Biologie für Mediziner WS 2007/08

Transkript

1 Biologie für Mediziner WS 2007/08 Teil Allgemeine Genetik Prof. Dr. Uwe Homberg Fachbereich Biologie Tierphysiologie Karl von Frisch Str. 8 homberg@staff.uni-marburg.de

2 Biologie für Mediziner WS 2007/08 Teil Allgemeine Genetik, Prof. Dr. Uwe Homberg 1. Endozytose 2. Lysosomen 3. Zellkern, Chromosomen 4. Struktur und Funktion der DNA, Replikation 5. Zellzyklus und Zellteilung (Mitose) 6. Reifeteilung (Meiose) 7. Zellkommunikation 8. Signalmoleküle, Rezeptoren 9. Signalantwort 10. Apoptose, Nekrose Folien zum download:

3 Biologie für Mediziner WS 2007/08 Praktikum (Parallelkurse) Prof. Dr. Uwe Homberg FB Biologie, Lahnberge, Karl-von-Frisch Str. 8 Großer Zoologischer Kurssaal, Raum Prof. Dr. Mörschel: Lichtmikroskop, Vakuolen, Blutausstrich mit Malariaerregern PD. Dr. Schachtner: Mitose/Meiose PD Dr. Schachtner: Sinneswahrnehmung, Signaltransduktion

4 Biologie für Mediziner WS 2007/08 Teil Allgemeine Genetik, Prof. Dr. Uwe Homberg 1. Endozytose 2. Lysosomen 3. Zellkern, Chromosomen 4. Struktur und Funktion der DNA, Replikation 5. Zellzyklus und Zellteilung (Mitose) 6. Reifeteilung (Meiose) 7. Zellkommunikation 8. Signalmoleküle, Rezeptoren 9. Signalantwort 10. Apoptose, Nekrose Folien zum download:

5 Endozytose Aufnahme von Material, durch Einsenkung und Abschnürung der Zellmembran Bildung von Vesikeln Pinozytose: Aufnahme löslicher, flüssiger Stoffe; trinken (Makromoleküle, Proteine, Lipoproteine) Endosom Clathrin/Rezeptor-vermittelte Endozytose Caveolae-vermittelte Endozytose Clathrin/Caveolae unabhängige Endozytose Phagozytose: feste Substanzen; essen Phagosom (Partikel > 0,5 µm, Bakterien, Zelltrümmer)

6 Endozytosewege Alberts et al. (2004) Molekularbiologie der Zelle

7 Clathrin/Rezeptor-vermittelte Endozytose Lodish et al Molecular Cell Biology

8 Tansportvesikel erhalten einen Coat Alberts et al. (2004) Molekularbioloige der Zelle

9 Bildung Clathrin-beschichteter Vesikel Coated pits Coated vesicles Aufnahme von Lipoproteinpartikel zur Dotterbildung in Hühneroozyte Perry and Gilbert (1979) J Cell Science 39:257

10 Clathrin Triskelion Clathrin-umhüllte Vesikel

11 Elektronenmikroskopie: Clathrin beschichtete Vesikel an Innenseite von Fibroblasten

12 Bildung der Clathrinhülle, Abknospung Alberts et al. (2004) Molekularbiologie der Zelle

13 Funktion des Dynamins Alberts et al. (2004) Molekularbiologie der Zelle Drosophila Mutante shibire

14 Bildung der Clathrinhülle, Abknospung, Zerfall durch Uncoating ATPase (Chaperonprotein der hsp70 Familie) Recycling von Clathrin Alberts et al. (2004) Molekularbiologie der Zelle

15 Endozytose Lodish et al Molecular Cell Biology

16 Lysosom Abbau von aufgenommenem Material extrazellulärer oder intrazellulärer Herkunft sauerstes Kompartiment der Zelle

