HIS Basics: Zelle 2

0:41 Ein biochemisches Signal, was an den Molekülen dranhängt und den Importin sagt, das soll in den Zellkern.

0:47 Der passiert euch in den A38. Ja, wie erst direkt ein Obelix mag. Hallo und herzlich willkommen zurück, Situs Inversus, wieder hier. Es geht weiter mit der Histo. Wir haben letztes Mal die allgemeinen Grundzüge gemacht. Heute wird es ein bisschen konkreter. Mir hat Moritz gerade eben gesagt, bevor es losging, direkt ein richtig knackiges Thema.

1:25 Zellkontakte.

1:26 Ja, das ist jetzt ein bisschen ungünstig. Also ich meine, die beiden Folgen, die ersten beiden sind ja hier so direkt im Anschluss. Also am besten einfach direkt durchhören. Also wenn ihr das gemacht habt, alles richtig gemacht. Aber wir haben halt irgendwie ein schlechtes Ende gefunden.

1:38 Aber muss dazu sagen, ich fand es eigentlich okay, weil wir haben ja jetzt die Grundbegrenzungen und den Grundaufbau von einer Zelle besprochen. Und jetzt geht es quasi darum, wieso die Zelle mit ihren Buddies kommuniziert, weil man könnte bemerkt haben, dass der Mensch nicht nur aus einer Zelle besteht.

1:55 Und somit muss es ja quasi Zellennachbarschaften geben und darum, und damit wollen wir jetzt quasi starten, was es für Zellkontakte gibt, wie die Zellen auch damit miteinander so Grund kommunizieren können und was für Proteine da in welcher Form und Farbe wichtig sind, damit wir unsere Zellen miteinander verbinden und dass sie das tun können, was sie sollen.

2:15 Also Tim, bevor du vor loslegst, vielleicht einmal nochmal kurz. Also bitte bleibt weiter dran, auch wenn jetzt einfach nur euch die Proteinnahmen um die Ohren fliegen. Aber es ist wirklich ein trockenes Thema. Einfach jetzt hier alle möglichen Namen, die hier durch den Raum fliegen. Die muss man sich merken, die sind überraschend klausurrelevant, aber danach werden wir ein bisschen anwendungsbereich.

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2:39 Gerade beim Faktenlernen habe ich immer wieder mal so richtig Motivationsprobleme. Und meine Methode to go ist es deswegen, abwechselnd verschiedene Kanäle anzusteuern. Den Fortcleaning-Podcast gibt es also auf die Ohren und Meditrix bietet den perfekten visuellen Input aus Merkbildern und Erklärvideos.

2:55 Und das löst jetzt nicht nur meine Motivationsproblem, sondern verknüpft auch noch diese Lerninhalte und führt deswegen nachhaltig zum Erfolg. Und vor allem in Kombi mit dem 30 bzw. 50 Tage Physikumslernplan bietet Meditrix eigentlich den perfekten Begleiter durch die Vorklinik.

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3:33 Aber es ist halt räudig. Sorry.

3:35 Genau, aber wir probieren es einfach irgendwie so ein bisschen. Vielleicht kann man da so ein bisschen Logik reinbringen. Mal schauen. Wir stellen uns also zwei Zellen vor, die mit ihrer Zellmembran aneinander grenzen. Und da können sich jetzt verschiedene Kontakte ausbilden zwischen diesen beiden Zellen.

3:51 Grundsätzlich haben Zellkontakte eigentlich immer die gleichen Komponenten. Man braucht einmal ein integrales Membranprotein, was jeweils in der Zellmembran liegt und was letztendlich auch den Kontakt in der Mitte zwischen den beiden Zellmembranen herstellt. Dann brauchen wir ein Protein innerhalb der Zelle, was an diesem integralen Membranprotein anlockt, quasi ein Adapterprotein oder auch Plaggprotein.

4:19 Und dieses Adapterprotein verbindet dann das Integralmembranprotein mit dem Zytoskelett. Vom letzten Mal, ne? Genau. Zytoskelett hatten wir ja schon erklärt, da gibt es die verschiedenen Bestandteile und letztendlich wird darüber dann das integrale Membranprotein über das Adapterprotein mit dem Zytoskelett verankert.

4:40 Eine allgemeine Regel, die man sich merken kann, das Zytoskelett-Element ist in der Regel Aktin, außer bei Hemidesmosomen und Desmosom, die nutzen Intermediärfilamente.

4:52 Und weil wir da in der Regel bei Epithelien sind, liegt da in der Regel Zytokeratin vor.

4:58 Genau, also als Intermediärfilament. Genau. Da hatten wir ja gesagt, dass da die verschiedenen Typen je nach Gewebe gibt. So, wenn wir uns jetzt die Zell-Zell-Kontakte anschauen, ist einmal der erste Zellkontakt, den man auch quasi Richtung Lumen finden würde, also quasi an der Spitze einer Zelle, vor allem einer Epithelzelle, ist die Tight-Junction oder auch Zonula Ockludens.

5:26 Wie der Name schon sagt, also Tight-Junction, es geht vor allem darum, den Raum zwischen den Zellen abzudichten und zu verhindern, dass zwischen zwei Zellen irgendwelche Moleküle oder Ionen durchdifundieren können. Sie haben hier eine Diffusionsbarriere. Das Integralmembranprotein bei Zonula Ocludentis ist das Oclodin oder auch Claudin und es gibt auch noch Jam, das ist das junktionale Adhesionsmolekül.

