Zellmembran
• 0,005–0,01µm dick
• Verhindert den unkontrollierten Stoffaustausch
• Hauptbestandteil der Lipiddoppelschicht: Phospholipide
• Phospholipide: lipophiler und lipophober Anteil
• Die hydrophilen Köpfe zeigen nach außen zum Wasser
• Die lipophilen Schwänze zeigen nach innen
• 3 Schichten: Köpfe, Ketten, Köpfe
• Die innere Schicht wird von Phosphatidylserin, Phosphatidylinositol und
Phosphatidylethanolamin gebildet
• Die äußere Schicht enthält mehr Sphingomyelin und Phosphatidylcholin
• Enzyme, sog. Flippasen bzw. Floppasen, halten die korrekte Verteilung der
Phospholipide in den Lipidschichten aufrecht
• Cholesterin kommt nur umverestert vor
• Der Phospholipidfilm ist ein visköses Lösungsmittel, in das verschiedene integrale
Proteine eingelagert sind, die sich innerhalb der Membran lateral bewegen können.
• Je höher der Gehalt an ungesättigten Fettsäuren ist, desto fluide ist die Membran
• Cholesterin ist an der Ausbildung von Lipid Rafts beteiligt
• Caveolae sind ca. 0,07 µm große Einbuchtungen in den cholesterin- und
sphingolipidreichen Bereichen der Zellmembran
• Glykokalix: Proteine oder Lipide, die mit Kohlenhydraten an der äußeren Zellmembran
verknüpft sind (Zellerkennung, antigene Eigenschaften)
Integrale Proteine
• bilden hydrophobe Proteinstrukturen aus, die mit dem hydrophoben Kernbereich der
Lipiddoppelschicht interagieren
• polytope Proteine durchspannen die hydrophobe Membranschicht (Dicke 0,003–0,005
µm) mit einer oder mehreren Transmembrandomänen (TMD), die
Transmembranhelices ausbilden
• Transportproteine: erkennen und binden zu transportierende Moleküle und
ermöglichen ihnen durch die Membran zu gelangen
• membranständige Rezeptoren: vermitteln extrazelluläre Signale (z. B. die Bindung
eines Hormons) in das Zellinnere
• Glykophorin A ist ein integrales Membranprotein bei Erythrozyten. Es durchspannt
die Membran und hat einen großen Kohlenhydratanteil, der die Erythrozyten mehr oder
weniger „einhüllt“
• Monotope Proteine sind nur von einer Seite in die Membran eingelagert
Periphere Proteine
• sind in die äußere oder innere Lipidschicht eingelagert oder innen oder außen der
Membran aufgelagert
• interagieren über andere Proteine, die an die Membran gebunden sind
• (GPI-Anker): Proteine, die sich auf der Zelloberfläche befinden, werden über
Glykosylphosphatidylinositol (GPI) in der Lipiddoppelschicht der Zellmembran verankert
• Lipidanker: Lösliche zytoplasmatische Proteine (z.B. G-Proteine) können mit einem
hydrophoben Lipidanker ausgerüstet werden
• Lipidanker:Durch kovalente Verknüpfung der Lipidgruppe mit einem Aminosäurerest am
N- oder C-terminalen Ende des Proteins werden die Proteine in der Membran verankert
, Funktionen der Zellmembran
• Permeationsschranke
• Erkennungsfunktion
• Rezeptorfunktion
• Pumpstation, Reizperzeption und Reizleitung
• Elektrische Isolation
• Zell-Zell-Kontakte
• Die innere Lipidschicht hat im Vergleich zur äußeren Schicht einen höheren Anteil
Phosphatidylserin
• Scramblasen tauschen Lipide zwischen den beiden Lipidschichten einer Biomembran
aus
• In Zellmembranen befindet sich das meiste unveresterte Cholesterin (Cholesterol)
