Zytologie - PDF

Zytologie ========= ### Aufbau lebender Strukturen - Aufbau aus einer oder mehreren/vielen Zellen - Vorhandensein organischer Moleküle - Stoffwechsel - Energiestoffwechsel: energiereiche Nahrung wird abgebaut - Leistungsstoffwechsel: Energie, welche bei «Leistungen» v...

Zytologie ========= ### Aufbau lebender Strukturen - Aufbau aus einer oder mehreren/vielen Zellen - Vorhandensein organischer Moleküle - Stoffwechsel - Energiestoffwechsel: energiereiche Nahrung wird abgebaut - Leistungsstoffwechsel: Energie, welche bei «Leistungen» verbraucht wird zB Transport, Bewegung, Wahrnehmung, etc. - Reizbarkeit und Kommunikation - Sensoren/Sinnesorgane zur Aufnahme und Reaktion auf die Umwelt - Bewegungsfähigkeit - Aktiv bewegliche Strukturen (zB Muskelfasern, Plasmabewegung in der Zelle) - Wachstum und Entwicklung bis zum Tod - Selbstständige Vermehrung - Zellteilung zwangsläufig Bestandteil - Nukleinsäuren als Erbinfoträger Organisationsebenen: - Grosse Organismen bestehen aus einer Vielzahl an Zellen; Mensch aus ca. 10\^14 Zellen - Aus einer einzigen Zelle differenzieren sich unterschiedlichster Arten von Zellen mit den unterschiedlichsten Aufgaben - Zellen gleicher Differenzierung bilden **Gewebe** zB Epithelgewebe - Mehrere räumlich beieinanderliegende Gewebe bilden zusammen ein **Organ** - Eng miteinander Beziehung stehen bilden ein **Organsystem** +-----------------------+-----------------------+-----------------------+ | Organsystem |...dazu gehören | Wichtige Aufgaben | +=======================+=======================+=======================+ | Bewegungs-/Stützappar | Knochen, Muskeln, | - Stütz- und | | at | Sehnen, Bänder | Haltefunktion | | | | | | | | - Bewegung | | | | | | | | - Ort der | | | | Blutzellenprodukt | | | | ion, | | | | Mineralspeicher | | | | | | | | - Wärmeproduktion | +-----------------------+-----------------------+-----------------------+ | Haut | Haut, | - Schutz vor | | | Hautanhangsgebilde | Ausseneinflüssen | | | (Haare, Nägel, | | | | Schweiss- und | - Mitregulation | | | Duftdrüsen) | v.a. von | | | | Temperatur, | | | | Flüssigkeitshaush | | | | alt | | | | | | | | - Sinnesorgan | | | | | | | | - Vitamin D | | | | Synthese, | | | | Fettspeicher | +-----------------------+-----------------------+-----------------------+ | Nervensystem | ZNS, PNS, | - Informationsaufna | | | Sinnesorgane | hme | | | | und -verarbeitung | | | | | | | | - Schnelle | | | | Regulation fast | | | | aller | | | | Körperaktivitäten | | | | , | | | | Regulationszentru | | | | m | | | | für inneres | | | | Millieu | +-----------------------+-----------------------+-----------------------+ | Hormonsystem | Drüsen, verstreute | - Langsame/mittelsc | | | Zellen/Zellgruppen | hnelle | | | Hormone produzieren | Regulation fast | | | | aller Aktivitäten | | | | des Körpers | +-----------------------+-----------------------+-----------------------+ | Immunsystem | Lymphbahnen, -knoten, | - Immunabwehr | | | Leuks, Thymus, | | | | Knochenmark, Milz | - Immunologisches | | | | Gedächtnis | | | | | | | | - Mithilfe bei | | | | Entzündungs-/Heil | | | | ungsvorgängen | +-----------------------+-----------------------+-----------------------+ | Herz-Kreislauf | Herz, Blutgefässe, | - Blutpumpe | | | Blut | | | | | - Sauerstoff- und | | | | Nährstofftranspor | | | | t | | | | | | | | - Abtransport von | | | | Abfällen | | | | | | | | - Regulation | | | | Temperatur | | | | | | | | - Verschluss | | | | Blutungsquellen | | | | | | | | - Aufnahme Lymphe | | | | ins Blut | +-----------------------+-----------------------+-----------------------+ | Atmungssystem | Atemwege und Lungen | - O2 Aufnahme, CO2 | | | | Abgabe | | | | | | | | - Mitregulation | | | | Säure-Basenhausha | | | | lt | +-----------------------+-----------------------+-----------------------+ | Verdauungssystem | Mund, Oesophagus, | - Aufnahme | | | Magen, Leber, Darm, | Flüssigkeit + | | | Pankreas | Nahrung | | | | | | | | - Verdauung + | | | | Aufnahme von | | | | Nährstoffen | | | | | | | | - Ausscheidung | | | | | | | | - Entgiftung | +-----------------------+-----------------------+-----------------------+ | Harntrakt | Nieren, Harnleiter, | - Urinproduktion | | | Harnblase, Harnröhre | und Ausscheidung | | | | | | | | - Mitregulation BD, | | | | Flüssigkeits-, | | | | Säure-Basen-Haush | | | | alt | +-----------------------+-----------------------+-----------------------+ | Fortpflanzungstrakt | Äussere und innere | - Libido | | | Geschlechtsorgane | | | | | - Fortpflanzung | | | | | | | | - Ernährung | | | | Säugling | +-----------------------+-----------------------+-----------------------+ ### Zellaufbau Zellen bestehen aus Zellmembran, Zytoplasma, Zellkern und verschiedene Zellorganellen (Zytoplasma ohne Zellorganellen = Zytosol) - Zellorganellen: - Ribosomen - Endoplasmatisches Retikulum - Golgi-Apparat - Lysosomen - Peroxysomen - Mitochondrien - Zytoskelett #### Zellmembran - Bestehen aus Lipiddoppelschicht - Einzelmoleküt: Phospholipide und Glykolipide - Jedes Lipidmolekül hat einen hydrophilen Kopf und einen hydrophoben Schwanz - In dieser Doppelschicht eingelagert: Proteine - Zellmembranen sind semipermeabel (halbdurchlässig) #### Zellkern - Meist nur ein Nukleus pro Zelle (Muskelzellen, Osteoklasten und tw Krebszellen haben bis zu 40 Zellkerne, Erythrozyten, Thrombozyten keinen Zellkern) - Im Zellkern befindet sich Nukleolus (Kernkörperchen) und Karyoplasma (enthält Chromatin, also DNA) - Zellkern ist unsere Schaltzenrale #### Ribosomen - Ribosomen für Proteinbiosythese - Bestehen hauptsächlich aus Proteinen und rRNA #### Endoplasmatisches Retikulum (Retikulum = Netzchen) - Zytoplasma enthält ein verzweigtes Netz von memranumschlossenen Hohlräumen -\> ER - Raues und glattes ER wird unterschieden - Auf dem rauen ER sitzen Ribosomen - Glattes ER = Lipidsynthese und Verteilung #### Golgi-Apparat - In Kernnähe: System von napfförmig ineinander gestapelten Membransäcke - Ein Stapel = Diktyosom, Gesamtheit = Golgi-Apparat - Im Golgi‐Apparat werden die\ im rauen ER hergestellten **Proteine gereift/weitertransportiert** #### Lysosomen und Peroxisomen - Lysosomen sind das **«Verdauungsorgan»** der Zelle, dort werden Fremdstoffe und defekte Zellbestandteile abgebaut. - Peroxysomen sind für die **Entgiftung** von