Morphologische Grundlagen der Zellbiologie PDF

Morphologische Grundlagen der Zellbiologie (Vorlesung BME235) Johannes Loffing, Anatomisches Institut  Lehrbücher Histologie Anatomie (Einführung) Lüllmann-Rauch Faller & Schünke Histology Anatomie Ross & Pawlina Drake, Vogl & Mit...

Morphologische Grundlagen der Zellbiologie (Vorlesung BME235) Johannes Loffing, Anatomisches Institut  Lehrbücher Histologie Anatomie (Einführung) Lüllmann-Rauch Faller & Schünke Histology Anatomie Ross & Pawlina Drake, Vogl & Mitchel Kurzlehrbuch Kurzlehrbuch Histologie Embyrologie Ulfig Ulfig Mikroskopie 1. Mikroskopie und Bauprinzip der Zelle Durchmesser Säugetier-Zellen: 10 to 20 µm (µm = micrometer 0.001 mm) Durchmesser Stecknadelspitze: ~1 mm (d.h. Zelle hat 1/100 dieses Durchmessers) Auflösung – Die Fähigkeit zwei Punkte als getrennte Punkte wahrzunehmen – Hängt von Wellenlänge und numerischer Apertur der Optik ab – Beispiele “Auflösungskraft” Auge = 0.2 mm (1x) LM = 200 nm (1000x) EM = 0.2 nm (1,000,000x) Lichtmikroskop Elektronenmikroskop Auflösung = Vergrösserung Auflösung – Die Fähigkeit zwei Punkte als getrennt wahr zunehmen – R = l / 2NA – R = Auflösung, l = Wellenlänge des Lichts, NA = Numerische Apertur der Linse Vergrösserung – Verhältnis zwischen scheinbarer Grösse (Bildgrösse) und wahrer Grösse eines Objektes – M = 1/f, f = Brennweite der Linse – Total Vergr. = Okular Vergr. x Objektiv Vergr.  Mikroskopische Techniken Gewebepräparation Fixation, Einbettung, Schneiden, Färbung Licht Mikroskopie (LM) Durchlicht, Fluoreszenz, Konfokal Elektronen Mikroskopie (EM) Transmissions EM, Scanning EM  Gewebepräparation Fixieren Dehydrieren Einbetten Schneiden Rehydrieren & Färben Formalin Alkoholreihe Paraffin Mikrotom Hämatoxylin Glutaraldehyde Xylol Kunstharz Kryotom Eosin Alkohol etc. etc. Azan Aceton Goldner etc. etc. Licht Mikroskopie Licht geht durch das gefärbte Präparat Ein Linsensystem gibt ein vergrössertes Bild des Präparates Mit der (indirekten) Immunohistochemie kann man spezifische Antigene im Gewebe nachweisen Der erste Antikörper Der zweite Antikörper ist spezifisch gegen ist mit einem Marker das Antigen A gekoppelt und gegen den gerichtet ersten Antikörper gerichtet Marker Antigen A im Gewebe Fluoreszenz Mikroskop Emittiertes Licht Okular Anregungs- licht  Beispiel Fluoreszenz - Markierung Blau = DAPI Fluoreszenz von einem Farbstoff der an DNA bindet Rot = Fluoresziender Antikörper der an Zentromärproteine bindet Grün = Fluoresziender Antikörper der an Tubulin bindet Konfokale Mikroskopie erlaubt die Betrachtung von 3-dimensionalen Objekten mit hoher Detailschärfe Licht Mikroskopie hat nur eine beschränkte Auflösungskraft und erlaubt nur begrenzte Auflösung zellulärer Details Mitochondrien LM TEM Transmissions Elektronen Mikroskopie (TEM) erlaubt eine höhere Auflösung  TEM ist ähnlich zu einem umgekehrten LM LM TEM Gold-markierte Antikörper erlauben den Nachweis von Proteinen im EM (Immunogold Technik) Immunogold Markierung Transmission versus Scanning