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Biologie der Zellen und Gewebe (Fach) / Zellverbindungen (Lektion)
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- Arten von Bindungen • tierische Zellen: -Zell-Zell Verbindungen -Zell-Matrix Verbindungen -extrazelluläre Matrix (ECM) • pflanzliche Zellen: Zellwand
- Adherens Verbindungen -Desmosomen(Macula adherens) -zonula adherens(Adhäsionsgürtel) -Hemidesmosomen -Fokalkontakte
- Occludierende Verbindungen -Tight Junctions(zonula occludens) -septate junctions ⌊nur bei Invertebraten⌉
- Kanal-bildende Verbindungen -gap junctions -Plasmodesmata(->Pflanzen)
- Adherensbindungen: Hauptfunktion Desmosomen, Zonula adheren: mechanischer Zusammenhalt Hemidesmosomen, Fokalkontakte: Verbindung zur extrazellurären Matrix
- Occludierende Verbindungen: Hauptfunktion Diffusionsbarriere
- Kanal-bildende Verbindungen: Hauptaufgabe Kommunikation
- assoziiertes Zytoskelettsystem Desmosomen-Intermediärfilamente Zonula adherens-Mikrofilamente Hemidesmosomen-Intermediärfilamente Fokalkontakte-Mikrofilamente ___________________ Tight junctions-Mikrofilamente ___________________ Plasmodesmata-ER
- Tight Junction Proteine Occludin; Claudin-1 -Occludin: 521 Aminosäuren, Claudin-1: 211 Aminosäuren -integrale Membranproteine mit je 4 Membranpassagen -2 extrazelluläre Loops -(ausgedehnte) zytosolische Domänen => Interaktion der Loops verschließt Zelle (homophile Interaktio, Ca2+ abhängig)
- Funktionen der Tight junctions 1) Barrierefunktion - keine interzelluläre (parazelluläre) Diffusion ⇒Abdichtung von Epithelgeweben 2) Zaunfunktion - keine laterale Diffusion der integralen Membranproteine zwischen apikaler und basolateraler Region ⇒Etablierung von Zell- und Gewebepolarität
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- Funktion adhäsiver Zell-Zell Kontakte mechanische Verknüpfuing und Stabiliesierung von Zell-Verbänden und Geweben
- Cadherine verbinden Nachbarzellen - in Desmosomen und Zonulae adhaerentes - integrale Membranproteine - Ca2+ -abhängige, homophile Interaktion - Verbindung mit Zytoskelett über zytosolische Adapterproteine
- Intermediärfilamente • Intermediärfilamente findet man – im Zytoplasma fast aller Zellen von Chordaten, – als Kernlamina zumindest aller tierischen Zellen • Alle Intermediärfilamente haben die gleiche Struktur im EM: ca. 10 nm Durchmesser. • Hauptaufgabe: bilden ein Gerüst, das vor allem mechanischer Beanspruchung widerstehen soll
- Zusammensetzung Intermediärfilamente nicht so einheitlich wie bei Mikrotubuli und Mikrofilamenten: beim Menschen gibt es ~ 50 Gene, die Gewebs- und Entwicklungsstadien-spezifisch exprimiert werden! • saure + basische Keratine: Epithelien • Neurofilamente: Neuronen • Desmin, GFAP, Vimentin: Muskel,Glia, Bindegewebe • Lamine: Kernhülle • Nestin: Neuroepithelien
- Besonderheiten der Intermediärfilamente im vergleich zu MT und MF -keine Polarität -keine Bewegungsvorgänge oder Motorproteine bekannt
- Zelluläre Funktion ´von Mikrofilamenten Die Aufklärung der zellulären Funktion der Intermediärfilamente gelang hauptsächlich über bestimmte Erbkrankheiten: • Defekte in Keratin-Genen: "Epidermolysis bullosa simplex" (EBS) • Defekte im Desmin-Gen: Herz- und Muskelkrankheiten • Defekte in Neurofilament-Protein Genen: Nervenschädigungen • Defekte in Proteinen der Kernlamina: Muskelschwund etc.
- Gap junctions Funktion: • metabolische Kopplung • elektrische Kopplung Wichtig: Regulierbarkeit! Vorkommen: Leber, Herzmuskel, Oocyten, Neuronen, ...
- Gap junctions Aufbau -werden durch Connexone gebildet -6Connexine bilden ein Connexon Zellen -die Connexone benachbarter Zellen bilden einen Kanal - Porengröße: 1.5 nm - permeabel für Moleküle < 1000 Da (Aminosäuren, Zucker, cAMP) - Regulation durch Calcium-Ionen Geöffnet - Ca2+ niedrig (1µM) Geschlossen - Ca2+ hoch (1mM)