Zytologie I

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Zytologie 1.
Dr. Attila Magyar
06.09.2013
Prüfungsstoff
• A: erster Kapitel des Liebich-Buches: Zytologie (ungefähr 40
Seiten)
Liebich, HG: Funktionelle Histologie der Haustiere un Vögel,
Schattauer, 2009, ISBN 3794526929
oder
2003-Ausgabe: ISBN 3794523113
• B: meine Zytologie-Diaserie
• C: was ich noch an den Vorlesungen zusatzlich erklärt habe
Allgemeine Begriffe
Allgemeines 1.
• Zytologie: Lehre der Zellen
• Zellen: alle Lebewesen sind aus einer oder mehreren Zellen
aufgebaut
• Zelle: Einheit des Lebens, sie zeigt alle Lebenserscheinungen;
kleinere, einfachere Strukturen (wie eine Organelle, Viren)
leben nicht.
• Lebenserscheinungen: Stoffwechsel (Metabolismus),
Wachstum, Reproduktion und Vererbung, Homeostasis
(innere Milieu konstant zu halten), Antwort auf äussere Reize
(zB: Bewegung) und Adaptation.
Allgemeines 2.
• Aufteilung der Lebewesen: Prokaryoten und Eukaryoten
• Prokaryoten: Bakterien (keine Organellen, nur Ribosomen,
Chromosom: eine zirkuläre DNS)
• Eukaryoten: Einzell-Lebewesen (zB Pantoffeltierchen), Tiere
(Animalia), Pflanze (Plantae) und Pilze (Fungi)
• Eukaryoten: Zellkern mit Kernhülle, Organellen im Zytoplasm
• Pro+Eukaryoten: Zytoplasma wird von außen durch Zellmembran
umgegeben.
• Außerhalb von Zellmembran können noch Schutzschichte liegen
(Zellwand: Bakterien, Pflanze)
• Hauptteilen der tierischen Zelle:
Zellmembran, Zytoplasma, Organellen
Allgemeines 3.
• Aufbau der tierlicher Zelle (von außen nach innen):
-Zellmembran (mit Glykokalyx),
-Zytoplasma, im Zytoplasma sind die Organellen verteilt:
-endoplasmatisches Retikulum, ER, (rau: rER oder glatt: sER),
-Golgi Apparat,
-Mitochondrien,
-Ribosomen,
-Lysosomen,
-Vesikeln (endozytotische, sekretorische, Transport-),
-Zentriol und Zytoskelett,
-Zellkern mit Nukleolus
• Membrangebundene Organelle: sind rot markiert.
Allgemeines 4.
• Aufgabe der Mebranen: Kompartimentalisation: Trennung der
biochemischen/zellulären Vorgänge voneinander;
• Innerhalb einer Organelle ist ein Kompartiment, deren
Zusammensetzung (zB: ionische, Proteine) ist hochgradig
reguliert!
• Übertritt von einem in das andere Kompartiment: unter starker
Kontrolle! (Siehe später: Proteinsortierung oder Kernimport,
Kernexport)
• z.B.: Kompartimente sind:
-extrazellulär versus intrazellulär (zytoplasmatisch)
-intrazellulär versus intranukleär
-intracellulär versus intermembran (siehe: Mitochondrium)
-intermembran versus mitochodriale Matrix
-intrazellulär versus Golgi-Zysterne
-intrazellulär versus ER-Zysterne
Allgemeines 5.A
Kurze Auflistung der Organellenfunktionen
• Zellkern: Vererbung (DNS), Transkription (mRNS),
Ribosomenherstellung (Nukleolus)
• Ribosomen: Proteinsynthese
• rER: Proteinsynthese und posttranslationelle Modifizierungen
• sER: Membranlipid (Phospholipid-) Biosynthese, Steroidsynthese,
Entgiftung, Ca-Speichern
• Golgi Apparat: posttranslationale Modifizierung (Glykosilieren)
und Sortierung der Proteine
• Mitchondrium: Energiegewinn oder ATP-Synthese (oxydatives
Phosphorilierung), Steroidsynthese
Allgemeines 5.B
Kurze Auflistung der Organellenfunktionen
• Lysosomen: Abbau von (extrazellulären und intrazellulären)
Stoffen
• sekretorische Vesikeln: Sekretabgabe durch Exozytose
• Transpotvesikeln: intrazelluläre Stofftransport zwischen
Kompartimenten
• Zytoplasma: metabolische Vorgängen (zB: Glykolyse,
Signalübertragung)
• Zentriol: Organisationszentrum für alle Mikrotubuli
• Zytoskelett: intrazelluläres Gerüst aus fibrillären Proteinen
(Mikrofilamente, intermediäre Filamente und Mikrotubuli) für
zelluläre Gestalt aber auch für Bewegungen
Allgemeines 6.