• Phospholipide können sich mittels Diffusion lateral (innerhalb der Ebene) in der
Membran bewegen
• Cholesterin ist an der Ausbildung von Lipidflößen (Lipid Rafts) beteiligt
• Caveolae sind eingesenkte cholesterinreiche Zellmembranbereiche
• Die Zellmembran ist durchlässig für Gase wie O2, CO2 oder N2
• Proteine mit GPI- Anker kommen nur in der Zellmembran vor
• Glykokalyx bezeichnet die Gesamtheit aller Kohlenhydratanteile der äußeren
Zellmembran
• Mit Kohlenhydraten verknüpfte Lipide bilden Glykolipide, die Bestandteil der
Glykokalyx sind
• Glykophorin A ist ein integrales Membranprotein bei Erythrozyten
• Die Glykokalyx enthält als Antigene wirkende Moleküle (z.B. AB0-Blutgruppenantigene)
• Die Na+/K+-ATPase ist ein typisches Membranprotein
Mikrovilli
• 2 μm lang, etwa 0,1 µm dick
• Oberflächenvergrößerung der Zelle (Resorption)
• Als Bürstensaum im Dünndarm und in den Tubuli der Niere
• Bestehen aus Aktinfilamentbündel (unbeweglich)
• Die basale Region wird als basales Labyrinth bezeichnet
Kinozilien
• 6–12 μm lang
• Durchmesser beträgt etwa 0,3 μm
• „9 × 2 + 2“-System von Mikrotubuli
• Kinozilie ist in einem Basalkörperchen (Kinetosom) im Zytoplasma verankert
• Vorkommen: Flimmerepithel, Eileiter, Ductuli efferentes
• Motilität: Motorproteine Dynein und Kinesin
Geißeln
• 150 μm
• Kinozilien und Geißeln transportieren Sekrete oder Flüssigkeiten
• Vorkommen: Eileiter
,Stereozilien
• 4–8 μm lang, unbeweglich und gleichen in ihrem Aufbau den Mikrovilli
• beteiligen sich an Resorptions- und Sekretionsvorgängen
• Vorkommen: Nebenhodengang, als Oberflächenstrukturen an den Riechzellen,
Haarzellen im Innenohr
• In den Mikrovilli findet man Aktinfilamentbündel, die im elektronenmikroskopischen
Querschnitt als unregelmäßige Binnenstruktur erscheinen
• Der Bürstensaum ist eine lichtmikroskopisch sichtbare Struktur aus typischerweise
vielen Mikrovilli
• Basales Labyrinth wird auch als basale Steifung bezeichnet. Für die lichtmikroskopisch
sichtbare Streifung sind Mitochondrien verantwortlich
• Kinozilien sind 6–12 μm lange Zellfortsätze, die, wenn vorhanden, zahlreich auf einer
Zelle vertreten und über Kinetosomen (Basalkörperchen) im Zytoplasma verankert sind
• Du kannst eine Kinozilie im Querschnitt an dem typischen „9 × 2 + 2“-System von
Mikrotubuli erkennen
• Im Längsschnitt erkennt man Kinozilien an den parallel verlaufenden Protofilamenten
• Kinozilien kommen im Flimmerepithel der Atemwege vor. Für die Zilienbewegung sind
die Mikrotubuli und die mit ihnen assoziierten Motorproteine (Dynein und Kinesin)
verantwortlich
• Zilien und Geißeln transportieren Sekrete oder Flüssigkeiten (z.B. im Epithel des
Bronchialtrakts), dienen der Fortbewegung von Zellen (z.B. Spermien, Einzeller), der
Nahrungssuche bei Einzellern und dem Transport des Eies im Eileiter
, Zellkontakte
Desmosomen
• Runde elliptische Haftplatten
• Sorgen für die Stabilisierung von Zellen im Zellverband
• Auf der Innenseite der Zellmembran liegt ein sog. Plaque
• Er besteht aus Adaptorproteinen
• Intermediärfilamente strahlen in den Plaque ein
• Vorkommen: Epithelien und Herzmuskulatur
• Intermediärfilamente sind Keratinfilamente oder Desminfilamente
