VorlesungBiologie für Mediziner

Dr. Dieter SedlmeierLIMES – Institut

Carl-Troll-Str. 31, R. 204 sedlmeier@uni-bonn.de

Orco81

Aufrechtes Lichtmikroskop

Auflösung,Vergrößerung

http://micro.magnet.fsu.edu/primer/java/scienceopticsu/magnify/

Kontrast

Normales Hellfeld

Phasenkontrast

Differential-InterferenzKontrast (Nomarski)

Dunkelfeld

Nieren-Zellen

Zellkerne rot gefärbt

Fluoreszenz

Fluoreszenzmikroskop

Grün: Microtubuli

Blau: DNA

Rot: Centromeren

Mitotische Spindelin Dreifach-Fluoreszenz

Confocal-Laserscanning- Mikroskop

Confocal-Laserscanning- Mikroskop

Drosophila-EmbryoGastrula-Stadium

Actin (Cytoskelett)-Fasern (A)Konventionelles M.(B) Confocal-M.

3-D Rekonstruktion einesPollenkorns

Elektronenmikroskop

Fixative in der Elektronenmikroskopie

Dünnschnitt-Microtom

Immunogold-Markierung spezifischer Proteine in der EM

EM-Ansichten können zu 3D-Rekonstruktionen vongroßen Molekülkomplexen

kombiniert werden

Hepatitis-B-Virus: 3D-Rekonstruktion

Kontrastverstärkungstechniken in der Transmissionselektronen-mikroskopie

Rasterelektronenmikroskop(Scanning-Electron-Microscope)

Weizenblüte in derEntwicklung

Stereocilien

(Ochsenfrosch,Innenohr)

• Membranstruktur

Aufbau von biologischen Membranen

Amphipatische Lipide bilden Doppelschichten in Wasser

Anordnung der Moleküle in Wasser ist von zweierlei Prinzipienabhängig: 1. Geometrie der Moleküle2. Minimierter Wasserkontakt der lipophilen Region

Lipidmoleküle in Doppelschichten sind durch hohe Beweglichkeit gekennzeichnet

Der Anteil ungesättigter Fettsäuren reguliert die Dichte(und den Schmelzpunkt)!

von Zell-Membranen

Cholesterin(Cholesterol)

Glycerophospholipide

Sphingolipide (Ceramide)

Glycosphingolipide

Phosphatidyl-ethanolamin

Phosphatidyl-Serin Sphingomyelin

Phosphatidyl-cholin

Glycosphingolipide

Verteilung von verschiedenen Lipiden in Membranen ist nicht symmetrisch

Zusammenfassung• Biologische Membranen bestehen aus einer Doppelschicht von

Lipidmolekülen, in die Membranproteine eingelagert sind.• Diese Lipidschichten sind flüssig, sodaß die Lipidmoleküle sich sehr

rasch in ihrem Monolayer bewegen können.• Lipidmoleküle der Membran sind amphipathisch.• Phospholipide sind am zahlreichsten vertreten.• In Wasser lagern sich diese Lipide spontan zu Doppelschichten

zusammen.• Die drei Hauptgruppen von Lipiden in Membranen sind:

Phospholipide, Cholesterin und Glycolipide.• Die Lipidzusammensetzung der äußeren und inneren Schicht ist

unterschiedlich, woraus unterschiedliche Aufgaben für die beiden Schichten resultieren.

Anordnungen von Membranproteinen

+

Membranproteine

β-Faltblatt

antiparallel

parallel

Beta-Sheet(Beta-Faltblatt)

Fluid-Mosaik-Modell der Zellmembranstruktur

Proteinverteilung in Membranen kann unsymmetrisch sein

Erythrozyten

Membranproteine• Während die Lipiddoppelschicht in erster Linie die Basisstruktur der

Membran bestimmt, sind die Proteine für die meisten Membranfunktionen verantwortlich (Rezeptoren, Enzyme, Transportproteine etc.)

• Membranproteine können als integrale Proteine (Transmembranproteine) oder in Membran-assozierter Form vorliegen.

• Transmembranproteine liegen häufig in Form von a-Helices oder b-Faltblatt-Strukturen vor.

• Membranproteine können sich schnell in den Lipidschichten bewegen, allerdings gibt es eine Reihe von Mechanismen, die dies wieder einschränken.