Elektronen Mikroskopie  TEM Erlaubt 2-dimensionale Ansicht von Schnitten SEM Erlaubt 3-dimensionale Ansicht von Oberflächen Gefrierbruch (Freeze-Fracture) erlaubt Nachweis von makromolekularen Komplexen an Zellmembrane Zytologie  Die Zelle Fähigkeit zur: Nähstoffaufnahme Energieumwandlung Reizaufnahme/Beantwortung Bewegung Wachstum/Vermehrung Untergang Strukturell abgegrenztes, eigenständiges, selbsterhaltendes System Zellmembran Lipiddoppelschicht Amphiphile Phospholipide hydrophiler Kopf (Phosphat) hydrophober Schwanz (Fettsäuren) Glycolipide hydrophiler Kopf (Zuckerreste) hydrophober Schwanz (Fettsäuren) Cholesterin Einheitsmembran mit zelltypischer Zusammensetzung Dicke 4-5 nm EM: Doppellamelle dunkel – hell – dunkel  Zellmembran Membranproteine (20-60%) Integrale Proteine (transmembrane Prot.) Periphere Proteine Lipidankerproteine (Glyosyl-phosphatidyl- inositol = GPI) Fluid – Mosaik - Modell (laterale Mobilität der Proteine: 10-100 x geringer als Lipide) Zytoplasma Wässriger, proteinreicher Zellinhalt (Wasser 80%, Proteine 10-15%, Lipide 2-4%, Ionen 1.5%, Polysaccharide 0.1%-1.5%, DNA 0.4%, RNA 0.7%) Synthese von: - Aminosäuren - Fettsäuren - Monosaccharide - Nukleotide Synthese + Speicherung von: - Vorratsstoffen (Glycogen / Lipide) Anaerober Abbau von Glucose Abbau zytosolischer Proteine (Proteasom) Proteinsynthese (Ribosomen) Zelleinschlüsse Glycogen - Verzweigtes Polymer d. Glucose - LM: z.B. PAS-Färbung, - EM: 10-40 nm grosse Partikel - v.a. Epithelien (Niere, Uterus, Vagina, Leber) Lipide - LM: z.B. Sudanrot-Färbung, - meist bei Präparation herausgelöst (Alkohol) - 10-40 nm grosse Partikel - aber auch viel grösser (Fettzellen)  Zytoskelett Verspannungs-, Versteifungs- und Transportsystem Formveränderung/Bewegung der Zelle Transport von Zellbestandteilen Zellteilung Drei Gruppen Mikrotubuli (D: 25 nm) Aktinfilamente (D: 7 nm) Intermediärfilamente (D: 10 nm) Keratine Desmin Vimentin Lamine Neurofilamente  Ribosomen Protein-RNA-Komplexe im Cytoplasma Ort der Proteinbiosynthese (0.5-1% Zellvolumen) Translation: Uebersetzung Nukleinsäuresequenz in Aminosäuresequenz Sedimentationskoeffizient 80 Svedbergeinheiten (80S) 2 Untereinheiten: 60S und 40S Ribosomale rRNS und ca. 85 Proteine Durchmesser: 20 – 25 nm Frei in Gruppen als Polysomen oder membran-gebunden (ER)  Ribosomen Proteinfaden Boten (messenger) RNA (mRNA) tRNA 60S Transfer RNA (tRNA) 5‘ 3‘ 40S mRNA Polysom Proteinsynthese - sehr schnell - primär freie Ribosomen bis 50-100 Aminosäuren - danach entweder weiter freie R. (zytoplasm. Prot.) am ER (Membranprot., sekret. Prot., lysosom. Prot.) Endoplasmatisches Retikulum (ER) Schlauchförmiges, netzartiges Membransystem im Zytoplasma Strukturelle Elemente - Zisternen (Membransäcke) - Tubuli (Membranschläuche) Funktion - Synthese v. Membranlipiden - Synthese v. Speicherlipiden - Synthese v. Proteinen - Entgiftung (v.a. Leber) (Hydroxylierung, Methylierung, Veresterung) „Fabrik der Zelle“ Endoplasmatisches Retikulum (ER) Rauhes ER (Ergastoplasma) - mit Ribosomen - viel Nukleinsäure (basophil) - Proteinbiosynthese - exokrine Drüsen, Plasmazellen, Fibroblasten, etc. Glattes ER - keine Ribosomen - Steroidhormonsynthese (zB Nebenniere) - Entgiftung - Speicher von Ca2+ Ionen Kernhülle Annulierte Membranen - perinukleäre Stapel von Zisternen - Reservematerial für Kernhülle - schnell teilende Zellen Golgi Apparat (GA) Benannt n. Camillo Golgi (1843-1926) Stapel (Diktyosom) flacher, sackförmiger Membranen Zahlreiche, glatte kleine Vesikel (coat protein 1; COP-1) Häufig Nähe Zellkern (GA-Feld) Funktionen - Modifikation von Proteinen (Abspaltung/Anheftung v. Zuckern, Spaltung: zB Proinsulin – Insulin) - Glykosilierung v. Lipiden - Synthese v. Zuckern (Polysacchariden) Transport - Sulfatierung v. Zuckern from the Golgi „Verpack/Verteil Zentrale“ Mitochondrien Fadenförmige, elongierte, teils verzweigte Zellorganellen Ort der Zellatmung Aerober Stoffwechsel (aerob = Sauerstoff wird benötigt) ATP-Synthese Zahl und –volumen korreliert mit Energiebedarf (Niere / Herz zahlreich) D: 0,2 – 0,4 µm, L: bis 10 µm Ständiger Auf- und Abbau, Gestalt- und Ortswandel „Kraftwerk der Zelle“ Mitochondrien 1. Äussere Membran (Protein:Lipid 1:1) - Kanäle aus Proteinkomplexen (Porine) (Austausch Moleküle / Ionen) 2. Innere Membran (Protein:Lipid 4:1) - Sitz der Atmungskette - mehr Oberfläche (Christae, Tubuli, Sacculi) - Permeasen (Durchtritt: Ionen, ATP/ADP, Fettsäuren) 3. Elementarpartikel (8 nm) - Ort der ATP-Synthese 4. Matrix - b-Oxidation (Fettsäurenabbau) - Citrat-Zyklus 5. Matrix Granula (20-40 nm) - Ca2+ Speicher Lysosomen Membran umschlossen Endstation von Pino- und Phagozytose Größe: 0,1 – 1 µm pH 4,5 – 5 (Protonen-ATP-ase) > 40 Verdauungsenzyme Primäres Lysosom (homogen) Transportvesikel mit lysosomalen Proteinen, v.a. zwischen TGN und Endolysosom (spätes Endosom) Sekundäres Lysosom (heterogen) lysosomale Proteine und abzu- bauendes Material Biogenese lysosomaler Kompartimente  Zellkern (Interphasenkern) Zellreproduktion, Zelldifferenzierung Metabolische Aktivitäten, Genetische Information Zellkern (Interphasenkern) Zwischen 2 Zellteilungsphasen Kern postmitotischer Zellen (Differenzierte Zellen) Sog. „Ruhekern“ (nicht in Teilung befindlich) Chromosomen nicht erkennbar Kernhülle gut sichtbar  Zellkerne in unterschiedlichen Geweben Unterschiede in Form, Lage, Grösse und Anzahl (Durchschnitt: Durchmesser 6.5 μm; 10% Zellvolumen) Kernhülle (1) Innere Kernmembran (2) Äussere Kernmembran (3) Ribosomen (4) Perinucleäre Zisterne (5) Kernpore Kernporen Verbindung Nucleoplasma - Zytoplasma  Was muss rein? - Was muss raus? Nucleus What kinds of molecules are transported across the nuclear envelope?  