Medizinisches Grundwissen 1

• polymere Moleküle
• Einzelbausteine: Nukleotide
• Cytosin (C), Thymin (T), Adenin (A), Guanin (G)
• DNA-Doppelhelix: zwei Stränge; sind komplementär
• nur Basenpaare G–C und A–T zulässig
• bei RNA: (A), (C), (G) und Uracil (U)

• zellulärer Aufbau, hoher Ordnungsgrad
• Stoffwechsel
• Wachstum und Entwicklung
• Bewegung
• Reizbarkeit
• Fortpflanzung

• Zelle

• kleinste selbstständige Funktionseinheit eines Mechanismus / des Lebens

Prokaryoten / Eukaryoten

Zellkern / kein Zellkern
Eukaryoten > Prokaryoten
keine / Mitochondrien

Prokaryoten "einfacher gestrickt" als Eukaryoten

• Plasmamembran (umgibt die ganze Zelle) und intrazelluläre Membranen
• Funktionen
  • Stoffaustausch → selektive Schranke
  • Abgrenzung von Zellen bzw. Zellkompartimenten
• Aufbau: Lipiddoppelschicht

• Funktionen
  • Steuerzentrale
  • Hauptsitz der genetischen Informationen
• Aufbau
  • Kernhülle
    • äußere und innere Membran, dazwischen perinucleärer Raum
    • Kernporen → Austausch
    • Karyoplasma
      • Chromatin (DNA und Proteine) → daraus entstehen Chromosome
      • Nucleolus

• membranumschlossenes Hohlraumsystem
• Rezeptormolekül dockt an ER an, dadurch gelangen die Polypeptide aus den Ribosomen in den Lumen (das Innere) des ER
• Unterscheidung: raues / glattes ER
• Funktionen (u.a.)
  • Lipidsynthese
  • Kohlenhydratstoffwechsel
  • wichtig auch für Synthese von sekretorischen Proteinen

• besteht aus abgeflachten, membranbegrenzen Hohlräumen
• zu Stapeln gepackt
• Funktionen
  • Veränderung, Speicherung und Sortierung von Produkten des ER
  • ER gibt Vesikel (Bläschen mit Polypeptiden); diese Verschmelzen mit Golgi-Apparat
  • „Verteilungs-Apparat“ der Zelle
  • → entscheide, wohin die Proteine kommen sollen
  • → ob es in der Zelle bleiben (Lyosom) oder die Zelle verlassen (Exozytose) soll

• Membran-Vesikel mit Enzymen
• Funktion: intrazelluläre Verdauung („Magen“ / „Mülleimer“ der Zelle)

• von zwei verschiedenen Membranen umgeben
• die Innere mit zahlreichen Einfaltungen
• Funktion: Energiegewinnung („Kraftwerke“ der Zelle)

• netzartige Strukturen
• Bewegung
• Stützfunktion, Formgebung, ziehen sich durch die ganze Zelle

• Mikrotubuli
  • Proteine, hohle Röhren, Durchmesser: 25nm
  • Cilien- / Geißelbewegung
  • Chromosomenbewegung → Mikrotubuli sind Spindeln bei Zellteilung
  • Schienen für Vesikeltransport → Vesikel wandern an Mikrotubuli entlang
  • Röhrenstruktur verlängerbar und verkürzbar
• Mikrofilamente
  • Proteine, Durchmesser: 7nm
  • Muskelkontraktion
  • Veränderung der Zellform
  • geflochtener Faden aus zwei Ketten
• Intermediärfilamente
  • Faserproteine, Durchmesser: 8-12nm
  • mechanische Festigung
  • dicke Stränge

• besteht aus Mikrotubuli
• Ausbildung des Spindelapparats (Mitose)
• wichtig für die Organisation des Mikrotubuli-Zytoskeletts

• Funktion: beeinflusst Form, Beweglichkeit, Aktivität und Entwicklung von Zellen
• Aufbau: v.a. aus Glykoproteinen und Proteoglykanen
• von der Zelle selbst gebildet
• Basalmembran (besteht aus Glykoproteinen + Proteoglykanen), zur Abgrenzung, Verankerung, Stabilisierung und Filterung

• Aufbau: vor allem aus Mikrotubuli, von Plasmamembran umgeben
• Funktion: Bewegung (Fortbewegung, Erzeugung von Flüssigkeitsströmen)
• Unterschiede Cilien / Geißeln
  • Zahl: viele / 1
  • Länge: kurz / lang

• verknüpfe Zellen zu höheren Funktionseinheiten
• v.a. light junctions (Verschlusskontakte)
• Interzellularraum wird verschlossen
• gap junctions (Kommunikationskontakte)
  • punktförmig
  • Funktion: Kommunikation
  • bilden durchgehende Kanäle zwischen Zellen → Austausch von Zellen

• Fortpflanzung, Vermehrung, Regeneration
• Zellzyklus: Periode einer Zellteilung
  • Interphase
    • G₁ (Gap)
    • S (Synthese) → DNA-Verdopplung (Replikation)
    • G₂
  • Mitosephase
    • Prophase
      • Chromosomenkondensation → Chromosomen werden sichtbar
      • Nucleolus löst sich auf
      • Centriden beginnen mit Wanderung an Zellpole
      • Spindelapparat (besteht aus Mikrotubuli) baut sich auf
    • Prometaphase
      • Kernhülle löst sich auf
    • Metaphase
      • Ansammlung der Chromosomen in der Äquatorialebene
    • Anaphase
      • Trennung der Chromosomen
      • Transport der Chromatiden an die Zellpole
    • Telophase
      • Bildung von Kernhüllen
      • Dekondensation des Chromatins → Chromosome werden unsichtbar
      • Nukleoli entstehen
    • Cytokinese: Zytoplasma wird auf einzelne Zellen aufgeteilt