• Fixierung der Zellen im Interzellularspalt erfolgt über transmembranöse
Verbindungsproteine: die Cadherine (Desmocollin und Desmoglein), die sich in der Mitte
zu einem Mesophragma verdichten
• Intrazellulär sind sie über Desmoplakin, einen Bestandteil des desmosomalen Plaques,
mit dem Intermediärfilament Zytokeratin (in Epithelien) bzw. Desmin (in der
Herzmuskulatur) verbunden
Hemidesmosomen
• Befestigen die Zellen mithilfe von Internen auf der Basallamina
• Integrine (z.B. α6β4-Integrin) sind, wie die Cadherine der Desmosomen, auf der
zytoplasmatischen Seite über Adapterproteine (zytoplasmatische Plaques) an die
Intermediärfilamente (Zytokeratin) der Zelle gebunden
• Auf der anderen Seite wird die Zelle über diese Integrine auf Höhe der Lamina densa an
Laminine und Kollagen-IV- und VII-Fasern in der Basalmembran verankert
Adhärenskontakte
• Verbinden zwei Nachbarzellen durch Aktinfilamente
• Die integralen Verbindungsproteine dieser Kontakte sind aus der Gruppe der Cadherine
• Zu den Plaqueproteinen gehören Adapterproteine wie Aktinin, Catenin und ein bisher
unbekanntes Molekül, wahrscheinlich Vinculin
• In den Plaque strahlen Aktinfilamente ein
• Formen der Adhärenskontakte: Zonula adhaerens, Punctum adhaerens und Fascia
adhearens
• Zonula adhaerens: schmale Kontaktzone, die wie ein Gürtel um die Zelle herumläuft
• Zonula adhaerens: Dicke Aktinfaserbündel, die Anschluss an das Zytoskelett haben,
sind der zytoplasmatischen Seite aufgelagert und über Adapterproteine (z.B. α-Aktinin,
β-Catenin) mit transmembranösen Proteinen (E-Cadherinen) verbunden
• Zonulae adhaerentes: finden sich besonders in Epithelien und erscheinen
lichtmikroskopisch als Schlussleistennetz
• Punctum adhaerens: punktförmige Befestigung, die etwas kleiner ist als ein
Desmosomen
• Fascia adhaerens: platten- oder streifenförmige Kontaktzone (zwischen
Kardiomyozyten)
Tight Junctions (Zonula occludens)
• Besteht aus den junktionalen Adhäsionsmolekülen Claudine und Occludinen
• Adhäsionsmoleküle stehen mit dem Aktin des Zytoskeletts in Verbindung
• Es handelt sich um eine gürtelförmige Struktur, die den parazellulären Transport
verhindern soll
• An den Stellen, wo eine Zonula occludens vorliegt, rücken die Zellmembranen der
benachbarten Zellen so nah zusammen, dass der Interzellulärspalt vollständig versiegelt
und etwa 0,015 µm dick ist
• 0,005–0,01µm dick
• Verhindert den unkontrollierten Stoffaustausch
• Hauptbestandteil der Lipiddoppelschicht: Phospholipide
• Phospholipide: lipophiler und lipophober Anteil
• Die hydrophilen Köpfe zeigen nach außen zum Wasser
• Die lipophilen Schwänze zeigen nach innen
• 3 Schichten: Köpfe, Ketten, Köpfe
• Die innere Schicht wird von Phosphatidylserin, Phosphatidylinositol und
Phosphatidylethanolamin gebildet
• Die äußere Schicht enthält mehr Sphingomyelin und Phosphatidylcholin
• Enzyme, sog. Flippasen bzw. Floppasen, halten die korrekte Verteilung der
Phospholipide in den Lipidschichten aufrecht
• Cholesterin kommt nur umverestert vor
• Der Phospholipidfilm ist ein visköses Lösungsmittel, in das verschiedene integrale
Proteine eingelagert sind, die sich innerhalb der Membran lateral bewegen können.
