Zelloberfläche und extrazelluläre Matrix. Die Zell-Zell Verbindungen Flashcards
Extrazelluläre Matrix
- in großem Umfang im Bindegewebe vorhanden
- liegt zwischen den Zellen (meistens Fibroblasten)
- enthält Proteine: Pro-/Kollagen, Fibronektin, Proteoglykane
Bindegewebe
- besitzt viel extrazelluläre Matrix
- enorm vielfältig: Sehnen / Dermisschicht: zäh und beweglich; Knochen: hart und dicht; Knorpel: federnd und stoßdämpfend; Glaskörper: weich und durchscheinend
- Zugfestigkeit, hauptsächlich vom Faserprotein Kollagen gewährleistet
- in Kollagenmatrix eingebunden: *Elastin *und andere spezialisierte Polysaccharidmoleküle
Fibroblasten
- Bindegewebszellen, die in die extrazelluläre Matrix der Haut, den Sehnen und vielen anderen Bindegeweben eigelagert sind
(Osteoblasten sind Bindegewebszellen der Knochen)
- stellen das Prokollagen (Vorläufer des Kollagens), sowie andere organische Bestandteile der Matrix her (Sekretion)
Prokollagen
- Vorläufermolekül des Kollagens
- von Bindegewebszellen wie den Fibroblasten sezerniert
- trägt zusätzliche Peptide an jedem Ende, welche sie an der Aggregation zu Kollagenfibrillen hindert
- Peptiddomänen werden durch Prokollagenproteinkinasen im extrazellulären Raum abgeschnitten
Fibronektin
- extrazelluläres Matrixprotein
ein Molekülbereich bindet an Kollagen, ein anderer Teil trägt Bindungsstelle für die Zelle
↓
Zelle heftet sich durch das Rezeptorprotein Integrin an eine spezifische Bindungsstelle am Fibronektin an
↓
Integrin druchzieht die Plasmamembran und die intrazelluläre Domäne bindet an Aktinfilamente innerhalb der Zelle
↓
Verankerung: Integrinmolekül überträgt Belastung der Matrix auf das kräftigere Cytoskelett, ohne dass es zu Rissen in der Plasmamembran bei Spannung kommen kann
Integrin
- durchzieht die Plasmamembran
- extrazelluläre Domäne bindet an Fibronektin, intrazelluläre Domäne an Aktinfilamente
- überträgt Belastung der Matrix auf das kräftigere Cytoskelett, ohne das Plasmamembran reißt, wenn Spannung zwischen Zelle und Matrix besteht
- reagieren auch auf Druck und auf chemische Signale von innerhalb und außerhalb der Zelle
- der Mensch hat mind. 24 verschiedene Integrinarten, welche unterschiedliche extrazelluläre Strukturen erkennen und verschiedene Funktionen ausführern (Bsp.: Integrine der Leukozyten)
Proteoglykane
- in extrazellulärer Matrix
- leistet Druckkräften Widerstand und dient als Füllmaterial (komplementär zum Kollagen (zugfest und vor übermäßiger Dehnung schützend))
- mit Glykosaminoglykanen (GAGs) (negativ geladene Polysaccharide) verbunden
- in gallerartiger Substanz im Inneren des Auges → viele GAGs mit Wasser
- binden Wasser *(hydrophil) *und Na+ (negativ geladen)
Epithelschichten (Epithelien)
- Mehrheit der unterschiedlichen (>200) Zelltypen
- Zellen sind Seite an Seite miteinander verknüpft
- können mehrlagig (Haut) oder einlagig (Darmauskleidung) sein
- können viele Formen einnehmen (hoch und säulenförmig, würfelförmig oder gedrückt und schuppig)
- können innerhalb einer Schicht alle gleich oder eine Mischung aus verschiedenen Zelltypen sein
- unterschiedlichste Funktionen:
- Haut: Schutz
- Darm: Resorbtion und Sekretion
- bedecken äußere Körperpberfläche und kleiden alle inneren Hohlräume aus
Epithelien (Polarität und Basallamina)
- besitzt zwei Seiten: apikale und basale Seite
- apikale Seite: frei und der Luft oder einer wässrigen Flüssigkeit ausgesetzt
- basale Seite: ruht auf einem anderen Gewebe, meist einem Bindegwebe, an dem es befestigt ist
- basale Seite: unter ihr befindet sich eine widerstandsfähige Schicht extrazellulärer Matrix, die Basallamina
Basallamina
extrazelluläre Schicht unterhalb der basalen Seite von Epithelzellen, bestehend aus einem besonderen Kollagentyp (Typ-IV-Kollagen) und zahlreichen anderen Makromolekülen (unter anderem Lamina)
Laminin