5:51 Und diese drei Proteine können eben die integralen Membranproteine sein. Als Adapterprotein, was dann an dieses Integrale Membranprotein innerhalb der Zelle bindet, gibt es das Zonular Ocludens-Protein 1, 2 und 3, kann ich nicht gut mehr. Aber jemand richtig kreativ. Genau, also ZO123 und auch noch das Zingulin.

6:11 So, und damit haben wir die erste Gruppe Zellkontakte abgeschlossen. Okay, also wir haben jetzt die Tide-Junction, die erstmal die Abdichtung macht. Dann müssen die Zellen noch gut zusammengehalten werden, weil die Tight Junction bringt wenig mechanische Stabilität. Dafür haben wir zum Beispiel die Zonula Arteriens.

6:27 Diese Arterien Junction hält die zwei Zellen, die nebeneinander liegen, zusammen. Ganz wichtig ist es zum Beispiel, wenn man sich das Hautepithel vorstellt, da ist es natürlich wichtig, dass die Hautzellen nicht einfach auseinander gehen. So, deshalb brauchen wir die Arteriens-Junctions. Da ist das integrale Membranprotein, das Katerin.

6:49 Das kann man sich auch gut herleiten. Also einmal Arterin für Arteriens Junction und dieses CA am Anfang, das bedeutet einfach nur, dass dieses Protein calciumabhängig ist und deshalb heißt das Katherin. Als Adapterprotein, was daran andorckt, hat man Alpha-Aktinin oder Beta-Katenin und die verbinden das Ganze wieder mit dem Zytoskelett.

7:12 Als dritten Zellzellkontakt haben wir die sogenannten Desmosomen, die werden auch Makula-Arterens genannt. Genau wie die Zunule Arterentis machen die letztendlich eine mechanische Stabilität und die haben ein besonders ausgeprägtes Adhesionsprotein. Einmal das integrale Membranprotein ist wieder das Katherin, ja auch schon davor.

7:35 Und als Adapterprotein haben wir hier Desmoplakin. Das sollte man mal gehört haben, weil das wurde auch schon zum Beispiel im Physikum gefragt.

7:43 Aber generell auch so für die Leute, die MC-Fragen, auch gerne etwas clever lösen. Also alles die oder die Dinge, die irgendwie Desmo im Namen haben, die haben immer was mit irgendeiner Form von Desmosom zu tun. Und es gibt so, dass ich Desmoplaktin und Desmokolin, Desmoglobin und was weiß ich. Also wenn die Frage kommt, einfach Desmosom ankreuzen, dann ist gut.

8:03 Genau. Der Tim hat euch jetzt ja quasi dann die mechanischen Kontakte und die abdichtenden Kontakte vorgestellt. Es gibt aber noch einen weiteren Zell-Zell-Kontakt, nämlich die sogenannten Gap-Junctions, die manchmal auch bei Epithelien und so weiter vorkommen können. Weil bis zu dem Punkt jetzt hier gerade haben wir vom, können wir zusammenfassend auch vom sogenannten Schlussleisten-Komplex reden.

9:41 Spoiler zum Epithelien? Genau. Und der besteht eben quasi immer aus dieser Abfolge Tight-Junctions, Zonularterens, Makular-Arterens, aka Desmosomen. Und das kann man eben auch im Transmission-elektronenmikroskopischen Bild gut erkennen, eben diese drei Abstufungen, die es da gibt. Gut, dann haben wir eben auch noch, wie gerade schon angedeutet, nicht nur mechanische Zell-Zell-Kontakte, sondern eben auch Zellkontakte, die den Stoffaustausch ermöglichen.

10:07 Da reden wir von den sogenannten Gap-Junctions. Hat man irgendwie auch schon mal ein bisschen gemacht.

10:10 Sponsert bei amerikanische Modemarke.

10:13 Ja. Und Gap Junctions bestehen im Prinzip aus zwei aneinander gehefteten Kanälen, die von zwei Zellen eben ausgehen. Und diese Kanäle, die von den benachbarten Zellen ausgehen, nennt man Konnexone. Also zwei Konnexone bilden die Gapjunction. Diese Konnexone, also diese Halbkanäle quasi, die von einer Zelle ausgehen, kann man noch einmal unterteilen in sechs sogenannte Konnexine.

10:44 Und dann hat man eben quasi einen Transportweg zwischen zwei Zellen, eine sehr einfache Diffusion, einen sehr einfachen Stofaustausch. Und das spielt eben immer dann eine Rolle, wenn zum Beispiel ja elektrische Erregungen, aber auch zum Beispiel Calciumwellen zwischen Zellen ausgetauscht werden sollen.

11:03 Einfach Löcher, oder nicht, die die Zellen verbinden, mehr oder weniger.

11:06 Findet man zum Beispiel im Gastrointestinaltrakt etc. Gut. Und dann gibt es eben auch noch Kontakte zwischen der Zelle und dem Bereich, der die Zelle umgibt, die sogenannten Zell-EZR-Kontakte. EZR für Extrazellularraum. Genau. Und da ist ein sehr prominentes Beispiel, ist eben das der Hemidesmosomen.

