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
Zytoplasma Hechtʻsche 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 Kristallviolett 2.„Auswaschen“ mit Alkohol 3.Gegenfärben mit Fuchsin
⇒gramnegative: rot
⇒grampositive: violett
„Zellwand?“
Chemie, Struktur, Funktion von Zellwänden — Eubakterien
Beispiele für human-pathogene Eubakterien:
Grampositiv Gramnegativ Bacillus anthracis Vibrio cholerae Staphylococcus aureus Salmonella typhi
Clostridium botulinum Serratia marcescens Corynebacterium diphtheriae Shigella dysenteriae Mycobacterium tuberculosis Escherichia coli
etc.
Chemie, Struktur, Funktion von Zellwänden — Eubakterien
CH2OHO HO
HO
OH OH
glycosidisches C-Atom
α-D-Glucose
1 4
CH2OHO HO
HO OH OH
glycosidisches C-Atom
β-D-Glucose
1 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%
14% 11%
17%
3%3%
15%
Cephalosporine Makrolide
Quinolone Penicilline
Aminoglykoside Tetracycline
Andere
Breitspektrum/Breitband-Antibiotikum: wirkt sowohl gegen grampositive als auch gramnegative Bakterien, z.B. Penicillin, Tetracyclin
Peptidoglykanschicht als Zielstruktur von Antibiotika
Lysozym
Gram-positiv vs. Gram-negativ
1.Anfärben mit Kristallviolett 2.„Auswaschen“ mit Alkohol 3.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
