Zytologie 1.

Dr. Attila Magyar06.09.2013

Prüfungsstoff

• A: erster Kapitel des Liebich-Buches: Zytologie (ungefähr 40 Seiten)

• B: meine Zytologie-Diaserie• C: was ich noch an den Vorlesungen zusatzlich erklärt habe

Liebich, HG: Funktionelle Histologie der Haustiere un Vögel, Schattauer, 2009, ISBN 3794526929

oder

2003-Ausgabe: ISBN 3794523113

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.AKurze 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.BKurze 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: NucleolusSER: smooth endoplasmatisches RetikulumGER: raues ERD: Golgi-ApparatM: MitochondriumG: SekretgranulumCe. ZentriolDs: DesmosomL: LysosomPs: PolysomMLB: multilamellärer KörperICS: InterzellulärraumMe: ZellmembranMf: MikrofilamenteMt: MikrotubuliMv: Mikrovilli

Ud

Hepatozyt (Leberzelle), EM-Aufnahme (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 OH-Gruppe (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 OH-Gruppen (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 Oligosaccharid-Nebenketten, 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

Glykokalyx: Kohlenhydratschicht an der Außenseite der Membran.Diese Olygosacchariden sind an Proteinen kovalent gebunden.

Al

extrazellulärer Raumextrazellulärer Raum

Nachweis des Gkykokalyx mit Ruteniumrot (EM)

Phospholipid-Doppelschicht intrazellulärer Raum

Phospholipid-Doppelschicht sieht man jetzt als eine Linie (kléeine Vergrößerung!)

extrazellulärer Raum

intrazellulärer Raum

Bl

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