11:25 Wir hatten gerade schon die Desmosomen, die der Tim erläutert hat. Das Desmosom konnte man sich ja quasi so vorstellen, wie zwei ausgeprägte Adapterproteine von zwei Zellen, wie so zwei Knöpfe, die irgendwie aneinander genäht sind. Zu Druckknopfmäßig direkt gegenüberliegen. Und Hemidesmosomen sind quasi dann nur die Hälfte davon, also ein halbes Desmosom, also quasi eben, ja, weil wir eben quasi nur eine Zelle haben, eben nur ein ausgeprägtes Adapterprotein und dann eben der Kontakt zum Extrazellularraum.

11:55 Also in der Regel die Verankerung eines Epithels oder einer Zelle des Epithelgewebes in der Basalmembran über ein Integrin und auch über das Kollagen 17, das hier auch eine Rolle spielen kann. Und dann gibt es auch noch die deutlich flexibleren fokalen Kontakte. Diese fokalen Kontakte werden dann eben auch von Aktin wieder ausgeprägt, wie der mit der allgemeinen Regel vorhin schon erläutert hatte.

12:21 Und die sind eben ja auch wieder von besonderer Bedeutung bei Zellmigration. Also die werden dann immer wieder neu mit der Umgebung und mit den Ebenen ausgebildet, wenn die Zelle sich eben fortbewegt und immer wieder neue Kontakte bildet. Ja, also Hemidysmosom vor allem mit der Basalmembran, fokale Kontakte flexibler und mit verschiedenen Strukturen des Extrazellularaums.

12:43 Traumhaft. Genau, dazu muss man vielleicht sich jetzt generell nochmal überlegen, dass wir im Schnittbild, was wir unter Mikroskop betrachten, ja immer nur eine 2D-Ansicht haben. Wenn wir uns jetzt aber eine Zelle anschauen, die mit einer anderen verbunden ist, dann hat die quasi ringförmig um sich herum, diese Tight-Junctions, und danach die Arteriens-Junctions und ab und zu kommt dann mal noch so ein Desmosom dazwischen.

13:10 Also man muss sich das immer auch mal dreidimensional vorstellen, dass eben diese Kontakte letztendlich um die ganze Zelle herum mehr oder weniger ringförmig angeordnet sind.

13:23 Ja, zumindest diese Zonulay. Ich meine, es würde ja auch keinen Sinn machen, wenn ich nur punktuell abdichte. Es ist quasi wie ein Dichtungsring, der einfach komplett rumgeht und es gibt quasi keine Type-Junctions ohne Zonulare Atherentis, weil das hält halt einfach nicht. Das heißt, die zwei gibt es immer so ein bisschen im Kombi-Paket.

13:41 Genau, jetzt haben wir schon viele über Zell-Zell-Kontakte quasi geredet, aber so eine Zelle wäre ja nichts, wenn nichts drin wäre. Deswegen brauchen wir quasi noch Zellorganellen, die verschiedene Aufgaben übernehmen, die verschiedene Charakteristiken haben und die halt eben auch bei verschiedenen Zelltypen verschieden ausgeprägt sind.

14:03 Und die gehen wir schnell nochmal durch, dass wenn wir demnächst in die speziellen Gewebe starten, dass wir da eine gute Grundlage haben, um quasi mit anzufangen. Und das wäre, glaube ich, ganz wichtig, dass man die nochmal abhandelt.

14:18 Genau, also wie der Leo gerade schon erläutert hat, Zellorganellen sind im Prinzip einfach nur abgetrennte Bereiche innerhalb einer Zelle, die dann eben immer eine spezielle Aufgabe haben. Sie müssen nicht unbedingt eine Membran um sich herum haben. Zum Beispiel Ribosomen haben keine Membran. Aber es gibt eben ein zentrales Zellorganell, das eine Membran um sich herum hat.

14:37 Und zwar reden wir vom Zellkern. Also da habe ich immer noch so dieses Bild von der Schule vor meinem Auge der Zellkern, so der Chef der Zelle, der so ein bisschen die Geschicke organisiert. Geschicke. Head of Department. Und der, ja, das ist eigentlich auch ein ganz treffendes Bild. Da müssen wir jetzt vielleicht einmal kurz einen ganz kurzen funktionellen Ausflug in die Genetik machen, denn der Zellkern beinhaltet die DNA.

15:03 Was ist DNA? Unser Körper, wie wir aufgebaut sind, wie wir aussehen, alle Funktionen, alle Stoffwechselwege sind im Wesentlichen auf Proteine zurückzuführen. Proteine können funktionelle Funktionen, funktionelle Funktionen, können wichtige Funktionen erfüllen, sie können Enzyme darstellen, sie können ein Zytoskelett bilden, etc.

15:25 etc. Proteine stehen also absolut im Zentrum von uns, von unseren menschlichen Prozessen, von den Prozessen im menschlichen Körper und wie wir funktionieren und aufgebaut sind. Und der Bauplan für sämtliche Proteine ist in der DNA kodiert. Proteine, Ausflug in die Biochemie, bestehen aus Aminosäureketten und falten sich dann immer weiter zusammen mit verschiedenen Wechselwirkungen von Seitenketten und Rückgraden etc.

15:51 Aber die grundsätzliche Struktur einer Aminosäurenkette und damit eines Proteins ist bereits in der Primärstruktur, also in der Abfolge der Aminosäuren definiert. Und genau diese Primärstruktur wird nun in sogenannten Basentriplets, also Dreiergruppen von Basen, in der DNA kodiert. Also die DNA ist eine Abfolge von Basen, eine Abfolge von Nukleotiden.

16:16 Und diese Nukleotide definieren Primärstrukturen, daraus folgen Proteinen und daraus folgen Funktionen.