• Membranen
• Zellkern (Nukleus)
• Zytoplasma
  • Endoplasmatisches Retikulum (ER)
  • Golgi-Apparat
  • Lysosomen
  • Mitochondrien         
  • Zytoskelett
  • extrazelluläre Matrix

• Funktionelle und strukturelle Spezifizierung von Zellen
• Zellteilungsfähigkeit geht meistens verloren

• Apoptose (physiologischer / programmierter Zelltod)
  • bei mutierten, alten Zellen
  • für Gesamtorganismus vorteilhaft
  • Ablauf: Zellschrumpfung → Fragmentierung der Zellbestandteile → Zerfall in Vesikel
• Nekrose (pathologischer Zelltod)
  • bei Zellschädigung (nicht-physiologisch)
  • Ablauf: Anschwellung → Zerfall → Zellinhalt wird frei → Entzündungsreaktion

• besondere Art der Zellteilung
• Funktion: Reduktion des diploiden (einfachen) Chromosomensatzes auf den Haploiden (doppelten)
• wichtig für Bildung von befruchteten Keimzellen
• Meiose 1: Trennung der homologen Chromosomen
• Meiose 2: Trennung der Schwesterchromatiden

Vermischung von Stoffen aufgrund der thermischen Bewegung (Konzentrationsausgleich)

• Diffusion von Wasser durch selektiv permeable Membran
• osmotischer Druck

• isoosmotisch: Konzentration ist in beiden Lösungen gleich
• hyperosmotisch: höher konzentrierte Lösung
• hypoosmotisch: niedriger konzentrierte Lösung

• hypertonische Lösung: Schrumpfung (Zelle verliert Wasser)
• isotonische Lösung: Normalzustand
• hypotonische Lösung: Lyse (Zelle nimmt Wasser auf; evtl. bis zum Platzen)

• passiver Transport: ohne Energie (Diffusion durch Lipiddoppelschicht oder durch Tunnelproteine)
• aktiver Transport: mit Energie
• Vesikeltransport: Endozytose (nach innen) und Exozytose (nach außen)

Gewebe
Verbände von gleichartigen Zellen, die gemeinsame Aufgaben zu erfüllen haben

• Epithelgewebe
• Binde- und Stützgewebe
• Muskelgewebe
• Nervengewebe

• Verbände eng aneinander liegender Zellen mit wenig Interzellularraum
• basal an der Basalmembran verankert

• Oberflächenepithelien (Deckepithelien)
• Drüsenepithelien

• äußere Körperoberfläche → Haut (Epidermis)
• innere Körperoberfläche → Schleimhaut, Auskleidung der Gefäße (Endothel)
• Unterscheidung nach der Form der Zellen
  • platt
  • isoprismatisch
  • hochprismatisch
• Unterscheidung nach Schichtung / Reihung
  • einschichtig
  • mehrschichtig
  • mehrreihig

• einzelne, spezialisierte Epithelzellen oder Ansammlungen von Epithelzellen, die biologisch wirksame Stoffe bilden und als Sekret ausscheiden
• endokrin → Produkte werden direkt an Blutgefäße abgegeben (Hormone)
• exokrin → Produkte werden an die Oberfläche von Haut oder Schleimhäuten abgegeben; meist über Ausführgang
• Einteilung nach Art der Sekretabgabe:
  • merokrin
    • Sekretabgabe durch Exozytose
    • ohne größeren Membran- / Zytoplasmaverlust
    • → Tränendrüse
  • apokrin
    • oberflächennaher Anteil der Zelle schnürt sich ab
    • Membran- und Zytoplasmaverlust
    • → Brustdrüse
  • holokrin
    • Stoffabgabe geht mit Zelluntergang einher
    • gesamte Zelle mit Sekret gefüllt
    • → Talkdrüsen der Haut
• Einteilung in chemische Beschaffenheiten
• serös → dünnflüssig
• mukös → dickflüssig

• weitmaschige Zellverbände mit meist hohem Gehalt an Interzellularsubstanz
• Aufbau: Zellen
  • (viel) Interzellularsubstanz:
    • Grundsubstanz: mehr oder weniger homogene Masse aus Wasser, Glykoproteinen und Proteoglykane
    • Fasern
      • Kollagenfasern
        • überall im Körper
        • Festigkeit
      • elastische Fasern
        • hohe Elastizität
        • herznahe Arterien
      • retikuläre Fasern (Gitterfasern)
        • bilden Gitter („Gerüste“) aus

• kollagenes Bindegewebe
• Fettgewebe

• mit Fibroblasten / Fibrozyten
• lockeres kollagenes Bindegewebe
  • faserarm
  • im Körper weit verbreitet
  • Funktionen:
    • verbindet Gewebsanteil miteinander
    • Verschiebeschicht
    • Wasserspeicher
• straffes kollagenes Bindegewebe
  • reich an Kollagenfasern
  • bei Zugbelastungen
  • geflechtartig (z.B. harte Gehirnhaut)
  • parallelfasrig (z.B. Sehnen)