukturen: Lipiddoppelschicht mit amphiphilen Phospholipiden Einbuchtungen wie Caveolae Glykokalyx aus Kohlenhydraten Lipidanker Proteine können mit einem hydrophoben Lipidanker ausgestattet werden. Durch kovalente Verknüpfung mit einem Aminosäurerest werden sie in der Membran verankert. Beispiele für Lipidanker sind Myristoyl-, Farnesyl- und Palmitoyl-Anker.  Plasmamembran – Membranstrukturen Proteine: Integrale und periphere Membranproteine Verankert durch GPI-Anker oder Lipidanker Cholesterin: Beeinflusst Membranfluidität und bildet Lipidflößen Transport und Fusion: Transportsysteme und Rezeptoren Membranfusion und Vesikelbildung  Zytoskelett - Mikrotubuli Bestandteil von Kinozilien, Basalkörpern, Vorläufern der Zentriolen und Teilungsspindeln Aufbau aus Heterodimeren (α- und β-Tubulin) Polarität: Plus-Ende (freie β-Untereinheit) und Minus- Ende (freie α-Untereinheit) Entstehung im MTOC (microtubule organizing center) Transportvorgänge entlang der Mikrotubuli durch Motorproteine (Kinesin und Dynein) Wichtig Basalkörper und Zentriol haben eine „9 × 3“-Struktur Zilien und Geißeln haben eine „9 × 2 + 2“-Struktur  Zytoskelett - Internmediärfilamente Größe: Zwischen Mikrotubuli und Mikrofilamenten Aufbau: Zentrale α-Helices, die zu Dimeren, Tetrameren und Octameren zusammenlagern Polarität: Im Gegensatz zu Mikrotubuli und Aktinfilamenten nicht polar Funktion: Mechanische Stabilisierung von Zellverbänden, Zugelastizität Zytoskelett – Internmediärfilamente für bestimmte Zellen Zytokeratin → Epithelzellen Vimentin → Fibroblasten, Fettzellen, Endothelzellen Neurofilamente → Neurone Desmin → Muskelzellen GFAP → Astrozyten (Gliazellen im ZNS)  Zytoskelett - Mikrofilamente 6–7 nm Durchmesser Polymerisation von G-Aktinmonomeren zu F-Aktin-Filamenten Minus- und Plus-Ende Funktionen: Stabilisierung von Zellverbänden und Oberflächenstrukturen Fortbewegung von Zellen durch Ausstülpungen Muskelkontraktion durch Interaktion mit Myosinfilamenten Vesikeltransport mit Myosin V  Zellkontakte - Desmosomen Mechanische Stabilisierung von Zellen im Zellverband Bestehen aus Haftplatten und Plaque Verbindung durch Cadherine und Intermediärfilamente Erkennbar als elektronendichte Strukturen zwischen benachbarten Zellen Zellkontakte – Hemidesmosomen Halbe Desmosomen, verankern Zellen an Basalmembran Befestigung mittels Integrinen an Basallamina Rolle bei der Haftung von Epithel- oder Endothelzellen Zellkontakte - Adhärenzkontakte Verbindung durch Aktinfilamente Zonula adhaerens, Punctum adhaerens, Fascia adhaerens Mechanische Verbindung zwischen Zellen Zellkontakte – Tight Junctions Gürtelförmige Struktur, verhindert parazellulären Transport Bestehen aus Claudinen und Occludinen Bildet Diffusionsbarriere in Epithelien Polare Differenzierung  Zellkontakte – Gap Junctions Stoffaustausch und elektrische Kopplung zwischen Zellen Durchlässig für kleine Ionen und Moleküle Bestehen aus Connexonen, die aus Connexinen bestehen  Zellkontakte - Fokalkontakte Punktförmige Strukturen, vermitteln Kontakt zur extrazellulären Matrix Rolle im Gefäßendothel und Muskel-Sehnen- Übergang Kurz Wiederholung- Zellkontakte Oberflächendifferenzierung - Mikrovilli Fingerförmige Ausstülpungen der Zellmembran Länge bis zu 2 μm, Dicke etwa 0,1 µm Funktion: Oberflächenvergrößerung und Resorption bei resorbierenden Epithelien Aktinfilamente versteifen die Ausstülpungen unbeweglich Mehrere Mikrovilli zeigen unregelmäßige Binnenstruktur  Oberflächendifferenzierung – basales Labyrinth Eingefaltete basolaterale Zellmembran Nierentubuli, Streifenstücke der Speicheldrüsen Mitochondrien für Energieversorgung Zeigt, dass die Zelle eine hohen Energieverbrauch hat (Pumpen)  Oberflächendifferenzierung – Kinozilien Bewegliche Zellfortsätze mit „9 × 2 + 2“- Mikrotubuli-System Basalkörperchen (Kinetosomen) verankern sie im Zytoplasma Atemwege, Eileiter, Ductuli efferentes Motilität durch Dynein und Kinesin  Oberflächendifferenzierung – Stereozilien Ähnlich Mikrovilli, aber unbeweglich Beteiligt an Resorption und Sekretion Sinnesstrukturen z.B. im Nebenhodengang Akitnfilamente  Kurze Wiederholung- Oberflächendifferenzierung