Protein der Basallamina, welches die Anheftungspunkte für die Integrinmoleküle in der Plasmamembran der Epithelzellen bildet → verknüpfende Funktion
Fibronektin
wirkt wie das Laminin, aber in Bindegeweben
Protein der Basallamina, welches die Anheftungspunkte für die Integrinmoleküle in der Plasmamembran im Bindegewebe bildet → verknüpfende Funktion
apikale und basale Seite eines Epithels
unterscheiden sich aus chemischer Sicht
→ polarisierte interne Organisation: für epithele Funktion von entscheidender Bedeutung (für Organisation, Bsp.: Darmepithel)
Epithale Zell-Zell-Verbindungen
und
Zell-Matrix-Verbindungen
(nenne)
Zell-Zell Adhäsion:
- tight junction oder zonula occludens (Schlussleisten)
- adherens junction oder zonula adherens (Adhäsionsverbindungen)
- Desmosomen oder desmosome junction oder macula adherens
- gap junctions
- Zell-Matrix Adhäsion:*
- Hemidesmosomen
tight junction
auch: zonula occludens oder Schlussleisten
- Besonderheit in Epithelien
- versiegelt benachbarte Zellen in der Epithelzellschicht, um den Austausch von Molekülen ihnen zu verhindern
- wird aus den Proteinen Claudinen und Occludinen gebildet
- ohne tight junctions: Ausgleich der Zusammensetzung der extrazellulären Matrix auf beiden Seiten des Epithels: Pumpleistungen wären beispielsweise nutzlos
- spielen wichtige Rolle bei der Erhaltung der Polarität
Claudinen und Occludinen
bilden die tight junctions
Zellverbindungen, welche ein Epithel durch Bildung von mechanischen Verknüpfungen zusammen halten:
- adherens junction (zonula adherens oder Adhäsionsverbindungen)
- Desmosome oder desmosome junction oder macula adherens
- →* binden Epithel an ihre Nachbarzellen
- Hemidesmosen
→ binden Epithelzellen an die Basalmembran (Basallamina)
→ gleiches Muster: Molekül der externen Adhäsion durchzieht die Zellmembran und koppelt an starke Cytoskelettfilamente im Inneren (→Transmembranproteine)
adherens junction
auch: zonula adherens oder Adhäsionsverbindung
- jedes Cadherinmolekül ist im Innern der Zelle über mehrere Adhäsionsproteine an Aktinfilamente gebunden
- bilden häufig duchgängige Adhäsionsgürtel am apikalen Ende der Zelle unterhalb der tight junctions
→ ist bei Bedarf kontraktil und ermöglicht Epithelschicht Spannung zu entwickeln und so ihre Form zu verändern (z.b bei Vesikelbildung)
Desmosomen
auch: desmosome junction oder macula adherens
- in jeder Zelle verschiedene Cadherinsätze verantwortlich → bilden Verbindung zu Intermediärfilamenten, insbesondere zu Keratinen
- seilartige Keratinfilamente an den Desmosomen, wie durch Punktverschweißungen an die Keratinfilamentbündel der benachbarten Zelle gebunden
- überträgt hohe Zugfestigkeit, typisch für widerstandsfähige offenliegende Epithelgewebe wie der Epidermis
Cadherine
- Transmembranproteinfamilie
- Cadherinmolekül in der Plasmamembran der einen Zelle bindet direkt an ein identisches Cadherinmolekül in der Plasmamamembran seiner Nachbarzelle → homophil
- Anwesenheit von Ca2+ im extrazellulärem Raum erforderlich
Hemidesmosomen
- verankert Intermediärfilamente einer Zelle mit der Basalmembran
- Bindung von Integrinen an das extrazelluläre Matrixprotein Lamina in der Basallamina
- Integrine sind innerhalb der Zelle an Keratine gebunden (→ „halbes Desmosom”)
gap junction
→ offener Zellkontakt
- erscheint (im EM) als Bereich, in dem die Membranen von zwei Zellen nahe beieinander liegen und exakt parallel zueinander verlaufen (Spalt: 2-4 nm)
- Spalt: von heraushängenden Enden vieler identischer Proteinkomplexen (Connexonen) durchzogen, die in der Plasmamebran der aneinanderliegenden Zellen veranker sind
- Connexone stoßen Ende-auf-Ende aneinander und bilden Kanäle
- Kanäle: Durchlässe, die es anorganischen Ionen und kleinen wasserlöslichen Molekülen (bis ca. 1000 Dalton) ermöglichen, direkt vom Cytosol der einen in das der anderen Zelle zu wandern
- extrazelluläre Signale können die Durchlässigkeit regulieren
