Physiologie at TU Dresden

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Zytoskelett

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Mikrofilamente

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Intermediärfilamente
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Zytoplasma

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Zellkern

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Ribosomen

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Endoplasmatisches Retikulum
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Golgi-Apparat

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Lysosom

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Peroxisomen 

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Mitochondrien
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Physiologie

Zytoskelett

= Maschenwerk aus Proteinfilamenten, das sich durch gesamte Zytoplasma erstreckt

  • mechan. Festigung der Zelle & Stabilität der Zelle
  • Aufrechterhaltung der Zellgestalt
  • Muskelkontraktion
  • Zellmotilität (Ortsveränderungen der ganzen Zelle, begrenzte Bewegungen einzelner Zellbereiche)
  • Verankerung und Schienen der Organellen
  • Chromosomenbewegung während Zellteilung  
  • dazu gehören:
    • Mikrotubuli
    • Mikrofilamente
    • Intermediärfilamente

Physiologie

Mikrofilamente

= Zytoskelettfilamente, die der mechanischen Stabilisierung der Plasmamembran dienen

= Filamente: Spektrin, Dystrophin + Aktin

--> Aktin = Hauptprotein der Mikrofilamente, deshalb oft Aktinfilamente genannt

  • Aktin:
    • kommt als globuläres, monomäres G-Protein, das ein ATP gebunden hat und als filamentöses, polymeres F-Aktin (Polymer aus G-Aktin) vor
    • Zellfortbewegung
    • Stabilisierung von Zellen + Oberflächenstrukturen (zB Stereozilien, Mikrovilli)
  • Spektrin:
    • am Zytoskelett der Erythrozyten beteiligt
    • Stabilisierung Membran durch Ausbildung eines verzweigten Netzwerks
  • Dystrophin:
    • v.a. in Skelettmuskulatur (Sarkolemm)
    • verknüpft Basalmembran mit Zytoskelett
  • flexibel
  • In Milrovilli und Stereozilien

Physiologie

Intermediärfilamente

= mit Durchmesser von 0,008 - 0,01 Mykrometer zweitdickste Gruppe der Zytoskelettfasern & liegen zwischen Myosin - & Aktinfilamente

  • lagern sich aus monomeren Proteinen (Intermediärfilamentproteine) zu polymeren Faserproteinen (seilartige Fasern) zusammen, die stark zellspezifisch sind
  • Funktion: 
    • sind stabilste Komponente des Zytoskeletts + bilden Stützgerüst für Zelle (Zellgestalt!)
    • v.a. sehr oft in Zellen, die mechan. stark beansprucht sind
    • Binden im Epithel an Desmosomen - Zell - Zell - Kontakte
    • Schienung Organelle
    • Bildung Kernlamina
  • zu den Intermediärfilamenten gehören zB:
    • Desmin
    • Vimentin
    • GFAP
    • Keratine
    • Peripherin
    • Synemin
    • Nestin
    • Lamin

Physiologie

Zytoplasma

= neben Zellmembran zweiter Hauptbestandteil einer Zelle

  • besteht aus Zytosol und Zytoskelett und enthält Zellorganellen (Pigmentgranula od. auch Kompartimente)
  • Zytosol = flüssige Bestandteil inkl. chem. Substanzen wie Wasser, Proteine, Lipide, RNAs, KH, Ionen + Enzyme
  • feste Bestandteil = Zytoskelett
  • Zytoplasma umgibt Zellkompartimente / Organellen 
    • Zellkern
    • Mitochondiren
    • ER
    • Golgi-Apparat
    • Lysosomen
    • Peroxisomen


Physiologie

Zellkern

= Nucleus

  • Bestandteil aller eukaryotischen Zellen
  • enthält Erbgut, die DNA
  • von Doppelmembran umgeben, deren perinukleärer Raum in das Lumen des ER übergeht
  • besitzt Kernporen, die Durchtritt von Molekülen wie RNA + Proteinen kontrollieren


Physiologie

Ribosomen

= Proteinfabrik der Zelle

  • dienen der Translation, bei der Nucleotidsequenz der mRNA in AS-Sequenz eines Proteins übertragen wird 
    • (Proteinbiosynthese: Produktion Proteine aus AS im Auftrag der vom Zellkern produzierten mRNA)
  • membranlose Zellorganelle
  • in Pro - & Eukaryoten
  • Zusammensetzung aus großer + kleiner UE, von denen jede aus rRNA-Molekülen + Proteinen besteht
  • kommen frei im Zytosol und zT auf rER vor
  • im Zytoplasma im Allg. mehrere Ribosomen an ein mRNA-Molekül gebunden + bilden sog. Polysom
  • Ribosomen auf rER synthetisieren direkt in das Lumen des rER

