Cytologie
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Cytologie Dr. Ilse Zündorf Institut für Pharmazeutische Biologie N230 3.04 Tel.: 069-79829648 [email protected] Empfohlene Lehrbücher Cytologie = Lehre von den Zellen Def.: Zelle Kleinste noch selbstständig lebensfähige morphologische Einheit, die mit allen Fähigkeiten des Lebens ausgestattet ist. Jede einzelne Zelle eines vielfältig differenzierten Organismus verfügt über die genetische Information des gesamten Organismus. Zellen sind also (in der Regel) totipotent. Beispiel Mensch: 1013 - 1014 Zellen, mittelgroßes Laubblatt: 20 Mio. Zellen Cytologie Warum? Wirkstoffentwicklung Arzneimittelwirkung/Nebenwirkung Pharmazeut Arzneimittel chemischsynthetisch Patient biogen (Pflanze, Pilz, Bakterium, Tier) Zelle als Herkunft Zelle als Wirkort/ Zielstruktur Cytologie — Geschichtliches 1665 mit Hilfe eines primitiven optischen Mikroskops (30x vergr.) entdeckte Robert Hooke, dass Kork aus regelmäßigen Strukturen aufgebaut ist, ähnlich kleinen Räumen 1674! ! ! 1831! Antoni van Leeuwenhoek beschreibt rote Blutkörperchen (ca. 300x vergr.), später auch Spermien, Bakterien, Algen konnte Robert Brown zum ersten Mal den Zellkern im Mikroskop sehen 1839! stellten Matthias Schleiden und Theodor Schwann die ! These auf, dass alle Organismen aus Zellen ! aufgebaut sind Cytologie — Geschichtliches 1842! Carl Wilhelm von Nägeli beschreibt die Zellteilung 1855! ergänzte Rudolf Virchow die Schwann‘sche These mit ! der Aussage „omnis cellula e cellula“: jede Zelle ! stammt von einer Zelle Zellen — Einteilung nach Ernährungsformen Sämtliche Organismen Phototrophe Organismen Chemotrophe Organismen (Energie stammt aus dem Licht) (Energie stammt aus chemischen Verbindungen) Autotrophe Organismen Heterotrophe Organismen (Kohlenstoff stammt aus CO2) Bsp.: Cyanobakterien, Pflanzen (Kohlenstoff stammt aus organischen Verbindungen) Bsp.: Purpurbakterien, grüne Bakterien Heterotrophe Organismen (Kohlenstoff stammt aus organischen Verbindungen) Lithotrophe Organismen Organotrophe Organismen (Energie stammt aus anorganischen Verbindungen) Bsp.: Schwefelbakterien, Wasserstoffbakterien (Energie stammt aus organischen Verbindungen) Bsp.: meiste Prokaryonten, alle nichtphototrophen Eukaryonten Zellen — Einteilung nach Zelltypen Pflanzen Zelltypen Prokaryonten Eukaryonten Archaea Pilze Tiere Eubakterien Cyanobakterien Gram-positiv Gram-negativ Zellgrößen Bakterien, z.B. Escherichia coli:! 3 µm Tier- oder Pflanzenzelle:! ! 10-200 µm ! • Erythrocyten:! ! 7,5 µm ! • Leberzellen:! ! 30-50 µm ! • Nervenzellen:! ! 120-200 µm, mit ! ! bis zu 1 m langen Ausläufern ! • Leinfaser:! ! ! ca. 5 cm ! • Parenchymzelle:! ! ca. 0,4 mm Grundstruktur der Zelle Zellwand Zellhülle: Zellmembran = Plasmalemma = (Cyto)plasmamembran Cytosol = Hyaloplasma Protoplasma: Organellen, größere Partikel z.B. Ribosomen Grundstruktur der Zelle – Cytoplasma Cytoplasma von Escherichia coli Unterscheidung in Ektoplasma (nahe Plasmamembran, gelartig) und Endoplasma (solartig), v.a. bei Eukaryonten: Ektoplasma mit Cytoskelett, im Endoplasma Plasmaströmung Ausschnitt: 100 x 100 nm, links unten zusätzlich mit niedermolekularen Verbindungen (aus Weiler/Nover: Allgemeine und molekulare Botanik) Morphologische Grundlagen der Zelle — Bakterienzelle Fimbrien und Pili sind Fortsätze auf der Bakterienoberfläche aus Proteinen (Röhren) die der Anheftung an eukaryontische Zellen dienen (Fimbrien) bzw. dem Bakterien/BakterienKontakt (Pili) Flagellen und Geißeln sind synonyme Begriffe für relativ lange zelluläre Fortsätze, die der Fortbewegung der Zelle dienen • bei eukaryontischen Zellen bestehen diese Fortsätze aus Mikrotubuli • bei prokaryontischen Zellen bestehen diese Fortsätze aus helikalen Filamenten (Flagellin) Cilien sind eukaryontische, zelluläre Fortsätze aus Mikrotubuli, die der Fortbewegung bzw. dem Transport (z.B. Trachea) dienen