16:22 Kann man sich so ein bisschen vorstellen wie so ein Morse-Code, ne? So quasi so diese Abfolgen, die können dann im weiteren Verlauf, in den anderen Organellen wieder übersetzt werden von dieser Triplet-Sprache in die quasi Aminosäurensprache.

16:37 Ja, genau. Und genau diese Kette an DNA könnte theoretisch bis zu zwei Meter lang sein. Die liegt aber nicht frei vor, sondern muss ja sehr fein oder sehr eng fokussiert werden im Zellkern. Deswegen gibt es eine ganze Menge Proteine, also assoziierte Proteine, die diese DNA, diese Kette an Nukleotiden, verdichten.

16:57 Und diese Verdichtung kann entweder sehr intensiv sein, also die DNA kann sehr eng gewunden sein um diese assoziierten Proteine, oder sie kann eben weniger eng um diese assoziierten Proteine gewunden sein. Ist sie eher locker gepackt, also liegt sie eher frei vor, dann reden wir vom Eukromatin und man redet dann von dem aktiven Teil des Genoms, weil dieser dann eben abgelesen werden kann, daraus können dann Proteine in der Transkription und Translation, kommen wir noch drauf zurück, gewonnen werden.

17:28 Das Gegenteil vom Eukromatin ist das Heterochromatin. Heterochromatin ist das sehr stark kondensierte Genom. Man redet vom inaktiven Teil und findet dieses eher am Rand des Zellkerns. Wenn man sich merken möchte, was ist jetzt Heterochromatin, was ist Eukromatin, da hat einer unserer Dozenten mal gesagt, dass Heteros generell immer so ein bisschen verklemmt sind.

17:50 Und da kann man sich das vielleicht merken. Heteros verklemmt, heterochromatin eng und stark kondensiert, Eukromatin locker, der aktive Teil. So ein Zellkern ist von zwei Membranen umgeben, wie gerade schon gesagt. Der äußere Teil, also die Membranen ganz außen, ist bereits Teil des endoplasmatischen Retikulums.

18:12 Darauf kommen wir auch gleich noch zu sprechen. Zwischen diesen beiden Membranen entsteht dadurch ein Raum, der ist so ungefähr 20 Nanometer groß. Wir sprechen vom sogenannten perinukleären. Also quasi dem Raum über dem Kern. Genau. Oder neben dem Kern. Ja, oder sowas. Und dieser perinukleäraum ist nun durchsetzt von sogenannten Kernporen-Komplexen.

18:35 Das sind im Prinzip einfach nur Verschmelzungen von diesen beiden DNA mit einem relativ komplizierten Proteinkomplex, der eben dann den Austausch von verschiedenen Stoffen, die rein oder raus können aus dem Zellkern. Dieser Prozess ist sehr, sehr dynamisch, das war mir auch nicht klar, dass in so einen Zellkern wahnsinnig viel rein und raus geht, das ist sehr eng reguliert, was rein und raus geht, aber da geht wahnsinnig viel rein und raus.

19:02 Das ist wirklich also ein, diese Kernpornkomplexe sind super aktive Bestandteile des Zellkerns, ziemlich interessant.

19:09 Damit Moleküle oder auch gerade auch DNA bzw. RNA-Stränge in dem Fall dadurch transportiert werden, sind verschiedene Transportproteine nötig. Und da hat man einmal die sogenannten Importine, relativ selbsterklärend, die sind eben für einen Import zuständig. Und damit Moleküle in den Zellkern importiert werden können, brauchen die ein sogenanntes Nuclear Localization Signal, also dieses NLS.

19:36 Das ist letztendlich ein biochemisches Signal, was an den Molekülen dranhängt und den Importin sagt, das soll in den Zellkern.

19:44 Der passiert ja in A38. Ja. Wer Asterix und Obelix mag.

19:48 Und andererseits gibt es eben die Exportine, die mit einem Nuclear-Export Signal, also einem NES, Moleküle aus dem Zellkern ins Zytoplasma hinaus transportieren. Außerdem können kleinere Moleküle auch unabhängig von den Poren diffundieren. Wichtig ist, dass dieser Transport GTP-abhängig ist, weil da noch ein bestimmtes Protein das RAM benötigt wird, um den zu ermöglichen.

20:15 Der Zellkern selbst auch muss auch noch stabilisiert werden. Und dafür haben wir wieder Intermediärfilamente, die wir ja schon beim Zytoskelett erläutert hatten. In dem Fall heißen die Kernlamine und die kleinen den Zellkern von innen aus und geben diese Struktur. Und wenn man da Probleme hat, wenn zum Beispiel das Gen, was dieses Kernlamin kodiert, mutiert ist, dann kommt es zum sogenannten Hutchinson-Gilford-Syndrom.

20:44 Und die Patienten, die das haben, die altern vorzeitig. Also da hat man quasi einen eigentlich sehr jungen Menschen, der sehr alt schon aussieht.

20:52 Und der Zellkern kann so ein bisschen verwoben aussehen, also ein bisschen halt dann deformiert sein, einfach weil diese Struktur nicht da ist. Und man muss aufpassen, dass man die Kernlamine nicht mit dem Laminin verwechselt. Darauf kommen wir bei der Bindegewebsfolge, das ist Bestand halt der Basallamina.