• Je höher der Gehalt an ungesättigten Fettsäuren ist, desto fluide ist die Membran
• Cholesterin ist an der Ausbildung von Lipid Rafts beteiligt
• Caveolae sind ca. 0,07 µm große Einbuchtungen in den cholesterin- und
sphingolipidreichen Bereichen der Zellmembran
• Glykokalix: Proteine oder Lipide, die mit Kohlenhydraten an der äußeren Zellmembran
verknüpft sind (Zellerkennung, antigene Eigenschaften)
Integrale Proteine
• bilden hydrophobe Proteinstrukturen aus, die mit dem hydrophoben Kernbereich der
Lipiddoppelschicht interagieren
• polytope Proteine durchspannen die hydrophobe Membranschicht (Dicke 0,003–0,005
µm) mit einer oder mehreren Transmembrandomänen (TMD), die
Transmembranhelices ausbilden
• Transportproteine: erkennen und binden zu transportierende Moleküle und
ermöglichen ihnen durch die Membran zu gelangen
• membranständige Rezeptoren: vermitteln extrazelluläre Signale (z. B. die Bindung
eines Hormons) in das Zellinnere
• Glykophorin A ist ein integrales Membranprotein bei Erythrozyten. Es durchspannt
die Membran und hat einen großen Kohlenhydratanteil, der die Erythrozyten mehr oder
weniger „einhüllt“
• Monotope Proteine sind nur von einer Seite in die Membran eingelagert
Periphere Proteine
• sind in die äußere oder innere Lipidschicht eingelagert oder innen oder außen der
Membran aufgelagert
• interagieren über andere Proteine, die an die Membran gebunden sind
• (GPI-Anker): Proteine, die sich auf der Zelloberfläche befinden, werden über
Glykosylphosphatidylinositol (GPI) in der Lipiddoppelschicht der Zellmembran verankert
• Lipidanker: Lösliche zytoplasmatische Proteine (z.B. G-Proteine) können mit einem
hydrophoben Lipidanker ausgerüstet werden
• Lipidanker:Durch kovalente Verknüpfung der Lipidgruppe mit einem Aminosäurerest am
N- oder C-terminalen Ende des Proteins werden die Proteine in der Membran verankert
, Funktionen der Zellmembran
• Permeationsschranke
• Erkennungsfunktion
• Rezeptorfunktion
• Pumpstation, Reizperzeption und Reizleitung
• Elektrische Isolation
• Zell-Zell-Kontakte
• Die innere Lipidschicht hat im Vergleich zur äußeren Schicht einen höheren Anteil
Phosphatidylserin
• Scramblasen tauschen Lipide zwischen den beiden Lipidschichten einer Biomembran
aus
• In Zellmembranen befindet sich das meiste unveresterte Cholesterin (Cholesterol)
• Phospholipide können sich mittels Diffusion lateral (innerhalb der Ebene) in der
Membran bewegen
• Cholesterin ist an der Ausbildung von Lipidflößen (Lipid Rafts) beteiligt
• Caveolae sind eingesenkte cholesterinreiche Zellmembranbereiche
• Die Zellmembran ist durchlässig für Gase wie O2, CO2 oder N2
• Proteine mit GPI- Anker kommen nur in der Zellmembran vor
• Glykokalyx bezeichnet die Gesamtheit aller Kohlenhydratanteile der äußeren
Zellmembran
• Mit Kohlenhydraten verknüpfte Lipide bilden Glykolipide, die Bestandteil der
Glykokalyx sind
• Glykophorin A ist ein integrales Membranprotein bei Erythrozyten
• Die Glykokalyx enthält als Antigene wirkende Moleküle (z.B. AB0-Blutgruppenantigene)
• Die Na+/K+-ATPase ist ein typisches Membranprotein
Mikrovilli
• 2 μm lang, etwa 0,1 µm dick
• Oberflächenvergrößerung der Zelle (Resorption)
• Als Bürstensaum im Dünndarm und in den Tubuli der Niere
• Bestehen aus Aktinfilamentbündel (unbeweglich)
• Die basale Region wird als basales Labyrinth bezeichnet
Kinozilien
• 6–12 μm lang
• Durchmesser beträgt etwa 0,3 μm
• „9 × 2 + 2“-System von Mikrotubuli
• Kinozilie ist in einem Basalkörperchen (Kinetosom) im Zytoplasma verankert
• Vorkommen: Flimmerepithel, Eileiter, Ductuli efferentes
• Motilität: Motorproteine Dynein und Kinesin
Geißeln
• 150 μm
• Kinozilien und Geißeln transportieren Sekrete oder Flüssigkeiten
• Vorkommen: Eileiter
,Stereozilien
• 4–8 μm lang, unbeweglich und gleichen in ihrem Aufbau den Mikrovilli
• beteiligen sich an Resorptions- und Sekretionsvorgängen
• Vorkommen: Nebenhodengang, als Oberflächenstrukturen an den Riechzellen,
