5. Beschreiben Sie Differenzierungen der apikalen und basolateralen Zelloberfläche! an der Medizinische Hochschule Hannover

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Allgemein

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Kinozilien (Zilien)

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Kinozilien - Aufbau

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Kinozilien - Verankerung

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Kinozilien - Funktion

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Kinozilien - Zilienschlag

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Kinozilien - Vorkommen

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Kinozilien - Primäre Zilien

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Mikrovilli - Aufbau

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Mirkovilli - Funktion

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Mikrovilli - Vorkommen

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Stereozilien

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5. Beschreiben Sie Differenzierungen der apikalen und basolateralen Zelloberfläche!

Allgemein
Die Zellmembran ist an der Bildung folgender Oberflächendifferenzierungen beteiligt:
  • Kibozilien
  • Mikrovilli
  • Stereozilien
  • Mikroplicae
  • invaginationen
  • Caveolae

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Kinozilien (Zilien)
  • Sind bewegliche, feine, haarförmige Zellfortsätze
  • Ca. 5 mikrometer lang (beim Menschen)
-> Spermienschwanz, ein spezielles Kinozilium ist ca. 50 mikrometer lang

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Kinozilien - Aufbau
  • Im inneren der Zilien befindet sich regelhaft angeordnetes System aus Mikrotubuli & assoziierten Proteinen (= Axonema)
  • (Mikro-)Tubuli: Ring aus 9 Doppeltubuli, in der Mitte 2 Einzeltubuli
-> 9 + 2 Muster (universell verbreitete Anordnung)
-> die peripheren Doppeltubuli bestehen aus vollständigem A-Tubulus (13 Untereinheiten) & einem unvollständigen B-Tubulus, der halbmondförmig am A-Tubulus befestigt ist (11 Untereinheiten)
  • Assoziierte Proteine (finden sich an den Doppeltubuli) sorgen für:
1. Zusammenhalt des peripheren Rings (Nexin)
-> Verbindung der Doppelmikrotubuli im Ring)
2. Krafterzeugung des Zilienschlags (Dynein)
3. Kontrolle der Form des Zilienschlags
  • Dynein (wichtigstes der assoziierten Proteine):
- großer Proteinkomplex aus ca. 10 Polipeptidketten
- mit seinem Schwanz ist im A-Tubulus verankert
- Kopf ist im B-Tubulus des (im Uhrzeigersinn) nächstes Doppeltubulus reversibel verankert
- durch Hydrolyse von ATP (dieses ist am Dyneinkopf gebunden) würden die Doppeltubuli eigentlich aneinander vorbeigeleitet, aber da sie durch Nexin mechanisch fest gebunden ist, beugt sich das Axonema => Zilienschlag (es wird somit aus Gleitbewegung eine Beugung des Axonemas)

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Kinozilien - Verankerung
  • Jedes Zilien ist in einem Basalkörper/ Kinetosom verankert
  • Basalkörper sind zylinderförmig und bestehen aus 9 Doppel-Tubuli ohne Zentraltubuli
  • An Basis der Kinetosomen Ansatz von quergestreiften Wurzelbündeln (Centinfilamente)
  • Seitlich befindet sich am Kinetosom ein Mikrotubulus-organisierendes Zentrum
  • Bei Entstehung/Regeneration der Kinozilien wachsen 2 der 3 Dreier-Tubuli aus (der Dritte der Dreier-Tubuli verändert sich nicht)

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Kinozilien - Funktion
  • Fortbewegung (bei Spermien & Einzellern)
  • Transport von Flüssigkeits-/Schleimfilmen durch den Zilienschlag
  • Modifizierte Zilien können auch als Rezeptorstrukturen fungieren (Lichtrezeptoren)
-> haben oft 9 + 0 Muster

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Kinozilien - Zilienschlag
  • 0,1 - 0,2 Sekunden lang
  • Kraftvoller Vorwärtsschlag in gestreckten Zustand (der die Flüssigkeit bewegt) & Rückwärtsschlag, bei dem sich Zilie krümmt & in Ausgangsposition zurückkehrt
-> Transport von Flüssigkeiten oder Schleim

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Kinozilien - Vorkommen
  • Epithel der Atemwege, des Eileiters, der Nebenhoden
  • Ependym (Grenzschicht zwischen Liquor & Nervengewebe)
  • Spermienschwanz (Geißel = besonders lange Kinozilie)

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Kinozilien - Primäre Zilien
  • An Zellen, die keine Kinozilien ausbilden
  • Fingerförmige, unbewegliche Ausstülpungen der Zelloberfläche
  • Wenige Mikrometer lang 
  • Enthalten viele Mikrotubuli; Dynein fehlt aber
  • Oft Proteine mit Rezeptorfunktion
  • Auf Epithelzellen, Neuronen & vielen Bindegewebszellen (Knorpel- & Knochenzellen, Fibeoblasten) vor
-> z.B. auf Tubuluszellen der Niere sind sie Sensoren des Harnflusses

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Mikrovilli - Aufbau
  • 1-2 mikrometer lang, ca. 0,08 mikrometer dick
  • Werden innen von einem Bündel aus 20-30 Aktinfilamenten stabilisiert, die untereinander durch Villin und Fimbrin verbunden sind
  • Sind an der Zellmembran über Myosin I & Calmodulin befestigt
  • Sind im Terminkalender Netz (Schlussleistenkomplex; Spektrin, Myosin II und Intermediärfilamente) verankert
  • Tragen an der Spitze eine gut ausgeprägte Gylkokalyx
  • Strahlen ins apikale Zytoplasma

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Mirkovilli - Funktion
  • Vergrößerung der Zelloberfläche 
-> Erleichterung von Resorption & Ionentransport

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Mikrovilli - Vorkommen
  • Als Bürstensaum auf dem Epithel der resorbierenden Zellen des Dünndarm (Darmepithels) (ca. 3000 Mikrovilli pro Zelle) und der Nierentubuli
-> Bürstensaum = sehr dicht stehende Mikrovilli

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Stereozilien
  • Auf Epithelzellen des Nebenhodengangs:
- dünne & flexible Mikrovilli (Stereovilli)
- bis zu 10 mikrometer lang
- keine Funktion bekannt (sie haben nichts mit Kinozilien zu tun)
  • Auf Sinneszellen des Innenohrs:
- „Sinneshaar“ (-> Anordnung auf Sinneszellen genau festgelegt; Länge variiert in genau abgestufter Art und Weise)
- Kräftige & steife Mikrovilli
- 10-50 mikrometer lang, ca. 0,2 mikrovilli dick
-> ihre Basis ist schlanker als ihr Schaft
- enthalten im Inneren mehr als 100 dicht gepackte Aktinfilamente
- durch Tip-Links miteinander verbunden (dünne Proteinfäden/Filamente)
- durch akustische (mechanische) Reize werden sie an der schlanken Basis gebogen 
-> Erregung der Sinneszellen (da sie aus senkrechter Stellung abgelegt sind)
-> Weiterleitung des akustischen Reizes per Hörnerv ans Gehirn

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