21:08 Ja, das weiß nicht, wer sich den Namen schon wieder ausgedacht hat, ne? Also irgendwie, da hätte man doch einfach irgendwas Eindeutiges machen können. Da hätte doch einfach irgendjemand falsch abgeschrieben mal und dann dachte man, macht was Neues. Das ist eigentlich so oft rechts. Sehr witzig, ja. Ja, das stimmt, ja.

21:20 Na gut, aber kommt irgendwann auch drauf.

21:23 Der Kern ist jedenfalls unter dem Lichtmikroskop sehr gut sichtbar. Das haben wir in der ersten Folge schon gesagt. Das ist immer sowas, wo wir uns dran orientieren können. Außerdem hat der je nach Zelltyp oft eine charakteristische Form, eine charakteristische Lage. Liegt zum Beispiel eher am Rand oder in der Mitte der Zelle.

21:39 Manche Zellen haben auch mehrere Zellkerne. Da kommen wir dann in den verschiedenen Geweben drauf.

21:44 Was man dann im Zellkern bei den sehr stoffwechselaktiven Zellen noch erkennen kann, ist der Nukleolus. Lateinisch glaube ich die Verkleinerungsform, also quasi Kernchen, glaube ich, oder? Also Nukleus und Nukleolus. Das klingt ganz süß irgendwie.

21:58 Ja, ne? Was weiß ich. Na, auf jeden Fall, der Nukleolus synthetisiert letztendlich unsere rRNA, also die ribosomale RNA. Und in den Kern werden außerdem, wie gesagt, über Importine ribosomale Proteine aus dem Zytoplasma importiert. Und diese rRNA mit Hilfe der ribosomalen Proteine zusammengebaut bilden dann schon im Kern die Ribosom-Untereinheiten, die dann wieder in das Zytoplasma exportiert werden können.

22:35 Liebe Freunde der Vorklinik, bevor es losgeht, brauchen wir noch ganz kurz eure Hilfe. Wir sind nominiert beim Deutschen Podcast Preis in der Kategorie Beste Information. Diese Kategorie wird über ein Publikumsvoting entschieden und wir brauchen eure Stimme. Hierbei würdet ihr uns unfassbar helfen, wenn ihr kurz auf den Link in der Folgenbeschreibung klickt und uns eure Stimme gebt.

22:57 Dauert nur 5 Sekunden. Ihr seid die allerbesten. Viel Spaß bei der Folge! Genau, ja, und also quasi da kommen wir quasi auch direkt zu unserem nächsten Organell, den Ribosomen, die quasi aus dieser R RNA und Proteinen bestehen. Und ich würde die Ribosome so ein bisschen als Übersetzer betiteln, die quasi diese DNA-RNA-Tripletsprache am Ende in diese Primärstruktur Aminosäuren, Polypeptid-Sequenz übersetzen können.

23:32 Und somit den ersten Schritt von der DNA oder von der RNA zum Protein quasi einleiten und diese Ribosomen halt eben in verschiedenen Formen vonliegen können, Am ER, nicht am ER und das halt tatsächlich doch viel relevanter ist, als ich am Anfang dachte. Über

23:51 Übersetzer würde ich vielleicht eher sagen, ist die tRNA, aber auf jeden Fall spielen die Ribosomen eine sehr wichtige Rolle in diesem Prozess der Translation, nämlich genau in dieser Übersetzung. Sie bestehen eben aus RRNA und aus Proteinen, wobei die rRNA hier interessanterweise auch katalytische Fähigkeiten haben kann.

24:11 Man spricht dann von sogenannten Ribozymen. Und sie können eben, wie Leo richtig gesagt hat, entweder frei vorliegen oder gebunden an das raue endoplasmatische Reticulum. Und genau das ist im Prinzip auch die Funktion oder das wesentliche und einzige Kriterium des rauen endoplasmatischen Reticulums. Das sieht man auch im elektronmikroskopischen Bild, da sind so kleine Pünktchen drauf.

24:33 Das sind Ribosomen, die man da erkennen kann. Nämlich genau die Ribosomen, die tatsächlich dann in das ER rein produzieren und dort dann in dem rauen ER eine weitere Verarbeitung von dieser Aminosäurenkette ermöglichen. Wenn Proteine produziert werden an den Ribosomen, die am rauen ER angelagert sind, dann sind das Proteine für die Exozytose, also für den Raustransport aus den Zellen, für Lysosomen, da kommen wir gleich drauf zu sprechen, oder für Plasmamembranbestandteile.

25:07 Das macht ja auch Sinn, weil Plasmamembranproteine müssen ja immer dann auch in eine Doppellipidschicht eingebettet sein, damit sie eingebaut werden können in die Plasmamembran. Und das läuft eben auch über das raue ER. Also Exozytose, Lysosomen, Plasmamembranproteine am rauen ER. Und die Proteine, die aus den freien Ribosomen kommen, die sind für cytosolische Proteine, also frei vorliegende Proteine, für die Proteine im Mitochondrium und für die Proteine in den Peroxisomen.

25:43 Da kommen wir auch nochmal auf die Funktion von Mitochondrien und Peroxisomen gleich zu sprechen. Aber das müsst ihr euch merken. Das ist überraschend relevant auch. Und wieder sehr einfach in der MC-Frage abzufragen. Genau. Da muss man sich immer überlegen. Also es gibt Sachen, die sind schwer abzufragen und Sachen, die leicht abzufragen sind.