toxischen Stoffwechselmetaboliten zuständig. #### Mitochondrien - Sind in fast allen zellen vorhanden - Sind die Kraftwerke der Zelle (Atmungskette) deshalb besonders zahlreich in stoffwechselaktiven Zellen (zB Myokardzellen) -\> ATP wird bereitgestellt - Besitzen eine eigene DANN und betreiben eigene Proteinsynthese Wasser und Stofftransport ------------------------- Wasserbasis des Organismus: - 60% Wasser bei Erwachsenen, 75% bei Neugeborenen - D.h. Mensch von 75kg = 45L Wasser - Intrazellulärraum (In allen Zellen zusammengezählt): 30L - Extrazellulärraum: 15L - Intravasalraum (Blutplasma) ca.3L - Interstitelle Flüssigkeit (inkl. Lymphe) 10L - Transzelluläre Flüssigkeit (Liquor, Gelenke) 2L Stoffaustausch: - Zwischen Kapillaren und Interstitium - Zwischen Interstitium und Lymphkapillaren - Zwischen Interstitium und Zellen -\> semipermeable Membran - Passiver Transport ohne ATP (ohne Energieaufwand) - Diffusion - Erleichterte Diffusion - Osmose - Filtration - Aktiver Transport mit ATP (Adenosintriphosphat) ### Diffusion: - Sauerstoff diffundiert fast ungehindert aus Kapillaren in Zellen (Hohe o2 Konzentration in Kapillare, niedrige o2 Konzentration in Zelle) - *Auch Moleküle, die die Zellmembran nicht einfach überwinden können (wie der Sauerstoff), können durch die Membran diffundieren, sofern Kanalproteine vorhanden sind.* - *Dabei verbraucht das Kanalprotein **kein ATP**!* Osmose: - Osmolarität: Mass für die Gesamtkonzentration aller osmotisch wirksamer Teilchen in einer Lösung (wieviel osmotisch wirksame Teilchen habe ich -\> ganz süsser Sirup = hohe Osmolarität, wässriger Sirup = niedrige Osmolarität) - Isotone Lösung: gleich viele osmotisch wirksame Teilchen wie im Blutplasma (bzw. intrazellulär) -\> «steady state», Wasser bewegt sich NICHT - Hypertone Lösung: mehr osmotisch wirksame Teilchen als im Blutplasma (bzw. intrazellulär) - Hypotone Lösung: weniger osmotisch Osmotischer Druck: ### Filtration: - Findet v.a. durch die Wand der Blutkapillaren statt (in der Niere zB) - Kapillaren sind für kleine Ionen und Moleküle durchlässig, so dass diese frei filtriert werden durch den herrschenden Blutdruck in der Kapillare - Plasmaproteine sind zu gross und werden nicht filtriert (bleiben in den Kapillaren) - Im venösen System herrscht ein niedriger Blutdruck, zudem ist die Konzentration an Proteinen höher -\> Flüssigkeit wird zurück gesaugt ### Aktiver Transport: - Aktiver Stofftransport verbraucht Energie, weil Stoffe gegen Konzentrationsgefälle transportiert werden. Für diesen Vorgang braucht es ATP-abhängige Carrier Protein. Ein oft vorkommendes aktives Transportmolekül ist die Natrium-Kalium Pumpe in der Zellmembran. ### Bläschentransport Synapsen Organische Verbindungen und Stoffwechsel ---------------------------------------- ### Kohlenhydrate Schnellverfügbare Energielieferanten (Einschleusung in de Citratzyklus) - Einfachzucker (Monosaccharide) Glucose (Taubenzucker) = Hauptenergieträger des Menschen - Zweiwachzucker (Disaccharide Reaktion von 2 Monosacchariden miteinander; wennn bei Verbindung H2O freigesetzt wird = Kondensationsreaktion; Glucose und Fructose, Haushaltszucker - Vielfachzucker (Polysaccharide) Verbindung vieler Di-und Monosacchariden; Stärke, Zellulose; wird im menschlichen Körper wieder aufgespalten ### Fette Langfristiger Energiespeicher - Triglyceride («Neutralfette») - Besteht aus einem Glycerin und drei Fettsäuremolekülen - Phospholipide (Hauptbestandteile von Zellmembranen) - Besteht aus einem Glycerin und zwei Fettsäuren sowie einer Phosphatgruppe - Fettsäuren sind lange Kohlenwasserstoffketten; zweitwichtigster Energielieferant im Körper - Essenzielle Fettsäuren können nicht vom Körper s/s produziert werden mehrfach ungesättigte Fettsäuren - Man unterscheidet: - Gesättigte Fettsäuren - Einfach ungesättigte Fettsäuren - Mehrfach ungesättigte Fettsäuren ### Proteine Universeller Baustein im Körper - Aminosäuren (20 Aminosäuren, 8 davon essentiell (Körper kann nicht s/s produzieren, müssen durch Nahrung zugeführt werden) - Dipeptide (Verbindung von zwei Aminosäuren) - Tripeptide (drei Aminosäuren) - Polypeptid (viele Aminosäuren) - Protein (mehr als 100 Aminosäuren) - Menschliche Proteine bestehen aus 100-500 Aminosäuren - Primärstruktur = Aminosäurenketten - Sekundärstruktur = Form der Aminosäurenkette zB durch Wasserstoffbrücken) - Tertiärstruktur = dreidimensionale Anordnung der Aminosäurenkette - Quartärstruktur = Zusammensetzen von mehreren Untereinheiten zu einem komplexen Protein ### Nukleinsäuren Schlüssel zur Vererbung, bestimmt die Aminosäurenabfolge von Proteinen. Es gibt 2 Formen: - DNA -\> Desoxyribonukleinsäure = Doppelhelix - «Strickleiter» mit Phosphat und Zucker (Desoxyribose) als Holme und Basen als Sprossen - Doppelstrang - Basen: Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin (Immer Adenin+Thymin und Guanin + Cytosin in der Doppelhelix) - In jeder Zelle ist die komplette DNA vorhanden - Unter dem Lichtmikroskop sind nicht die einzelnen Doppelstränge sichtbar, sondern jeweils nur die Chromosomen - Nukleotid = Base + Zuckermolekül + Phosphatgruppe; vier vers. möglich - Gen = DNA-Abschnitt aus ca. 1000 «Sprossen»; Menschliche DNA hat ca. 22 000 Gene - Genom: Gesamtheit der Gene (alle) - Chromatin: ist die DNA und deren «Verpackungsproteine» - Chromosom: aufgewickelter DNA-Faden inkl. Proteine, nur während Kernteilung sichtbar - Chromatiden: Verdoppelter Chromosomenschenkel, am Zentromer verbunden, zwei identische Chromatiden bilden zusammen ein Chromosom - RNA -\> Ribonukleinsäure - Einzelstrang - Ribose statt Desoxyribose - Basen: Adenin, Uracil, Guanin und Cytosin - Vers. Arten von RNA mRNA; tRNA; etc. #### ATP = Adenosintriphosphat - ***Akku der Zelle, universeller Energiespeicher*** - Findet man in allen Organismen - Adenosintriphosphat besteht aus: - Adenin und Ribose (=Adenosin) - 3 Phosphatgruppen - Nebst ATP gibt es auch ADP und AMP (2 oder 1 Phosphatgruppe) - Beim Abspalten unter Verbrauch von H2O von 1 Phosphatgruppe entsteht Energie, beim Anbau einer Phosphatgruppe wird Energie verbraucht - Lässt sich relativ leicht umbauen Energiegewinnung in der Zelle ----------------------------- Umfasst 4 Schritte: - Glykolyse = 2 ATP - Im Zytoplasma - Findet ohne O2 statt - Aus 1 Molekül Glucose entstehen 2 Pyruvat Moleküle (kleiner als Glucose) - Pro Glucose = 2 ATP-Moleküle - Pyruvat kann ohne o2 zu Laktat abgebaut werden (Notfallplan bei Hypoxie) bei zu viel Laktatproduktion: Blut-pH fällt ab, kommt zu Laktatazidose - Überführung von Pyruvat in Acetyl-Coa = 2 ATP - Im Mitochondrium - Finder nur bei genug o2 statt - Pyruvat verbindet sich mit einem Coenzym zu Acetyl-CoA - Das Acetyl-CoA wird in den Citratzyklus eingeschleust - Acetyl-CoA wichtig im gesamten Energiestoffwechsel bei Fettsäureabbau und Abbau einiger Aminosäuren - Citratzyklus (darauf entsteht ATP) -\> 16x so viel ATP als nur Glykolyse, also sehr effizient sowie kompliziert aufeinander abgestimmt = ca. 38 ATP - Im Mitochondrium an der inneren Membranwand - Bezeichnet eine Serie von enzymgesteuerten Reaktionen - Dabei entstehen viele energiereiche Verbindungen - Das gesamte ist ein Zyklus/Kreislauf, es gibt keine Abfallstoffe - Dadurch ist eine grosse Menge Energie entstanden, die nun in der Atmungskette verwendet wird, um ATP zu regenerieren - Atmungskette (Weiterverarbeitung) Zellzyklus ---------- Besteht aus zwei Phasen - Mitosephase (eigentliche Zellteilung) - Interphase - G1 Phase: präsynthetische Wachstumsphase - S-Phase: Synthese Phase, Verdopplung der DNA - G2-Phase: postsynthetische Wachstumsphase - Ausdifferenzierte Zellen verlassen die G1 Phase nicht mehr, dann nennt man diese Phase G0 Phase (Ruhephase) DNA-Replikation = Verdopplung des DNA Stranges bei der Zellteilung (während Synthese Phase). Die beiden Stränge trennen sich und werden durch Anlagerung von neuen Nukleotiden wieder ergänzt. Da die beiden DANN-Stränge der Doppelhelix komplementär sind, entstehen zwei identische Tochterstränge. Das Enzym, welches diese Replikation durchführt, heisst DNA-Polymerase. Transkription: findet in S-Phase statt Bei der Transkription wird die Information **von der DNA** (im Zellkern) **auf eine mRNA** (Messenger RNA, Boten‐RNA) **abgeschrieben**. Diese mRNA wird modifiziert und kann dann den Zellkern verlassen, um im Zytoplasma für die Translation zur Verfügung zu stehen. Folgende Schritte werden bei der Transkription durchgeführt: - DNA entspiralisiert sich - mRNA wird durch Abschreiben gebildet, der codogene Strang wird abgelesen - mRNA verlässt den Zellkern - bei der mRNA wird Uracil statt Thymin verwendet Translation: findet in S-Phase statt Bei der Translation wird die Information **von der mRNA in ein Protein übersetzt**. Folgende Schritte werden bei der Translation durchgeführt: - Ribosom bindet sich an die mRNA (Codon = Basentriplett) (3 Basen = ein Codon, zB Adenin, Uracil, Guanin = AUG) - Erste Aminosäure wird durch die tRNA (transfer RNA, Transport‐ RNA) zum Ribosom gebracht - Ribosom rutscht entlang der mRNA weiter (von Codon zu Codon) - Nächste tRNA bringt die nächste AS, die AS werden verbunden und es entsteht eine AS‐Kette. tRNA kann jeweils nur eine Aminosäure auf einmal bringen. Protein ist entstanden, mit 100-500AS #### Genetische Mutation: - Punktmutation: 1 falsche Aminosäure wird eingebaut  Zusammengefasst & vereinfacht: - Information in der DNA Ziel: Protein produzieren - Transkription = im Nukleus - Translation = im Zytoplasma