Erscheinungsbild von Chromatin Euchromatin Heterochromatin Lichtmikroskopie Elektronenmikroskopie  Kernkörperchen (Nucleolus) Lichtmikroskopie Elektronenmikroskopie  Kernkörperchen (Nucleolus) Intensiv anfärbbare Territorien im Kern Zahl und Grösse variabel (in der Regel 2-3 pro Zellkern, max. 25% des Kernvolumens) Deutliche Nucleoli v.a. in Zellen mit hoher Syntheseaktivität (z.B. Nervenzellen) Ort für Synthese von rRNS und Zusammenbau von Ribosomen Nucleoli können fusionieren und sich teilen Nucleoli verschwinden während der Mitose Histologie  2. Histologie Histologie: Gewebelehre Gewebe: Ein Zusammenschluss von Zellen mit ähnlicher Morphologie und Funktion Online Atlas und E-Learning https://e-learn.anatomy.uzh.ch/Anatomie/Anatomie.html# Erstellt v. Prof. Peter Groscurth Organe: Meist Kombination verschiedener Gewebe Epithelgewebe - Funktionen Bedeckt: Oberfläche, Innere Hohlräume, Gangsysteme des Körpers Begrenzt: flüssigkeits- bzw. luftgefüllte Räume Bildet: soliden Zellverband ohne Blutgefässe Ruht: auf einer Unterlage Trennt: Extrazelluläre Kompartimente Polarisiert: Apikal vs. basolateral Zell-Zell & Zell-Matrix Kontakte Basement membrane  Zell-Zell Kontakte Tight Junction (Zonula occludens) Adherens Junction (Zonula adhaerens) Desmosom Junction (Macula adhaerens) Gap Junction (Nexus) Gürtelförmige und punktförmige Kontakte aus (3)  Macula adhaerens (Desmosom) Punktförmiger Zellkontakt LM Hohe mechanische Stabilität Vorkommen: v.a. Haut Desmoglea (interzell. Kittsubst.) Mesophragma EM Plaque Zytoskelett Integrale Proteine (E-Cadherine: Desmoglein 1-3) 2+ Ca Molek. Intrazell. Proteine Aufb. (Desmoplakin, Plektin) Zytokeratine Macula adhaerens (Desmosom)  Zonula occludens (“tight junction”) Gürtelförmiger Zellkontakt LM Barrierenkontakt Vorkommen: v.a. einschichtige E. Gefrierbruch Leistenförmige Verschlusslinien Interzellularspalt verschlossen “Tight” für: EM - extrazell. hydrophile Moleküle - Membranproteine, Lipide der äusseren Membranlamelle Integrale Proteine (Occludin, Claudine) Molek. Aufb. Plaqueproteine (ZO1-3, Cingulin) Zytoskelett (Aktin) Zonula occludens (“tight junction”) EM Freeze Fracture  Zonula occludens - Molekularer Bau Förster; Histochemistry 2008 Muster: Integrale Membranproteine - Zytoplasmatische Verankerungsproteine - Zytoskelettverbindung Trennung apikal vs. basolateral (Membranprot.) Trennung apikal vs. basolateral (extrazellulär) Aber keine 100%-ige Trennung !! Schlussleistenkomplex Zonula occludens Zonula adhaerens Schlussleisten- komplex (Begriff der LM !!) Macula adhaerens  Schlussleistenkomplex (GC)  Nexus (“gap junction”) EM Plasmamembran Punktförmig Kommunikationskontakt Vorkommen: zahlreiche Gewebe Interzellularspalt: 2-4 nm (“gap”) Durchmesser: bis 1 μm Molek. Transmembrane Kanäle (Connexone) Organ. 6 Untereinheiten (Connexine) Ca2+ Freier Fluss von Ionen und pH Molekülen (< 1kDa) wie Ca2+, cAMP Chemische Kopplung (Koordination) von Zellen Nexus (“gap junction”) EM Freeze Fracture „Kommunikationskontakt“  Basalmembran Alle Epithelgewebe ruhen auf einer Basalmembran welche sie vom darunterliegenden Bindegewebe trennt. (Dicke 50 – 800 nm) Funktion: - Untergrund - Haftstruktur - Filterfunktion (Ernährung der Zellen) - Barrierefunktion (Tumorzellen !) - Unterstützt Differenzierung der Zellen - Wichtig für Überleben der Zellen  Basallamina, Basalmembran (GC) (GC) LM