25:56 Sollte man lernen. Und dann kann man auch noch theoretisch unterscheiden zwischen eukaryontischen und prokaryontischen Ribosomen. Die unterscheiden sich nämlich im sogenannten Sedimentationsverhalten. Das ist im Prinzip nichts anderes als die Geschwindigkeit, in der sie in Wasser zu Boden sinken oder die Senkgeschwindigkeit, ich weiß nicht, ob es in Wasser ist, aber auf jeden Fall allgemein die Senkgeschwindigkeit.

26:17 Und da gibt es dann eben die Einheit S und da hätte man quasi bei Eukaryoten sogenannte 80S-Ribosomen und bei Prokaryoten 70S-Prokaryoten. Äh, Ribosomen.

26:28 Senkt letztendlich ja vom Molekulargewicht ab, dieses Sediment nach Osten.

26:32 Und damit auch von der von dem RRNA-Proteinanteil. Genau.

26:35 Ja, und man kann sich das so vorstellen, dass es quasi zwei Hälften sind, die sich um diese um diese RNA drumsetzen und die RNA wird wie so eine EC-Karte durch den Schlitz durchgezogen und an quasi einem dritten Ausgang quasi fädelt sich dann wie bei so einer Strickliesel irgendwie diese Aminosäuren-Sequenz raus.

26:53 Und wenn diese Strickliesel-Aminosäuren-Sequenz hat es vorher nicht gemacht?

26:58 Doch, du erinnerst mich gerade voll an meine Kindheit raus. Strickliasel, kennst du das nicht?

27:02 Nee, also ich habe nicht gestrickt.

27:04 Also ich habe auch nicht gestrickt, aber das hatten wir irgendwann mal.

27:06 Wie auch immer. Zumindest wenn dieser Strickliesel-Faden aus den Ribosomen raus. Kannst du mir mal Socken stricken, Leo? Kein Problem, kann ich machen, ja. Sogar mit Herzchen. Naja, quasi rausgefädelt wird und der quasi ins ER reingefädelt wird. Und das endoplasmatische Reticulum kann man damit halt eben noch ein bisschen mehr machen, um es halt eben am Ende rauszuschicken.

27:28 Und dass man wieder ein überragender Übergang zum endoplasmatischen Reticulum.

27:33 Ja, genau, und da habe ich ja im Prinzip das raue ER gerade schon erläutert. Das Einzige, was man sich da vielleicht nochmal vor Augen führen sollte, ist dieses generelle Prinzip Form Follows Function. Also, dass wir aufgrund einer speziellen Ausprägung von Zellorganellen oder Strukturen innerhalb einer Zelle etwas über die Funktion ableiten können.

27:52 Nämlich, ich habe gesagt, raues ER bedeutet viel Exozytose. Und dementsprechend haben wir quasi bei Zellen mit dem rauen ER eine hohe Exozytose-Aktivität, also sehr viel Sekretion.

28:08 Außer dem rauen ER gibt es auch noch das glatte endoplasmatische Reticulum. Und da haben wir jetzt eben keine Ribosomen, die drauf sitzen, deshalb ist es auch glatt. Dort findet die Synthese und auch die Regulation der verschiedenen Phospholipide statt. Und wir haben ja schon gesagt, dass die Bestandteil der Membran sind.

28:28 Und deshalb ist das glatte ER eben für das Membranmanagement wichtig. Also für die Regulation der Membranzusammensetzung. Was siehst du so? Membranmanagement. Geil. Andererseits ist das glatte ER wichtig für Entgiftungsprozesse, besonders in Organen, die das eben aktiv machen, wie der Leber. Da haben wir dann auch häufig Zytochrom P450-Enzyme.

28:51 Die erklären wir, glaube ich, wann anders nochmal genauer.

28:53 Ja, besser ist es.

28:55 Aber in Organen, die eben viel Entgiftung zum Beispiel machen, finden wir viel glattes ER. Genauso wie in Organen, die beispielsweise Steroidhormone synthetisieren. Oder in Organen, wo viel Gluconeogenese oder Glykogenolyse stattfindet.

29:11 Aber das machen wir dann in mein Ruhe, wenn wir bei den einzelnen Gewebe sind, denke ich.

29:15 Als Marker dafür können wir Glucose Sechs Phosphatase verwenden, weil das eben ein Enzym ist, was letztendlich nur im glatten ER vorkommt. Und daher ist es Asmar ganz gut geeignet. In Muskeln haben wir eine besondere Form des glatten endoplasmatischen Retikulum, das sogenannte sarkoplasmatische Retikulum.

29:34 In Muskeln ist die Hauptfunktion des Ganzen, dass es ein Calciumspeicher ist.

29:39 Ja, aber ich weiß nicht, welches ausgedacht hat, aber ganz oft sind viele Dinge, die genau das gleiche sind, wie mit Sarko, sonst was betitelt. Und das heißt einfach, dass es den Muskel rumeiert, aber gut. Naja, also wenn wir die Proteine im ER quasi oder Braun ER quasi her haben, dann müssen sie ja irgendwie raus.

30:01 Und da gehen wir dann zu unserer Poststation, dem Golgi-Apparat, der quasi vom Poststation ist auch so was Kraftwerke der Zelle.

30:08 Ja, ne?

30:08 Das ist so wie der Grundschullevel. Aber gut, und von da aus geht es dann quasi raus, da wo es am Ende hin soll.

30:14 Wenn wir jetzt das vom Kern aus betrachten, haben wir erst Kern, dann endoplasmatisches Reticulum, dann Golgi. Und diese Seite, die dem Kern zugewandt ist, die ist konvex und heißt Cis-Golgi-Apparat. Und die, die im Kern abgewandt seite, heißt dann Trans-Golgi und die ist dann konkav. Der Golgi ist, wie gesagt, so eine Art Poststation.