Haarzellen im Innenohr
• In den Mikrovilli findet man Aktinfilamentbündel, die im elektronenmikroskopischen
Querschnitt als unregelmäßige Binnenstruktur erscheinen
• Der Bürstensaum ist eine lichtmikroskopisch sichtbare Struktur aus typischerweise
vielen Mikrovilli
• Basales Labyrinth wird auch als basale Steifung bezeichnet. Für die lichtmikroskopisch
sichtbare Streifung sind Mitochondrien verantwortlich
• Kinozilien sind 6–12 μm lange Zellfortsätze, die, wenn vorhanden, zahlreich auf einer
Zelle vertreten und über Kinetosomen (Basalkörperchen) im Zytoplasma verankert sind
• Du kannst eine Kinozilie im Querschnitt an dem typischen „9 × 2 + 2“-System von
Mikrotubuli erkennen
• Im Längsschnitt erkennt man Kinozilien an den parallel verlaufenden Protofilamenten
• Kinozilien kommen im Flimmerepithel der Atemwege vor. Für die Zilienbewegung sind
die Mikrotubuli und die mit ihnen assoziierten Motorproteine (Dynein und Kinesin)
verantwortlich
• Zilien und Geißeln transportieren Sekrete oder Flüssigkeiten (z.B. im Epithel des
Bronchialtrakts), dienen der Fortbewegung von Zellen (z.B. Spermien, Einzeller), der
Nahrungssuche bei Einzellern und dem Transport des Eies im Eileiter
, Zellkontakte
Desmosomen
• Runde elliptische Haftplatten
• Sorgen für die Stabilisierung von Zellen im Zellverband
• Auf der Innenseite der Zellmembran liegt ein sog. Plaque
• Er besteht aus Adaptorproteinen
• Intermediärfilamente strahlen in den Plaque ein
• Vorkommen: Epithelien und Herzmuskulatur
• Intermediärfilamente sind Keratinfilamente oder Desminfilamente
• Fixierung der Zellen im Interzellularspalt erfolgt über transmembranöse
Verbindungsproteine: die Cadherine (Desmocollin und Desmoglein), die sich in der Mitte
zu einem Mesophragma verdichten
• Intrazellulär sind sie über Desmoplakin, einen Bestandteil des desmosomalen Plaques,
mit dem Intermediärfilament Zytokeratin (in Epithelien) bzw. Desmin (in der
Herzmuskulatur) verbunden
Hemidesmosomen
• Befestigen die Zellen mithilfe von Internen auf der Basallamina
• Integrine (z.B. α6β4-Integrin) sind, wie die Cadherine der Desmosomen, auf der
zytoplasmatischen Seite über Adapterproteine (zytoplasmatische Plaques) an die
Intermediärfilamente (Zytokeratin) der Zelle gebunden
• Auf der anderen Seite wird die Zelle über diese Integrine auf Höhe der Lamina densa an
Laminine und Kollagen-IV- und VII-Fasern in der Basalmembran verankert
Adhärenskontakte
• Verbinden zwei Nachbarzellen durch Aktinfilamente
• Die integralen Verbindungsproteine dieser Kontakte sind aus der Gruppe der Cadherine
• Zu den Plaqueproteinen gehören Adapterproteine wie Aktinin, Catenin und ein bisher
unbekanntes Molekül, wahrscheinlich Vinculin
• In den Plaque strahlen Aktinfilamente ein
• Formen der Adhärenskontakte: Zonula adhaerens, Punctum adhaerens und Fascia
adhearens
• Zonula adhaerens: schmale Kontaktzone, die wie ein Gürtel um die Zelle herumläuft
• Zonula adhaerens: Dicke Aktinfaserbündel, die Anschluss an das Zytoskelett haben,
sind der zytoplasmatischen Seite aufgelagert und über Adapterproteine (z.B. α-Aktinin,
β-Catenin) mit transmembranösen Proteinen (E-Cadherinen) verbunden
• Zonulae adhaerentes: finden sich besonders in Epithelien und erscheinen
lichtmikroskopisch als Schlussleistennetz
• Punctum adhaerens: punktförmige Befestigung, die etwas kleiner ist als ein
Desmosomen
• Fascia adhaerens: platten- oder streifenförmige Kontaktzone (zwischen
Kardiomyozyten)
Tight Junctions (Zonula occludens)
• Besteht aus den junktionalen Adhäsionsmolekülen Claudine und Occludinen
• Adhäsionsmoleküle stehen mit dem Aktin des Zytoskeletts in Verbindung
• Es handelt sich um eine gürtelförmige Struktur, die den parazellulären Transport
verhindern soll
• An den Stellen, wo eine Zonula occludens vorliegt, rücken die Zellmembranen der
benachbarten Zellen so nah zusammen, dass der Interzellulärspalt vollständig versiegelt
und etwa 0,015 µm dick ist