• Größen:
1 Mikrometer = 1 μm = 10-3 mm,
1 Nanometer = 1 nm = 10-6 mm
• Größe der Zelle: im allgemein zwischen 10 und 50 μm
• Zu Memorisieren:
Erythrozyt (rote Blutzelle) Durchmesser
Säugetieren: Hund (größte): 7,0 μm; Ziege (kleinste): 4 μm,
Mensch: 7,5 μm,
Vögel: Huhn: 12 μm
• Große Zellen: quergestriefte Muskelfaser (eine Zelle):
Durchmesser 10-100 μm, Länge: bis einige bis 10 cm; Betzsche
Pyramidenzelle (Hirnrinde), ihr Axon kann 1 m lang sein.
Allgemeine Aufbau der Zellen
Abkürzungen:
N: Nukleus (Nucleus)
No: Nucleolus
SER: smooth
endoplasmatisches
Retikulum
GER: raues ER
D: Golgi-Apparat
M: Mitochondrium
G: Sekretgranulum
Ce. Zentriol
Ds: Desmosom
L: Lysosom
Ps: Polysom
MLB: multilamellärer
Körper
ICS: Interzellulärraum
Me: Zellmembran
Mf: Mikrofilamente
Mt: Mikrotubuli
Mv: Mikrovilli
Ud
Hepatozyt (Leberzelle), EMAufnahme (TEM)
Ud
Untersuchung der Zelle
•
•
•
•
Mikroskopie: siehe Praktikum
Licht- (LM) und Elektronenmikroskop (EM)
EM: Transmissions-EM (TEM), Scanning EM (SEM)
Vergrößerungsvermögen:
bis ~ 1400x (LM),
über 100.000x (EM)
• Auflösevermögen: 0,2 μm (LM), 0,2 nm (EM)
• Vorbereitung der Geweben für Mikroskopie: Histotechnik oder
Mikrotechnik (Fixieren, Einbetten, usw.: siehe Histologie, 1.
Vorlesung)
Chemie der Zelle 1.
• Wasser
• Ionen: Na+, K+, Cl-, HCO3-, Ca2+ (Ionenmilieu, Membranpotenzial,
aktives Transport, Erregbarkeit)
• organische Verbindungen:
-kleine organische Moleküle (Komponente des Stoffwechsels)
-Lipide (neutrale Lipide, Steroide, Phospholipide)
-Peptide und Proteine: Polymere aus Aminosäuren
-Kohlenhydrate:
-Monosaccharide (zB: Glukose, Galactose)
-Oligosaccharide (Polymere aus einigen-bis einigen zehnten
Monosacchariden)
-Polysaccharide (Polymere aus einigen hundert-bis einigen
tausenden Monosacchariden: Glykogen, GAG)
Chemie der Zelle 2.
• Nukleinsäure: Polymere aus Nukleotiden; DNS oder RNS
Proteine 1.