30:35 Man könnte ihn auch als Zuckerfabrik bezeichnen, weil letztendlich werden die Proteine, die in den Golchi kommen, weiterprozessiert. Da werden zum Beispiel Zuckerketten angefügt oder wieder abgespalten.

30:49 Das ist im Prinzip so eine richtige Fließbandarbeit.

30:51 Ja. Es können ganz viele verschiedene Modifikationen stattfinden, zum Beispiel Sulfatierung, es können Phosphatgruppen angefügt werden. Und was spannend ist, der Golchi kann eben bestimmte Proteine adressieren. Der markiert die dann zum Beispiel mit Manose 6-Posphat. Und Proteine, die mit Manose 6-Phosphat markiert sind, werden automatisch in Lysosomen transportiert.

31:16 Und da gibt es eben, je nachdem, wo dieses Protein am Hände hin soll, eine bestimmte Struktur, die der Golchi da ranpackt und zu sagen, da soll es hin.

31:25 Genau. Und quasi in diesen verschiedenen Würstchen, in diesen Diktiosomen gibt es halt verschiedene Enzyme, die das alles hinkriegen. Und wenn sie halt eben mit einer Sechsposphat markiert sind, geht es in die Lysosomen. Lysosomenlyse hat schon irgendwas damit zu tun, finde ich, weil wir können ja nicht nur quasi Sachen rausschicken, sondern auch Sachen wieder aufschlabbern, quasi in Visikel aufnehmen, die dann am Ende abgebaut werden müssen.

31:52 Und das ist dann quasi verbunden mit diesem Lysosomensystem, was quasi Visikel für die zellinnere Verdauung quasi beschreibt. Genau. Und die damit quasi die Sachen, die abgebaut werden müssen, von außen irgendwie kleinkriegen.

32:08 Genau, also Sachen von außen, aber auch Sachen von innen, die können da abgebaut werden. Lysosomen sind Visikel, die relativ aggressive Enzyme enthalten. Das sind Proteasen, Nukleotidasen, Phosphatasen etc. Also im Prinzip alle Makromoleküle, die vorliegen, fast alle Makromoleküle, die vorliegen, können innerhalb einer Zelle, können in Lysosomen abgebaut werden.

32:29 Es wäre jetzt hochungünstig, wenn diese Proteine einfach so durch die Zelle fliegen und da hier irgendwie anfangen, Sachen abzubauen, falls so ein Lysosomen mal platzen sollte, keine Ahnung. Deswegen gibt es da einen schlauen Mechanismus. Dieser Mechanismus funktioniert nämlich so, dass hier sogenannte, also dass diese Proteine sogenannte saure Hydrolasen sind.

32:47 Also Proteine, die nur funktionieren, wenn ein sehr, sehr saurer pH-Wert, also ein niedriger pH-Wert, nämlich so im Bereich von 4,5 bis 5 vorliegt. Nur dann können sie aktiv sein. Und genau deswegen haben wir eben eine H-Plus ATP-Ase in der Membran von diesen Lysosomen, die quasi dauerhaft Protonen in dieses Lysosom hineinpumpt, den pH-Wert absenkt und damit diese sauren Hydrolasen erst funktionsfähig macht.

33:16 Das Markerenzym hier wäre dann eben diese saure Phosphatase, meine ich, genau. Dann gibt es noch so ein bisschen Probleme immer mit der Nomenklatur. Es gibt nämlich verschiedenste Vesikel, mit denen dann diese Lysosomen verschmelzen können. Es gibt zum Beispiel Endosomen, es gibt Autophagosomen, Autophagosomen wären quasi Vesikel um zelleigene Kompartiente, wie zum Beispiel ganze Zellorganellen.

33:41 Aber es gibt zum Beispiel auch Heterophagosomen, das wären quasi Vesikel, die nach einer Endozytose von größeren Partikeln vorliegen. Und sobald diese Partikel, die verdaut werden sollen, verschmelzen mit einem Lysosom, hängt man an den Namen von diesen Partikeln einfach noch ein Lysosom dran. Also dann wird aus dem Endosom das Endolysosom, dann wird aus dem Autophagosom das Autophagolysosom etc.

34:07 Autophagolysosom, schön.

34:09 Ja, so läuft es. Dann kann es aber auch sein, dass nicht alles abgebaut wird, weil manche Partikel einfach zu hartnäckig sind. Und dann verbleiben diese in den sogenannten Telolysosomen. Und diese unverdaulichen Partikel nennt man dann Lipophoszingranula, auch bekannt als Alterspigment, weil die natürlich im Alter dann einfach akkumulieren.

34:28 Und die sind eigenfluoreszent. Das ist irgendwie ein Fakt, der scheinbar relevant ist. Das sind diese braunen Altersflecken, ne? Die sieht man in Herzzellen zum Beispiel, glaube ich, in Nervenzellen.

34:38 Ja, kann man sehen, ne? Die andere Form von kleinen Vesikeln, die man noch so in Zellen findet, die ich auch sehr schwer zu unterscheiden finde von Lysosomen, aber das ist mal nur so nebenbei, sind die Peroxisomen, die quasi nochmal eine andere spezielle Enzymausstattung haben und damit auch ganz spezielle andere Aufgaben.

