Taschenlehrbuch Histologie

Kurztext / Annotation
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Textauszug
2 Plasmamembran und Oberflächendifferenzierungen

Die Plasmamembran bildet die Grenze zwischen Intra- und Extrazellulärraum (IZR, EZR), also zwischen zwei Kompartimenten mit sehr unterschiedlichem Inhalt. Die Intaktheit der Plasmamembran ist Voraussetzung für die Lebensfähigkeit einer Zelle. Ionen und andere ausschließlich hydrophile Stoffe können die Plasmamembran nur mit Hilfe von Kanal- und Transportproteinen durchqueren. Für Gase und hydrophobe Stoffe dagegen stellt die Plasmamembran keine Barriere dar.

Die senkrecht angeschnittene Plasmamembran (Zellmembran, das Plasmalemm) erscheint im üblichen elektronenmikroskopischen Bild als ca. 8_nm dicke trilaminäre Struktur (zwei kontrastreiche Linien, dazwischen eine helle Zone). Die Außenseite kann mit einem deutlich sichtbaren Filz (Glykokalyx) bedeckt sein. Das molekulare Grundgerüst der Plasmamembran besteht aus einer Doppelschicht von polaren Lipiden (hauptsächlich Phospholipiden) sowie Proteinen, die ein- und angelagert sind.

Durch verschiedene Differenzierungen der Zelloberfläche wird die Fläche für den Stoffaustausch vergrößert (Mikroplicae, Mikrovilli, basale Falten). Kinozilien und Geißeln (Flagellen) dienen ganz anderen Zwecken. Sie besitzen die Fähigkeit zu aktiven Eigenbewegungen.

2.1 Aufbau der Plasmamembran

Der im Folgenden beschriebene Bau der Plasmamembran gilt im Prinzip für alle Biomembranen ( _ Abb. 2.1). Unterschiede betreffen hauptsächlich die Einzelheiten der Lipid- und Proteinzusammensetzung.

2.1.1 Bausteine der Plasmamembran
2.1.1.1 Polare Lipide der Plasmamembran

Die häufigsten Lipide der Membranen sind Phospholipide einschließlich Sphingomyelin; kleinere Fraktionen werden von Glykolipiden gebildet (z._B. Cerebroside, Sulfatide, Ganglioside). Gemeinsam ist allen Membranlipiden der physikochemische Charakter: Sie besitzen einen hydrophilen und einen hydrophoben Molekülanteil und sind somit amphiphil. In wässrigem Medium ordnen sich polare Lipide dabei so an, dass ihre hydrophilen Teile dem Wasser zugewandt sind und ihre hydrophoben Teile "unter sich" bleiben. Eine der Aggregationsmöglichkeiten ist die Doppelschicht, wie sie in der Plasmamembran und allen Biomembranen verwirklicht ist. So vertragen sich die beiden Oberflächen der Membran mit den angrenzenden wässrigen Medien des Intra- und Extrazellulärraumes, während das Innere der Membran eine hydrophobe Zone darstellt. Die Lipide werden ausschließlich durch _ nicht-kovalente Bindungen zusammengehalten. Man muss sich die Lipiddoppelschicht als recht flexiblen Film vorstellen, in dem die Lipidmoleküle innerhalb ihrer Ebene leicht umherschwimmen können (laterale Diffusion der Membranbausteine, Fluidität der Biomembran). Ein Überwechseln in die andere Lamelle der Doppelschicht geschieht dagegen selten, wenn nicht spezielle Mechanismen dies erleichtern. Die Fluidität der Membran wird durch Cholesterin, das zwischen den Phospholipiden steckt, beeinflusst.

2.1.1.2 Proteine der Plasmamembran

Für die meisten spezifischen biologischen Funktionen der Membranen sind Proteine verantwortlich. Genau wie die Lipidmoleküle können die Membranproteine in der Lipidschicht umherschwimmen ("Flüssig-Mosaik-Modell" der Biomembran), es sei denn, sie sind immobilisiert (z._B. durch _ Anbindung an das Zytoskelett). Proteine können unterschiedlich fest mit der Plasmamembran verbunden sein, nämlich als integrale oder als periphere Membranproteine. Die folgenden kurzen Ausführungen gelten nicht nur für die Plasmamembran, sondern grundsätzlich auch für die intrazellulären Membranen ( _ Abb. 2.1_d).

Integrale Membranproteine (Transmembran- u

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