• Peptid: Polymer aus max. 20 Aminosäuren (AS)
• Protein: Polymer aus mehr als 20 AS
• Aminosäure: Karboxylgruppe, Amonogruppe, alpha C-Atom, R(Rest-) Gruppe
• 20 unterschiedliche AS (plus noch einige, seltene)
• AS-Typen:
-Apolare AS (zB: Glyzin),
-Polare (zB: Tyrosin),
-positiv geladene AS (zB: Lysin),
-negativ geladene AS (zB: Glutaminsäure)
• Polymerisation: Peptidbindung (Kondensationsreaktion, Wasser
tritt aus)
• Lineare (NICHT verzweigende) Polymere!
Proteine 2.
• Proteinstruktur: mehrere Stufen
-Primärstruktur: AS-Sequenz, sie ist entscheidend!!!
Amino- (N-) terminales,
Karboxy- (C-) terminales Ende
-Sekundärstruktur (später, Biochemie):
a-Helix,
b-Faltblatt
-Tertiärstruktur: endgültige 3D Struktur der Proteinkette
Kohlenhdraten 1.
• Monosacchariden: 3,4,5 oder 6 Kohlenstoffatomen (Triosen
Tetrosen, Pentosen, Hexosen); alle C-Atom enthält auch eine OHGruppe (sehr hydrophyle Verbindungen)
• In wäßriger Lösung die lineare Monosacchariden schließen sich in
Ringe (zB: Pentosen in fünfer Ringe, Hexosen in sechser Ringe), wo
an einer Ecke immer ein O-Atom ist:
Al
Kohlenhdraten 2.
• In einer Gruppe der Monosacchariden (zB: Hexosen) sind
mehrere Mitglieder dankbar der Konformation (Stellung) der OHGruppen (zB: Glukose, Galaktose, usw.)
• Oligosacchariden bilden spezifische Kette, die kovalent an
Proteinen, Lipiden binden werden. Ihre Spezifizität liegt Sequenz
der Monosacchariden. Sie auch verzweigen (im Gegensatz zu
Proteinen)! (Siehe die Skizze beimGlykokalyx!)
• Nur die Proteine (und Lipide) bekommen OligosaccharidNebenketten, die im extrazellulären Raum sind.
• Polysacchariden: Strukturmolekülen (GAGs, Hialuronsäure für
extrazelluläre Matrix) oder Speicherstoffen (Glykogen aus
Glukose-Monomeren)
Allgemeine Aufbau der
Membranen
Allgemeines
• Phospholipid-Doppelschicht aus amphipathischen
Lipidmolekülen
• hydrophob-innen; hydrophyl-beide Außenseite
• Dicke: 8-10 nm
• Flüssiges Mosaik Modell, laterale Diffusion
• Zusammensetzung:
-LIPIDE:
1.Phospholipide (Glyzerin, Fettsäuren, Phosphate,
kleine geladene organische Moleküle),
2. Kolesterin (Sterangerüst)
-PROTEINE: („Membranproteine”): Transmembran oder
periphere
• prozentuelle Zusammensetzung: variiert hochgradig, aber als
Faustregel: 50% Protein, 25% PL, 25% Cholesterin
Zellmembran
Rö
Phospholipid
Doppelschicht
Integriertes
Membranprotein
Rö
Glykokalix
Al
Glykokalyx: Kohlenhydratschicht an der Außenseite der Membran.
Diese Olygosacchariden sind an Proteinen kovalent gebunden.
extrazellulärerRaum
Raum
extrazellulärer
Phospholipid-Doppelschicht
intrazellulärer Raum
extrazellulärer Raum
Phospholipid-Doppelschicht
sieht man jetzt als eine Linie
(kléeine Vergrößerung!)
Bl
intrazellulärer Raum
Nachweis des Gkykokalyx mit Ruteniumrot (EM)
Quellen
• Rö: Röhlich, Pál: Szövettan (Histologie), Semmelweis Kiadó, 2006
• BL: Bloom and Fawcett: A textbook of Histology, Chapman and Hall, 1994
• Al: B. Alberts, et al: Lehrbuch der Molekularen Zellbiologie, Wiley-VCH,
2005, oder Molecular Biology of the Cell, Garland, 2007
• Ud: J. Ude und M. Koch: Die Zelle, Fischer, Jena 1982
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