17 Synthese lysosomaler Proteine Lysosomale Enzyme werden am ER synthetisiert und im Golgi- Apparat anhand einer Zielsteuerungssequenz erkannt. Zielsteuerungssequenz oft kurze Aminosäureabschnitte (Adresse), werden von Rezeptoren erkannt: Beispiel: NLS (nuclear location sequence) für Proteine in den Kern Rezeptor Importin Zielsteuerungssequenz für lysosomale Hydrolasen: Mannose-6-phosphat (M6P) = Kohlenhydrat

18 Mannose-6-phosphat an lysosomaler Hydrolase Alberts et al. (2004) Molekularbiologie der Zelle

19 Transport lysosomaler Enzyme zum Lysosom über Bindung an M6P-Rezeptor Alberts et al. (2004) Molekularbioloige der Zelle

20 M6P-Markierung einer lysosomalen Hydrolase GlcNAc = N-Acetyl-glucosamin UDP = Uridindiphosphat Abspaltung (Pfeil) von GlcNAc (Phosphodiesterase) führt zur M6P-Markierung Alberts et al. (2004) Molekularbiologie der Zelle

21 Endozytose Lodish et al Molecular Cell Biology

22 Lysosomale Speicherkrankheiten (Beispiele) Mucopolysaccaridosen, z.b. Hunter-Syndrom: ein lysosomales Enzym ist defekt, fehlender Abbau saurer Mucopolysaccharide Lipidosen, z.b. Niemann-Pick-Krankheit: defekte Sphingomyelinase Mucolipidose II (I-Zell-Krankheit): fehlender Mannose-6-Phosphat Rest, in Fibroblasten lysosomale Proteine werden sezerniert Gicht und Silikose: Schädigung der Lysosomenmembran durch Harnsäure oder Silikate. Führt zur Freisetzung von lysosomalen Enzymen und damit auch zu Entzündungsreaktionen Cystinose: mangelhafter Transport der Aminosäure Cystein aus den Lysosomen

23 Telolysosomen, Restkörper Lysosomen mit unverdaubarem Material werden durch Exozytose abgegeben, wenn die Zelle Kontakt mit einer Oberfläche hat reichern sich in langlebigen Zellen ohne Kontakt zur Oberfläche an (Herzmuskel, Leber, Nervenzellen) braunes Lipofuszin, Alterspigment

24 Clathrin/Rezeptor-vermittelte Endozytose Aufnahme von Cholesterin Aufnahme von Eisen

25 Low-Density Lipoprotein (LDL) Partikel ~ 800 ~ 500 ~ 1500

26 Rezeptor-vermittelte Endozytose von LDL

27 Rezeptor-vermittelte Endozytose Aufnahme von Cholesterin Aufnahme von Eisen

28 Aufnahme von Eisen (Transferrin-Tf)

29 Transzytose Neugeborene Ratte erhält Antikörper aus der Muttermilch (Schutz vor Infektionen) über Transport durch Darmepithel

30 Caveolae-vermittelte Endozytose entstehen aus Lipid-Flößen einige Viren gelangen über diesen Weg in tierische Zellen Strukturprotein Caveolin Caveolae in Plasmamembran eines Fibroblasten

31 Phagozytose Alberts et al. (2004) Molekularbiologie der Zelle

32 Phagozytose kommt nur in bestimmten Zellen vor: Phagozyten (Makrophagen, Leucozyten, etc) Beseitigung von Zelltrümmern, Pathogenen (Bakterien) etc; Material kann mehrere µm groß sein Zellfortsätze (Lamellipodien) schieben sich aktiv über das Partikel Clathrin-unabhängig Fc-Rezeptor erleichtert Aufnahme von Material, das von Immunglobulinen bedeckt ist Phagosom fusioniert mit Lysosom

33 Phagozytose Phagosom Neutrophiler phagozytiert sich teilendes Bakterium

34 Fc-Rezeptoren auf Oberfläche von Makrophagen erkennen die Fc-Fragmente von Antikörper-dekorierten Bakterien

35 Makrophage mit Lammellipodien

36 Autophagie - Autophagosom z.b. regelmäßiger Abbau von Mitochondrien in Leberzellen