Biomembranen — Zellkontakte (adhesive junction, tight junction
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Biomembranen — Zellkontakte (adhesive junction, tight junction, gap junction, Plasmodesmata) Zellkontakte: • dienen der mechanischen Fixierung der Zellen => Gewebestabilisierung: adhesive junction • dienen der Abdichtung und dem Erhalt der Zellpolarität: tight junction • dienen dem Austausch von Molekülen, Ionen: gap junction • dienen dem Stoffaustausch zwischen pflanzl. Zellen: Plasmodesmata Biomembranen — Zellkontakte adhesive junction (tier. Zelle): unterscheidbar in • adherens junction, gürtelförmiger Zellkontakt, v.a. zwischen Epithelzellen, vermittelt über Cadherin und Actin-Filamenten • Desmosomen, scheibenförmiger Zellkontakt über verschiedene Proteine und Intermediärfilamente Biomembranen — Zellkontakte Desmosomen (tier. Zelle): v.a. in Haut, Herzmuskel, Gebärmutterhals Hemidesmosomen (tier. Zelle): nicht interzellulärer Kontakt, sondern Fixierung an Basalmembran Biomembranen — Zellkontakte: tight junction Tight junction oder Zonula occludens (tier. Zelle): • gürtelförmige Verbindung zwischen den Zellen • Proteine in den äußeren Membranhälften benachbarter Zellen (= Claudine) verschmelzen leistenartig => Interzellularraum wird undurchlässig, z.B. bei Darmepithelzellen, Polarität wird gesichert, kein Austausch des apikalen und basalen Mediums, kein Austausch der Membranbestandteile Biomembranen — Zellkontakte: gap junction Nexus, gap junction oder Macula communicans (tier. Zelle): • kleine, runde Bereiche • zwischen den Zellen ist noch schmaler Spalt • Membranproteine (Connexine) beider Plasmamembranen berühren sich und bilden Tunnelproteine (= Connexon) • Ionen, kleinere Moleküle und elektrische Signale werden übertragen, z.B. zwischen Nervenzellen, Muskelzellen Biomembranen — Zellkontakte: Plasmodesmata Plasmodesmata = Plasmodesmen (pflanzl. Zelle): • plasmatische Verbindungen zwischen benachbarten Pflanzenzellen durch die Zellwand hindurch => symplastisches Kontinuum • jeder Plasmodesmos ist in der Zellwand von Callosemantel umgeben (Callose = 1–>3-Glucan als pflanzl. „Abdichtmaterial“) • Plasmamembranen der benachbarten Zellen gehen ineinander über • Zentralstrang im Plasmodesmos = Desmotubulus = Strukturproteine in Kontakt mit ER Plasmodesmata Biomembranen — Zellkontakte: Plasmodesmata bei Plasmolyse Vakuole Hechtʻsche Fäden = Zell-/Zellverbindungen über Plasmodesmata Zytoplasma Zellwand Zellwand Vorkommen: • bei fast allen Bakterien (nicht bei Mycoplasmen) • Pflanzen • Pilze Nicht bei tierischen Zellen! Chemie, Struktur, Funktion von Zellwänden — Eubakterien Funktion: • Exoskelett, d.h. Stütze und Erhalt des Protoplasten (= Zellinhalt), • Schutz vor äußeren Einflüssen • osmotische Stabilität Morphologische Grundlagen der Zelle — Bakterienzelle Grampositiv vs. gramnegativ Hans Christian Joachim Gram (1853-1938) Grampositiv vs. gramnegativ „Zellwand?“ 1.Anfärben mit Kristallviolett 2.„Auswaschen“ mit Alkohol 3.Gegenfärben mit Fuchsin ⇒gramnegative: rot ⇒grampositive: violett Chemie, Struktur, Funktion von Zellwänden — Eubakterien Beispiele für human-pathogene Eubakterien: Grampositiv Gramnegativ Bacillus anthracis Vibrio cholerae Staphylococcus aureus Salmonella typhi Clostridium botulinum Serratia marcescens Corynebacterium diphtheriae Shigella dysenteriae Mycobacterium tuberculosis Escherichia coli etc. Chemie, Struktur, Funktion von Zellwänden — Eubakterien Chemie und Struktur: Hauptbestand: Mureinschicht = Mureinsacculus = Peptidoglykanschicht 4 HO HO CH2 OH O OH glycosidisches C-Atom 1 OH α -D-Glucose L-Lysin 4 HO HO CH2 OH O OH oder Diaminopimelinsäure (DAP) glycosidisches C-Atom OH 1 β -D-Glucose = MilchsäureEther von NAcetylglucosamin Peptidoglykanschicht Ansatzpunkte für Antibiotika Peptidoglykanschicht als Zielstruktur von Antibiotika Peptidoglykanschicht ist sehr spezifisch für Eubakterien, deshalb ist sie ein wichtiges Ziel für Antibiotika wie • Bacitracin • Bicyclomycin • D-Cycloserin • Fosfomycin • Glykopeptide: Teicoplanin, Ancomycin • Beta-Laktame: Penicillin, Cephalosporine • Carbapeneme • Vancomycin Weltweite Produktion und Verbrauch von Antibiotika 15% 3% 3% 17% 14% 37% 11% Cephalosporine Makrolide Quinolone Penicilline Aminoglykoside Tetracycline Andere Breitspektrum/Breitband-Antibiotikum: wirkt sowohl gegen grampositive als auch gramnegative Bakterien, z.B. Penicillin, Tetracyclin Peptidoglykanschicht als Zielstruktur von Lysozym Antibiotika Gram-positiv vs. Gram-negativ „Zellwand?“ 1.Anfärben mit Kristallviolett 2.„Auswaschen“ mit Alkohol 3.Gegenfärben mit Fuchsin ⇒gramnegative: rot ⇒grampositive: violett Lipopolysaccharid (LPS) O-Antigen (Oberfläche) O-Antigene = Polysaccharide aus Glucose, Galaktose, Rhamnose und z.T. ungewöhnlichen Didesoxyzuckern • in der äußeren Membran gramnegativer Bakterien • bildet hydrophile Schutzschicht, durch die lipophile Moleküle nicht permeieren können • entspricht Endotoxin (v.a. Lipid A), führt zu Fieber und Schock (Endotoxin, wird erst bei Lyse des Bakteriums freigesetzt vs. Exotoxin, das von Bakterium aktiv sezerniert wird = Protein!) Kapsel K-Antigen (Kapsel) • = „Glycocalyx“ um grampositive und gramnegative Bakterien • kann in der Dicke variieren • bildet hydrophile Schutzschicht, schützen vor Austrocknen • bildet Schutz vor Immunsystem
