Zytologie 1. Dr. Attila Magyar 06.09.2013

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.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), 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

Nachweis des Gkykokalyx mit Ruteniumrot (EM) Bl Phospholipid-Doppelschicht intrazellulärer Raum Phospholipid-Doppelschicht sieht man jetzt als eine Linie (kléeine Vergrößerung!) extrazellulärer Raum extrazellulärer Raum extrazellulärer Raum Nachweis des Gkykokalyx mit Ruteniumrot (EM) 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