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Vorlesung 13 - Zellen im Gewebeverband
Grundlagen der Biologie (BA-01)
Karlsruher Institut für Technologie
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Zellen im Gewebeverband
Gewebe
In vielzelligen Eukaryonten sind Zellen in einzelnen Gewebeverbänden (z. Darm) organisiert. Sie sind eine Ansammlung differenzierter Zellen einschließlich ihrer extrazellulären Matrix. Die Zellen eines Gewebes besitzen ähnliche Funktionen und erfüllen gemeinsam die Aufgaben des Gewebes.
Zelladhäsion
Kontakte zwischen Zellen oder mit einer extrazellulären Matrix (ECM). Moleküle, die die Zelladhäsion möglich machen, werden Zelladhäsionsmoleküle genannt.
Zelladhäsionsmolekül (CAM)
Klasse von Proteinen, die die Kontakte zwischen Zellen in Geweben vermitteln Funktionen: Zusammenhalt von Geweben, Kommunikation von Zellen Typischerweise Transmembranprotein Arten, darunter o Cadherine o Ig-Superfamilie o Integrin o Selektin
Bindungen zwischen Zelladhäsionsmoleküle
o Homophil: CAMs der gleichen Art o Heterophil: Mit anderen CAMs bzw. der ECM o Bindungen durch ein extrazelluläres Linker-Molekül
Cadherin
o Vermitteln eine Calcium-abhängige, homophile Bindung zwischen einzelnen Zellen. o Gewebespezifisch Exprimierung (N-Cadherin im Nervensystem, E-Cadherin, M-Cadherin, ...).
Ig-Superfamilie
o Vermitteln eine Calcium-unabhängige Bindung o homophil und heterophil möglich o Sind neben reiner Zelladhäsion auch Rezeptoren in der Zellkommunikation
Selektin
o Calcium-abhängige Adhäsionsmoleküle o Heterophil o Erkennen spezifische Zuckerstrukturen o Wichtig bei der Migration und Invasion von Leukocyten ins Gewebe.
Integrin
o Zellrezeptoren, die die Bindung an Moleküle der ECM vermitteln o Integrinfamilie hat ca. 20 Mitglieder, bilden untereinander Heterodimere, die aus a- und ß- Intergrinen bestehen o Erkennen selektiv bestimmte ECM-Liganden (Fibronektin, Laminin, Kollagen etc.).
Blutkörperchen
o Weiße Blutkörperchen / Leukozyten, alle Blutzellen mit Zellkern, bilden u. das zelluläre Immunsystem zur Vernichtung eingedrungener Krankheitserreger und Fremdkörper o die roten Blutkörperchen oder Erythrozyten, die Sauerstoff transportieren. o Blutplättchen / Thrombozyten, für Gerinnung des Blutes und Wundverschluss
Extrazelluläre Matrix (ECM)
o Gewebe bestehen nicht nur aus Zellen, sondern auch aus Zwischenräumen zwischen Zellen (extrazellulärer Raum). o ECM-Zusammensetzung gewebespezifisch (Knochen, Hornhaut, Sehnen) o Wird von außergewöhnlichen Moleküle gebildet (groß, stark geladen, viele Zuckerreste). o Es gibt drei Haupttypen von Molekülen: o 1. Kollagene o 2. nicht-kollagene Glykoproteine (Laminin, Fibronektin) o 3. Proteoglykane (HSPG, ChSPG)
Adhärenzkontakt
o Koppeln Zellen dauerhaft aneinander. o Gebildet durch Cadherine, die homophile Bindungen in der Nachbarzelle eingehen. o Intrazellulär ist jedes Cadherin über Proteinlinker an Aktinfilamente angebunden. Es entsteht ein Adhäsionsgürtel aus gebündelten Aktinfilamenten, der das Epithel stabilisiert.
Desmosom
o Auch für mechanische Stabilität des Epithels o Cadherine sind über Bindeproteine an Intermediärfilamenten befestigt o Häufig kreuzen dicke Bündel von Keratinfilamenten durch das Cytoplasma und sind dann an den Desmosomen wie durch Punktverschweißung an die Keratinfilamente der Nachbarzellen gebunden
Hemidesmosom
o Verankern die Zellen an der Basallamina o Die Intermediärfilamente werden über Integrinmoleküle in der Zellmembran mit der ECM der Basallamina verbunden
Gap-Junction
o Bilden Kanäle zwischen zwei Zellen, durch die kleine wasserlösliche Moleküle diffundieren können o Werden von Proteinkomplexen in der Zellmembran gebildet, die einen offenen Kanal zwischen zwei benachbarten Zellen herstellen
Stammzelle
o Eigenschaften von Stammzellen: o nicht terminal differenziert o hohes Teilungspotenzial o selbstregenerativ o Schicksal der Tochterzellen kann durch die Umgebung oder zellautonom bestimmt sein
Embryonale Stammzellen
Werden aus der inneren Zellmasse des Blastocysten isoliert und können sich prinzipiell noch in alle Zelltypen des Körpers differenzieren (pluripotent)
Induzierte pluripotente Stammzellen (iPS Zellen)
Können durch direkte Transformation aus adulten Körperzellen gewonnen werden. Hierbei ist die Expression von drei Genen (Oct3/4, Sox2, Klf4) ausreichend. -> Yamanaka-Faktoren
Klonieren
Der Kern der Körperzelle mit erwünschten Eigenschaften wird mit einer entkernten Eizelle verschmolzen. Diese vermehrt sich.
Reproduktives Klonen: Einpflanzung in eine Leihmutter Therapeutisch: Nutzung der Zellen für Gewebezucht
Vorlesung 13 - Zellen im Gewebeverband
Kurs: Grundlagen der Biologie (BA-01)
Universität: Karlsruher Institut für Technologie
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