EM  Zell-Matrix Kontakt - Hemidesmosom Plaque Ankerfilamente Ankerfibrillen  Blasenbildende Hauterkrankungen Pemphigus Pemphigoid Autoantikörper gegen Desmosomen Autoantikörper gegen (anti-Desmoglein) Hemidesmosomen Epithelgewebe (inkl. Drüsen)  Epithelien - Definition Epithelien kleiden die Oberfläche des Körpers sowie dessen Hohlräume, Leitungsbahnen und Hohlorgane aus. Epithelium - Verbindung mit der Aussenwelt Endothelium - "geschlossene" Körperhöhlen Mesothel - Zölom abstammenden Körperhöhlen Pleurahöhle, Peritoneal-, Perikardraum  Einteilung der Epithelien - Nach Zellform: - platt - kubisch - zylindrisch - Nach Oberflächen- - glatt differenzierung: - Mikrovilli (Bürstensaum) - Stereozilien - Kinozilien - Nach Schichtung: - einschichtig - mehrschichtig - mehrreihig Einteilung der Epithelien – Zellformen Platt (flach) (z.B. Endothel) Kubisch (isoprismatisch) (z.B. Nierentubuli) Zylindrisch (hochprismatisch) (e.g. Darm-, Nierenepithelien)  Einteilung der Epithelien – Zellfortsätze Mikrovilli (Bürstensaum) - Fingerähnliche Fortsätze - Zunahme der reabsorptiven Fläche - Aktin-Gerüst - Niere & Dünndarm Dünndarm Stereozilien - Spezialisierte, lange Fortsätze - Aktin-Gerüst - nicht beweglich ! - Männl. Genitaltrkt; Gleichgewichtsorgan Epididymidis Kinozilien - Spezialisierte, bewegliche (!) Fortsätze - Mikrotubulus-Gerüst - Transport von Partikeln auf dem Epithel - Weibl. Genitaltrakt; Atemwege Bronchus  Einteilung der Epithelien – Schichtung Einfache Epithelien Geschichtete Epithelien – Plattenepithel – Geschichtetes Plattenepith. – Isoprismat. Epith. – Geschicht. iso/hochpr. Epith. – Hochprismat. Epith. – Uebergangsepithel Einteilung der Epithelien  Epithelien – Innervation / Ernährung Innervation Epidermis (einzelne Schmerzfasern ?) Sinnesepithelien (Auge, Innenohr) Ernährung Ernährung durch Diffusion (Gefässe unter dem Epithel) Einschichtige Epithelien: kurze Diffusionsstrecke Mehrschichtige Epithelien: Lange Diffusionsstrecke Bindegewebspapillen (= Oberflächenvergrösserung) Bronchus Haut Innenohr  Epithelien – Zellerneuerung Lebensdauer der Zellen unterschiedlich (z.T. kurz) (Darmepithelien ~36 Stunden) Ersatz durch Zellteilung (Mitosen) - differenzierte Epithelzellen - Stammzellen oder Progenitorzellen Niere Vagina Colon Epithelien – Zellerneuerung  Drüsen – Definition / Einteilungen Eine Drüse besteht aus einer oder mehreren Zellen, die ein bestimmtes Produkt bilden und nach extrazellulär abgeben (sezernieren). Drüsen werden eingeteilt nach: – Richtung der Sekretion Nach “Innen” (Endokrine Drüsen) Nach “Aussen” (Exokrine Drüsen) – Art der Sekretion Merokrin (Ekkrin) Apokrin Holokrin – Zahl der Zellen Unizellulär (z.B. Becherzellen)) Multizellulär (z.B. Bronchialdrüsen, Speicheldrüsen) Drüsen – Histogenese Alle Drüsen leiten sich von Epithelien ab ! Sekretion – mehrstufiger Vorgang Abgabe Speicherung Modifikation & Sortierung Synthese Aufnahme Aminoacids  Arten der Sekretion – Synopsis Merokrin Apokrin Holokrin Sekretorische Vesikel Abgabe d. sekretor. Das