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Zellbiologie Kursübungen (Subject) / Mikroskop (Lesson)
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- tierische Zellen sind meist farblos und durchscheinend meist winzig (20-100µm)
- Kursmikroskope (3Linsensysteme) Abbildender Strahlengang aus: Okkular, Objektiv, Kreuztisch Beleuchtender Strahlengang aus: Kondensor, Grob-/ Feintrieb (Scharfstellen),Lichtschalter
- 1. Linsensystem die Objektive ∞/ 0,17 (Deckglasdicke) ACHRO (Linsenqualität) 40x (Vergrößerungsfaktor)/0.65 (Numerische Aperatur)
- Bildentstehung am Objektiv vergrößertes, auf dem Kopf stehendes Bild (Zwischenbild) Bild ist reel (d.h. projezierbar) Prinzip des Diaprokjektors
- 2. Linsensystem- die Okulare Vergrößerungsfaktor Tubuslänge Dioptrienausgleich
- Bildentstehung Okular - vergrößertes Bild (des Zwischenbilds) - Bild ist „virtuell“, d.h. nicht projizierbar- Bildentstehung nach dem Lupen-Prinzip
- Gesamtvergrößerung Objektivvergrößerungx Okularvergrößerung
- Das Mikroskop Werkzeug der Vergrößerung oder präziser Werkzeug der optischen Auflösung Optische Auflösung = Minimaler Abstand zwischen 2 Punkten der ihre separate Wahrnehmung noch zulässt Oder: Wie dicht dürfen 2 Strukturen beieinander liegen, um noch als solche identifizierbar zu sein
- Limitierung der optischen Auflösung Eine Strahlung kann nicht eingesetzt werden, um Strukturen aufzulösen, die kleiner als ihre Wellenlänge sind (fundamentale Limitierung aller Mikroskope) Kleinere Strukturen erzeugen Beugungsphänomene und erscheinen daher verschwommen
- Optische Auflösung einer Linse Auflösung (d)= λ /2n sinα λ= Wellenlänge der verwendeten Strahlung (Licht: 450-750nm) 2n sinα= Numerische Aperatur
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- Wie kann man optische Auflösung des Lichtmikroskops optimieren? Minimierung der Wellenlänge λ auf 450nm (violettes Licht) Maximierung der Numerischen Apertur 2n sinα
- Die numerische Apertur n: Brechungsindex zwischen Präperat und Objektiv α: halber Öffnungswinkel des einfallenden Lichts am Objektiv
- Maximierung der numerischen Apertur durch Vergrößerung des Winkels α durch Verwendung von Objektiven mit geringem Arbeitsabstand (Objektiv mit größerem Öffnungswinkel) αMax= ca.70° durch Verwendung von Medien höherer Brachkraft zwischen Präperat und Objektiv: Immersionsöle: nmax=1,5
- 3. Linsensystem (Kondensor) beleuchtender Strahlengang optimale Ausleuchtung des Präperats durch Apertur Blende, Kondensor Zentrierung, Leuchtfeld Blende, Kondensor Höhenverstellung
- Köhlern Leuchtfeld Blende schließen Rand der Blende (Kondensor-Höhenverstellung) Blende zentrieren (Kondensor Zentrierung) Leuchtfeldblende nur soweit öffnen, bis Lichtkreis gerade verschwindet Regulation der Helligkeit:richtige Position entscheidet über optimalen Kontrast, zu hell: Kontrast geht verloren
- Zellbiologie epithelialer Gewebe Organismus⇒ Organe ⇒ Gewebe (Bindegewebe, Muskelgewebe, Nervengewebe, Epithelgewebe) ⇒Zelle
- Epithelgewebe Drüsenepithel Sinnesepithel Oberflächenepithel
- Oberflächenepithelien Bedeckung der Hautoberfläche = Haut (Oberhaut/Epidermis) Auskleidung von inneren Hohlräumen = Lungenepithel/ Darmepithel Schutz/ Barrierefunktion: mechanisch (Schleimhaut/Hornschicht), biologisch (Tight Junctions) Transportfunktion: resorbierend (Stoffaufnahme)/ absorbierend (Stoffabgabe)
- Epithelgewebe flächiger Aufbau polare Organisation ( apikal/ basal/lateral) enge Interzellular-Räume/ kaum extrazelluläre Matrix enge Zell-Zell Kontakte sind über Basalmembranen mit Bindegewebe verbunden
- Epithelgewebe sind über Basalmembran mit Bindegewebe verbunden Bindegewebe (wenige Zellen, überwigend extrazelluläre Matrix) besteht aus: Kollagenfasern Blutgefäßen Immunzellen Fibroblasten
- Tight Junctions (Zonula occludens) Aufbau Die wichtigsten bisher bekannten Membranproteine der Tight Junctions sind die Familie der Claudine sowie das Occludin. Diese integralen Membranproteine sind netzförmig angeordnet und bringen die Membranen zweier Zellen in einer Art Kopf-an-Kopf-Kontakt direkt aneinander. Sie bilden wässrige Poren, die selektiv bestimmte Ionen und Moleküle hindurchlassen, während andere zurückgehalten werden. Die Spezifität der Diffusionbarriere wird dabei durch die unterschiedliche Zusammensetzung der Claudine den jeweiligen Anforderungen, die das Epithel erfüllen muss, angepasst. Claudine und Occludine assoziieren mit intrazellulären Membranproteinen, ZO-Proteine nach der Zonula Occludens benannt, welche die Verbindung mit dem Aktin-Cytoskelett herstellen.
- Tight Junctions beteiligte Proteine Occludin/ Claudin1 integrale Membranproteine mit je 4 Membranpassagen 2 extrazelluläre Loops ausgedehnte cytosolische Domäne
- Interaktion der Loops verschweißt Zelle Ca2+ abhängig homophile Interaktion Linker Proteine verbinden Cludine/Occludine mit dem Actin-Cytoskelett
- Funktion der Tight Junctions Barriere Funktion: keine interzelluläre Diffusion⇒ Abdichtung von Epithelgeweben Zaunfunktion: keine laterale Diffusion der integralen Membranproteine zwischen apikalen und basalen Regionen⇒ Etablierung von Zell und Gewebepolarität
- Adhäsive Zell-Zell Kontakte Zonula adherens: = adhesion belt= Gürteldesmosom Desomosomen= macula adherens= Punktdesmosomen
- Adhäsive Zellkontakte cytosolische Fasern (Intermediär- oder Mikrofilamente) Plasmamembran cytosolisch verdickt (cytosolischer Plaque) Strukturen im Interzellularraum
- Cadherine verbinden Nachbarzellen in Desmosomen und zonulae adhaerentes integrale Membranproteine Ca2+ abhängige homophile Interaktion Verbindung mit Cytoskelett über cytosolische Linkerproteine