Physiologie

Endoplasmatisches Retikulum

= vesikuläres + tubuläres Membransystem, das ges. Zelle durchzieht

  • bildet Lamellen, Zisternen + Tubuli, die die Zelle kompartimentieren
  • äußere Membran der Kernhülle geht in ER über, sodass Raum zwischen innerer + äußerer Membran des Zellkerns direkte Verbindung zum ER-Lumen hat
  • Unterscheidung des ER in rER + gER, die sich funktionell unterscheiden:
    • rER = granuläres ER
      • mit Ribosomen besetzt
      • Ort der Synthese von Membranproteinen, Exportproteinen, Proteinen des ER, des Golgi-Apparats + Lysosomen
      • Ort der posttranslat. Modifikation von Proteinen
    • gER = sER = agrunuläres ER
      • frei von Ribosomen
      • Synthese Lipide (zB Cholesterin, Phospholipide) + Lipoproteine
      • Synthese Steroidhormone (Sexualhormone, NNR-Hormone)
      • Umwandlung tox. Substanzen durch Abkopplung wasserlösl. Gruppen (Entgiftungsfkt., Biotransformation)
      • in quergestreifter Muskulatur = Ca-Speicher (sarkoplasm. Retikulum)

Physiologie

Golgi-Apparat

= dynam. Membransysten aus Stapeln abgeflachter Zisternen, die von Vesikeln umgeben sind

  • einzelner Membranstapel + Vesikel = Diktyosom
  • dem ER zugewandte konvexe Seite = Regenerations - od. Bildungsseite = Cis-Seite
  • vom ER abgewandte konkave Seite = Sekretions - od. Reifungsseite = trans-Seite
  • Cis-Golgi-Netzwerk:
    • dem ER zugewandt
    • mit ihm verschmelzen Vesikel des ER
  • cis - & trans - Golgi über kleine Zisternen + Vesikel miteinander verbunden
  • Funktion:
    • 'Post in Zelle'
    • Transport von Proteinen + Lipiden 
    • sortiert Stoffe die vom ER kommen und verteilt Proteine und Lipide in Zelle
    • Fortführen der im ER begonnenen Modifikation von Proteinen + Lipiden
    • O-Glykolysierung von Glykoproteinen
    • Bildung Lipidmembran für Sekretvesikel 

Physiologie

Lysosom

= kugelige Zellorganelle, die als 'Recycling-Anlage' der Zelle dienen

  • entstehen als primäre Lysosomen aus rER + Golgi-Apparat & enthalten Enzyme, die sowohl zelleigene als auch durch Endozytose aufgenommene Makromoleküle spalten
  • bei Verschmelzung primärer Lysosomen mit Endosomen (Stoffe, die abzubauende Moleküle enthalten) od. Phagosomen (aus Makrophagen) entstehen sekundäre Lysosomen
  • das Innere besitzt sauren pH-Wert, damit Hydrolasen optimal arbeiten können (daher saure Hydrolasen)
  • Abbauprodukte ad Zytoplasma zum weiteren Abbau
  • Aufbau saures Milieu mit Protonenpumpen
  • Saure Hydrolase zerstört phagozytierte Stoffe

Physiologie

Peroxisomen 

= kugelige Organelle, die durch Abschnürung aus spezialisiertem gER entstehen

  • nehmen Proteine über Zytoplasma aktiv auf + bauen diese m.H. Enzyme, den Oxidasen + Katalasen, ab (Zerstörung phagozytierter Substanzen mH Peroxidasen via Oxidation)
  • beteiligt am FS-Stoffwechsel
  • Synthese von Plasmalogenen (Etherlipide)
  • wenn Oxidasen FS abbauen, entsteht Wasserstoffperoxid (Zellgift), das von Katalase beseitigt wird (Peroxidasen werden durch Enzym Katalase im Körper zu Wasser umgewandelt zum Schutz körpereigener Stoffe )
  • häufiges Vorkommen in Leber

Physiologie

Mitochondrien

= Kraftwerk der Zelle

  • Aufbau:
    • umgeben von Doppelmembran (innere + äußere Membran)
    • zwischen Membranen Intermembranraum
    • im inneren Matrix
    • innere Membran bildet leisten - od. röhrenförmige Einstülpungen, die weit in Matrix reichen
    • Matrixraum enthält Proteine (v.a. Enzyme), Lipide, ringförmige DNA-Moleküle + Ribosomen)
  • Funktion:
    • Kraftwerk der Zelle --> Hauptaufgabe = ATP-Synthese
    • Ort zahlreicher biochem. Prozesse
      • CC
      • oxidative Phosphorylierung
      • FS-Oxidation
      • teilweise Gluconeogenese

Physiologie

Was gehört zu den Atemantrieben?

  • willkürliche Ventilation
  • Muskelarbeit
  • Chemorezeptoren

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