Sekret entspricht verschmelzen mit Vesikel beinhaltet der ganzen Zelle apikaler Membran teilweisen Verlust von (holos = alles); (Exocytose); Zellmembranen; Talgdrüsen Pankreas, Brustdrüse, Duftdrüsen, Speicheldrüsen Prostata Arten der Sekretabgabe Merokrin Apokrine (Pankreas) (Duftdrüse) Holokrin (Talgdrüse)  Drüsen Ein- und - Lokalisation mehrzellige Drüsen Oberflächenepithel Endoepitheliale Drüsen (Becher Zellen) Ausführgang drainiert und modifiziert Sekretionsprodukte Exoepitheliale Drüsen Sekretorisches Endstück bildet Sekretionsprodukt Sekretion Klassifikation nach Form des Drüsenendstückes Tubulös Azinös Alveolär (zB Magendrüse) (zB Speicheldrüse) (zB Brustdrüse) Klassifikation nach Art des Drüsenausführungsganges einfach tubulöse verzweigt tubulöse einfach tubulös gewunden verzweigt tubulös gewunden zusammengesetze Drüse Binde- und Stützgewebe  Binde- und Stützgewebe Interaktion Zellen Interzellularsubstanz (extrazelluläre Matrix) Fixe (ortsständig) Geformt Fibroblasten/Fibrozyten Kollagene Fasern Fettzellen Elastische Fasern Chondrozyten Retikuläre Fasern Osteozyten Freie (beweglich) Ungeformt Leukozyten/Plasmazellen Proteoglykane Makrophagen Glycoproteine Fremdkörperriesenzellen Glykosaminglykane Mastzellen Interstitielle Flüssigkeit Gewebeturgor  Aufbau von Kollagenfasern Extrazellulär Intrazellulär Vitamin C Procollagen ER http://www.unifr.ch/anatomy/elearningfree/allemand/bindegewebe/sfa/fasern/d-molekular.php Fibroblast  Kollagentypen Typ I: Kollagenes Bindegewebe, Faserknorpel, Knochen, Dentin zugfest, unterschiedliche Durchmesser kräftige Fasern im LM, Querstreifung im EM Typ II: hyaliner u. elastischer Knorpel, Glaskörper druckfest (v.a. intermittierende Drücke) nur im Polarisationsmikroskope sichtbar Typ III: retikuläres Bindegewebe (z.B. Milz, Lymphknoten, Leber) Strukturerhaltung, Gerüst mit Silber anfärbbar (agryophil) Typ IV: Basallamina Haftstruktur, stützend gebildet von Epithelien, Endothelien, Muskelzellen ! Etc.  Binde- und Stützgewebe Fettgewebe Bindegewebe Mesenchym Knorpel Desmale Chondrale Ossifikation Ossifikation Stütz- (direkt) (indirekt) gewebe Knochen  Fettgewebe Weisses Fettgewebe Univakuolär Membranloser Fetttropfen Gut durchblutet (vaskularisiert) Innerviert (Sympathikus) Baufett (Ferse, Nierenkapsel, Wange) Speicherfett (Unterhaut, Bauchfell) (GC) Braunes Fettgewebe Plurivakuolär Zahlreiche, kleine Fetttropfen Säugling (Hals, Brust) Viele Mitochondrien Wärmeproduktion (GC)  Bindegewebe Mesenchym Gallertiges BGW Mesenchym Embryonales Bindegewebe Gallertiges Bindegewebe Nabelschnur, Pulpa junger Zähne Spinozelluläres Bindegewebe Spinozell. BGW Retikuläres BGW Eierstock, Gebärmutter Retikuläres Bindegewebe Lymphatische Organe Lockeres kollagenes BGW „Lückenfüller“, Verschiebeschicht Lockeres BGW Straffes BGW Straffes kollagenes BGW Organkapseln, Lederhaut, Sehnen und Bänder Knorpel Aufbau Knorpelzellen (Chondrozyten) Isogene Gruppe Chondron Knorpelhof Interterritorien Proteoglykane Chondroitinsulfat Kollagene Typ II, IX, XI Perichondrium Gefäss- u. nervenreich Regeneration Fehlt an Gelenkflächen Eigenschaften Hohe Elastizität Druck und Biegung Geringer Stoffwechsel Knorpelarten Hyaliner Knorpel grosse isogene Gruppen (bis 10 Zellen) reichlich extrazelluläre Matrix i.R. keine Fasern erkennbar im Alter „Asbestfasern“ Rippen, Gelenke, Luftröhre, Nase Elastischer Knorpel kleine Gruppen von Zellen reichlich extrazelluläre Matrix elastisches Fasern Ohr, Kehldeckel Faserknorpel kleine Gruppen von Zellen wenig extrazelluläre Matrix sehr viele kollagene Fasern Meniskus, Bandscheibe, Schambeinfuge Knochen Aufbau Periost (Knochenhaut) Stratum fibrosum (Gefässe, Nerven !) Stratum osteogenicum Osteozyten (Knochenzellen) Lange Fortsätze Stoffwechselaktiv Osteoblasten & Osteoklasten Auf- & Abbau Interzellularsubstanzen Typ I Kollagen Gykosaminglykane Proteine (Osteokalzin) Hydroxylapatit (Ca, P) Endost (Knocheninnenhaut)  Knochen Lamellenknochen Osteone (D: 300 µm, L: 0.5-1.0 cm)) Osteonlamellen (konzentrisch) Havers-Kanäle (längs) Volkmann-Kanäle (quer) Schaltlamellen (zwischen Osteonen) Generallamellen (aussen, innen) Hohe mechanische Stabilität Osteoblast Geflechtknochen Osteozyt Viele Osteozyten, keine Lamellen Osteoklasten (vielkerning) & Osteoblasten Osteoklast Meist Umwandlung in Lamellenknochen Muskelgewebe und Nervengewebe Muskelgewebe - Arten Glatte Muskulatur spindelförmige Zellen mittelständiger Kern unregelm. Anordnung kontraktiler Filamente langsame Kontraktion unwillkürlich (vegetatives NS) Quer gestreifte Skelettmuskulatur verschmolzene Zellen (Synzytium) randständige Kerne Querstrefifung willkürlich (animales NS) Quer gestreifte Herzmuskulatur verzweigte Muskelzelle mittelständiger Kern Querstreifung Glanzstreifen (Discus intercalaris) unwillkürlich (vegetatives NS) Skelettmuskulatur Sarkomer = Funktionelle Einheit EM Motorische Endplatte Neuromuskuläre Synapse Neuraler Endkolben Synaptischer Spalt Subneurales Faltenfeld Acetylcholin (ACH) Muskelspindel Dehnungsrezeptoren Teil eines neuromuskulären Reflexbogen Regulierung der Muskel- spannung  Herzmuskel Endomysium Kardiomyozyt mit Kapillaren Deutlicher kontraktiler Apparat Stark durchblutet (~5% Herzeitvolumen) (unter Belastung 4-5x mehr) - Gute Kapillarisierung - Zahlreiche Mitochondrien Starke Zellverbindungen 1. Gap junction (elektr. Koppelung) Glanzstreifen 2. Fascia adhaerens (Aktin Verbindung) Gute Zellkoordinierung 3. Desmosom (Desmin Verbindung) (D.P. Wolfer) Hochaktiver Muskel ~ 60 Kontraktionen / Minute  Herzmuskel Licht-Mikroskopie Elektronen-Mikroskopie (Lüllmann-Rauch, Thieme) En - Endomysium, N – Nucleus, Pfeile – Glanzstreifen, Mi - Mitochondrien  Herzmuskel - Sarkomer Ca2+ abhängige Modulieren Kontraktion; Verschiebung Aktin vs. Myosin kardiale Troponine im Plasma «Funktionelle Einheit» Hinweis auf Infarkt «Rückstellfeder»; Mutation der kardialen Isoform Aktinfilamente & Myosinfilamente Kardiomyopathie Tropomyosin Titin Troponine M Z Sarkomer Z Klinische Bedeutung von spezifischen Herzmuskelproteinen  