34:55 Die Peroxisomen sind wirklich sehr wichtig, auch im Stoffwechsel gerade. Die verschiedenen Funktionen sind wirklich sehr speziell. Einerseits hat man den Abbau langkettiger und verzweigtkettiger Fettsäuren. Das schafft das Mitochondrium selbst nämlich nicht, was wir später noch aufbringen werden. Aber letztendlich macht dieses Peroxisom diese langen und verzweigten Fettsäuren erstmal kürzer, damit das Mitochondrium dann weiter mit denen arbeiten kann.

35:27 Bei der Arbeit der Peroxisomen fallen häufig Radikale an. Und deshalb hat das Peroxisom eine bestimmte Enzymausstattung, um diese Radikale abzufangen, die ansonsten zu zellulären Schäden führen würden. Sind zum Beispiel die Superoxidismotase, die Katalase und auch Peroxidasen, denen eben Peroxisom letztendlich den Namen gegeben haben.

35:49 Peroxisomen sind auch für die Synthese bestimmter Moleküle wichtig, zum Beispiel von Cholesterin, Gallensäuren und Plasma. Aber da kommen wir dann auch in der Biochemie nochmal genauer drauf.

36:02 Genau, ja, also auf jeden Fall, also das ist mir am Anfang aufgefallen, dass irgendwie ganz, ganz viele, ich wusste am Anfang eigentlich nicht, was die machen, ne? Aber die machen so viele krasse Sachen, also sie sind viel cooler. Aber aufhören und beenden möchten wir diese Folge quasi mit dem Star in der Zelle, dem Kraftwerk der Zelle, dem Krempel, was man alles, äh, oder was quasi jeder kennt.

36:29 Kraftwerk der Zelle. Kraftwerk der Zelle machen wir, oder? Klingt gut, oder?

36:32 Das ist so unprofessionell, aber. Ja, ist egal.

36:34 Die Mitochondrien, liebe Damen und Herren.

36:36 Die Mitochondrien haben eine Doppelmembran. Und die große, das Kriterium, wie sich Mitochondrien untereinander unterscheiden, ist die innere Membran von diesen beiden. Da gibt es nämlich einmal den Christertyp und den Tubulustyp. Bei dem Christertyp, da liegen so kleine Platten an Membran vor. Und bei dem Tubulustyp, da sind es mehr so kleine Röhren, die vorliegen.

37:01 Diesen Christertyp sehen wir in der Regel allgemein bei tierischen Zellen und diesen Tubulus-Typ eher bei Steroidhormon produzierenden Zellen. Daraus resultiert aus diesen beiden Membranen, dass wir zwei verschiedene Reaktionsräume haben: einmal den Intermembranraum und einmal die Matrix. Und in der Matrix können verschiedenste Stoffwechselprozesse vorliegen, die wir in der Biochemie noch behandeln werden.

37:25 Das zum Beispiel zu nennen, die Beta-Oxidation, aber auch der Citratzyklus, den man vielleicht schon aus der Schule kennt, Ketonkörpersynthese, keine Ahnung, alle möglichen Prozesse, die ja ablaufen können. Der Matrix ist der Innenraum, ne? Genau. Also das, was quasi ganz innen ist. Also quasi, man ist außen, äußere Membran, dann kommt der Intermembranraum, innere Membran und dann kommt die Matrix.

37:46 Und in dieser inneren Mitochondrien-Membran, da liegen dann die Enzyme der Atmungskette vor. Das sind die, die wir brauchen für die aerobe Glykolyse. Und da gibt es eine ganz, ganz interessante, spannende Theorie, wie ich finde, die evolutionär von allerhöchster Bedeutung ist, nämlich die Endosymbionten-Theorie.

38:07 Und die erklärt er dem jetzt.

38:08 Endosymbionten-Theorie bedeutet ja einfach, dass letztendlich eine Symbiose zwischen einem Organismus mit einem anderen Organismus und der eine nimmt den anderen in sich auf. Dafür gibt es eben bestimmte Anhaltspunkte. Einerseits kommt zum Beispiel in den Mitochondrien Cardiolipin vor, was eigentlich für Prokarionten typisch ist.

38:27 Andererseits haben Mitochondrien eine eigene kleine DNA. Auch eigene Ribosomen stellen zum Teil ihre eigenen Proteine her. Ihre Vererbung ist unabhängig von den normalen männelschen Regeln. Mitochondrien werden nämlich nur mütterlich vererbt. Das heißt, die vom Vater werden einfach zerstört bei der Befruchtung.

38:46 Und außerdem haben Mitochondrien eine Doppelmembran. Also wie wenn man einen Einzeller letztendlich in eine Zelle endozytiert hätte, hat dieses, genau, dieses Organell im Grunde auch eine doppelte Membran.

39:00 Genau. Und genau mit diesem Aufschlabbern von dem einen Bakterium vom anderen. Hätten wir es mit den Zellorganellen, liebe Freunde. Weil in der nächsten Folge geht es dann in die Gewebe rein, erst allgemein, dann speziell. Das wird immer cooler. Ja, wir freuen uns, glaube ich, noch hier auf. Bis zum nächsten Mal.

39:15 Ja, mit den Epithelien. Macht's gut. Ciao, ciao.

39:39 Der Podcast kann den Besuch von Vorlesungen nicht ersetzen. Wir empfehlen das Studium von Einstein Fachliteratur über den Inhalt des Podcasts hinaus.

39:46 For riesigen und arts and apotheker.