Biomembranen — Zellkontakte (adhesive junction, tight...

Biomembranen — Zellkontakte (adhesive junction, tight junction, gap junction,

Plasmodesmata)Zellkontakte:• dienen der mechanischen Fixierung der Zellen => Gewebestabilisie-rung: 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

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: tight junction

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

Plasmo-desmata

Biomembranen — Zellkontakte:Plasmodesmata bei Plasmolyse

Zellwand

Vakuole

ZytoplasmaHechtʻsche Fäden = Zell-/Zellverbindungen über Plasmodesmata

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

1.Anfärben mit Kristallviolett2.„Auswaschen“ mit Alkohol3.Gegenfärben mit Fuchsin

⇒gramnegative: rot⇒grampositive: violett

„Zellwand?“

Chemie, Struktur, Funktion von Zellwänden — Eubakterien

Beispiele für human-pathogene Eubakterien:

Grampositiv GramnegativBacillus anthracis Vibrio choleraeStaphylococcus aureus Salmonella typhiClostridium botulinum Serratia marcescensCorynebacterium diphtheriae Shigella dysenteriaeMycobacterium tuberculosis Escherichia coli etc.

Chemie, Struktur, Funktion von Zellwänden — Eubakterien

OCH2OHHO

HOOH

OH

glycosidisches C-Atom

α-D-Glucose

1

4

OCH2OHHO

HOOH

OH

glycosidisches C-Atom

β-D-Glucose1

4

Chemie und Struktur:

Hauptbestand: Mureinschicht = Mureinsacculus = Peptidoglykanschicht

= Milchsäure- Ether von N-Acetyl-glucosamin

L-Lysin oder Diaminopimelin-säure (DAP)

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

37%

11%14%

17%3%3%

15%CephalosporineMakrolideQuinolonePenicillineAminoglykosideTetracyclineAndere

Breitspektrum/Breitband-Antibiotikum: wirkt sowohl gegen grampositive als auch gramnegative Bakterien, z.B. Penicillin, Tetracyclin

Peptidoglykanschicht als Zielstruktur von AntibiotikaLysozym

Gram-positiv vs. Gram-negativ

1.Anfärben mit Kristallviolett2.„Auswaschen“ mit Alkohol3.Gegenfärben mit Fuchsin

⇒gramnegative: rot⇒grampositive: violett

„Zellwand?“

Lipopolysaccharid (LPS)

O-Antigen(Oberfläche)

• 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!)

O-Antigene = Polysaccharide aus Glucose, Galaktose, Rhamnose und z.T. ungewöhnlichen Didesoxyzuckern

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