Glatte Muskulatur Kennzeichen Zellen spindelförmig, selten verzweigt Hyperplasie und Hypertrophie möglich Wenig Mitochondrien, Golgi, glattes ER Immer von Basallamina umgeben Verbindungen (Gap-junctions) möglich Myofilamente (Aktin / Myosin) Intermediärfilamente (v.a. Desmin, aber auch Vimentin) (Schiebler, Steinkopff)  Anordnung der kontraktilen Elemente Zellmembran Membran Anheftung Myosin Aktin Zytoplasmatische Verdichtung («dense body») (Lüllmann-Rauch, Thieme) Kontraktion (Pearson Publishing) Keine Sarkomere Nervengewebe Nervengewebe  Nervengewebe Zentrales NervenSystem Vorkommen Zellen Organisation Graue Substanz: Zentrale Glia: (Rinde, Kerne) Neurone (Soma, Dendriten, Axon, Synapsen) Gehirn -> Nervenzellkörper Rückenmark Oligodendrozyten (ZNS) Retina & Sehnerv Astrozyten Mikrogliazellen Weisse Substanz: Ependymzellen (Mark, Bahnen) Plexusepithel -> Nervenzellfortätze Peripheres NervenSystem Ganglien: - sensorisch Hirnnerven Periphere Glia: - vegetativ Spinalnerven (PNS) symp. Grenzstrang Schwannzellen enterisches NS Nerven, Plexus Mantelzellen symp. Grenzstrang Nervenfaserbündel  Nervenzellen Mehrere Dendriten pro Neuron Dendriten Afferenter Teil (Erregungsaufnahme) Kontakt zu Axonen anderer Nervenzellen Perikaryon/Soma Kern mit deutlichem Nukleolus Nisslsubstanz: rER (nicht am Axonhügel) Zytoskelett: Mikrotubuli, Neurofilamente, Aktinfilamente 1 Axon pro Neuron Axon Efferenter Teil Bis 1m Nervenzellen  Nervenzellen – Klassifizierung nach Form Unipolare Bipolare Pseudounipolare Multipolare Nervenzellen Nervenzellen Nervenzellen Nervenzellen selten Ganglionzellen sensible Pyramiden- Purkinje- Netzhaut des Innenohrs Ganglion Zellen Zellen sehr häufig Motoneuronen...  Nervenzellen Multipolar Pseudounipolar Grosshirnrinde Spinalganglion  Nervenzellen – Synapsen Ort der Erregungsübertragung Bouton Präsynaptische Vesikel -> Neurotransmitter Mitochondrien Präsynaptische Membran Synaptischer Spalt Postsynaptische Membran  Zentrales Nervensystem – Gliazellen 10 mal mehr Gliazellen als Neurone Teilungsfähig Keine Erregungsbildung oder –leitung Funktion: Stützen, Isolieren, Ernährung, Schutz Astrozyten Oligodendrozyten Mikroglia Stützfunktion Markscheide um Axone Phagozytose Kontrolle extrazell. Milieu Satellitenzellen Abwehr (Aufnahme Neurotransmittern + K+) Glucose -> Lactat Bildung von NO  Zentrales Nervensystem – Bluthirnschranke Blut -> Kapillarendothel – Basalmembran – Astrozyt -> Nervenzelle  Markscheiden Zentrales Nervensystem Peripheres Nervensystem Lipidlamellen (Myelin) um Axone -> Schnellere Erregungsleitung (saltatorische Erregung - von einem Schnürring zum nächsten)  Markhaltige vs. Marklose Nervenfasern Myelinlamellen Axon Zellkern Schwannzelle Markhaltig Marklos Dicke der Markscheide variabel Eine Zelle umhüllt mehrere Axone Umhüllen grosse Axone Dünne Axone Dicke d. Axons und Markscheide Geringe Leitungsgeschwindigkeit bestimmen Leitungsgeschwindigkeit v.a. vegetative Nervenfasern v.a. Schmerz und motorische Fasern Danke für Ihre Aufmerksamkeit !