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Biomembranen — Zellkontakte (adhesive junction, tight junction, gap junction,
Plasmodesmata)Zellkontakte:• dienen der mechanischen Fixierung der Zellen => Gewebestabilisie-rung: adhesive junction
• dienen der Abdichtung und dem Erhalt der Zellpolarität: tight junction
• dienen dem Austausch von Molekülen, Ionen: gap junction
• dienen dem Stoffaustausch zwischen pflanzl. Zellen: Plasmodesmata
Biomembranen — Zellkontakte
adhesive junction (tier. Zelle):unterscheidbar in• adherens junction, gürtelförmiger Zellkontakt, v.a. zwischen Epithelzellen, vermittelt über Cadherin und Actin-Filamenten• Desmosomen, scheibenförmiger Zellkontakt über verschiedene Proteine und Intermediärfilamente
Biomembranen — Zellkontakte
Desmosomen (tier. Zelle):v.a. in Haut, Herzmuskel, Gebärmutterhals
Hemidesmosomen (tier. Zelle):nicht interzellulärer Kontakt, sondern Fixierung an Basalmembran
Tight junction oder Zonula occludens (tier. Zelle):• gürtelförmige Verbindung zwischen den Zellen• Proteine in den äußeren Membranhälften benachbarter Zellen (= Claudine) verschmelzen leistenartig => Interzellularraum wird undurchlässig,z.B. bei Darmepithelzellen, Polarität wird gesichert, kein Austausch des apikalen und basalen Mediums, kein Austausch der Membranbestandteile
Biomembranen — Zellkontakte: tight junction
Biomembranen — Zellkontakte:gap junction
Nexus, gap junction oder Macula communicans (tier. Zelle):• kleine, runde Bereiche• zwischen den Zellen ist noch schmaler Spalt• Membranproteine (Connexine) beider Plasmamembranen berühren sich und bilden Tunnelproteine (= Connexon)• Ionen, kleinere Moleküle und elektrische Signale werden übertragen, z.B. zwischen Nervenzellen, Muskelzellen
Biomembranen — Zellkontakte:Plasmodesmata
Plasmodesmata = Plasmodesmen (pflanzl. Zelle):• plasmatische Verbindungen zwischen benachbarten Pflanzenzellen durch die Zellwand hindurch => symplastisches Kontinuum• jeder Plasmodesmos ist in der Zellwand von Callosemantel umgeben (Callose = 1–>3-Glucan als pflanzl. „Abdichtmaterial“)• Plasmamembranen der benachbarten Zellen gehen ineinander über• Zentralstrang im Plasmodesmos = Desmotubulus = Strukturproteine in Kontakt mit ER
Plasmo-desmata
Biomembranen — Zellkontakte:Plasmodesmata bei Plasmolyse
Zellwand
Vakuole
ZytoplasmaHechtʻsche Fäden = Zell-/Zellverbindungen über Plasmodesmata
Zellwand
Vorkommen:
• bei fast allen Bakterien (nicht bei Mycoplasmen)• Pflanzen• Pilze
Nicht bei tierischen Zellen!
Chemie, Struktur, Funktion von Zellwänden — Eubakterien
Funktion:
• Exoskelett, d.h. Stütze und Erhalt des Protoplasten (= Zellinhalt),• Schutz vor äußeren Einflüssen• osmotische Stabilität
Morphologische Grundlagen der Zelle — Bakterienzelle
Grampositiv vs. gramnegativ
Hans Christian Joachim Gram (1853-1938)
Grampositiv vs. gramnegativ
1.Anfärben mit Kristallviolett2.„Auswaschen“ mit Alkohol3.Gegenfärben mit Fuchsin
⇒gramnegative: rot⇒grampositive: violett
„Zellwand?“
Chemie, Struktur, Funktion von Zellwänden — Eubakterien
Beispiele für human-pathogene Eubakterien:
Grampositiv GramnegativBacillus anthracis Vibrio choleraeStaphylococcus aureus Salmonella typhiClostridium botulinum Serratia marcescensCorynebacterium diphtheriae Shigella dysenteriaeMycobacterium tuberculosis Escherichia coli etc.
Chemie, Struktur, Funktion von Zellwänden — Eubakterien
OCH2OHHO
HOOH
OH
glycosidisches C-Atom
α-D-Glucose
1
4
OCH2OHHO
HOOH
OH
glycosidisches C-Atom
β-D-Glucose1
4
Chemie und Struktur:
Hauptbestand: Mureinschicht = Mureinsacculus = Peptidoglykanschicht
= Milchsäure- Ether von N-Acetyl-glucosamin
L-Lysin oder Diaminopimelin-säure (DAP)
Peptidoglykanschicht
Ansatzpunkte für Antibiotika
Peptidoglykanschicht als Zielstruktur von Antibiotika
Peptidoglykanschicht ist sehr spezifisch für Eubakterien, deshalb ist sie ein wichtiges Ziel für Antibiotika wie • Bacitracin • Bicyclomycin • D-Cycloserin • Fosfomycin • Glykopeptide: Teicoplanin, Ancomycin • Beta-Laktame: Penicillin, Cephalosporine • Carbapeneme • Vancomycin
Weltweite Produktion und Verbrauch von Antibiotika
37%
11%14%
17%3%3%
15%CephalosporineMakrolideQuinolonePenicillineAminoglykosideTetracyclineAndere
Breitspektrum/Breitband-Antibiotikum: wirkt sowohl gegen grampositive als auch gramnegative Bakterien, z.B. Penicillin, Tetracyclin
Peptidoglykanschicht als Zielstruktur von AntibiotikaLysozym
Gram-positiv vs. Gram-negativ
1.Anfärben mit Kristallviolett2.„Auswaschen“ mit Alkohol3.Gegenfärben mit Fuchsin
⇒gramnegative: rot⇒grampositive: violett
„Zellwand?“
Lipopolysaccharid (LPS)
O-Antigen(Oberfläche)
• in der äußeren Membran gramnegativer Bakterien• bildet hydrophile Schutzschicht, durch die lipophile Moleküle nicht
permeieren können• entspricht Endotoxin (v.a. Lipid A), führt zu Fieber und Schock (Endotoxin, wird erst bei Lyse des Bakteriums freigesetzt vs. Exotoxin, das von
Bakterium aktiv sezerniert wird = Protein!)
O-Antigene = Polysaccharide aus Glucose, Galaktose, Rhamnose und z.T. ungewöhnlichen Didesoxyzuckern
Kapsel
K-Antigen(Kapsel)
• = „Glycocalyx“ um grampositive und gramnegative Bakterien• kann in der Dicke variieren• bildet hydrophile Schutzschicht, schützen vor Austrocknen• bildet Schutz vor Immunsystem