Biologische Membranen und Kompartimentierungen

Question 1

Funktionen von Biomembranen

Answer 1

Trennen:

• Abgrenzung von Zellen gegen EZF
• Zellkompartimentierung
• Diffusionsbarriere (Ionen, Proteine)
• Ionengradienten (Erregbarkeit)
• Zellantigenität

Verbinden:

• Gasdiffusion
• Kanalproteine
• spezifische Transporter und Austauscher
• Rezeptoren (Signalwandlung)
• Zellverschmelzungen (Befruchtung)

Question 2

Arten von Biomembranen

Answer 2

Einfachmebranen

Doppelmembranen

bei pflanzen und vielen Prokaryonten ist der Plasmamebran eine zusätzliche Zellwand (komplexe Kohlenhydrate) aufgelagert

Question 3

Doppelmembranen

Answer 3

• Plasmamembranen (E.coli)
• Mitochondrien
• Zellkern

Question 4

Einfachmebranen

Answer 4

• Plasmamebran (Eukaryonten)
• endoplasmatisches Retikulum
• Lysosomen
• cis-Golgie, trans-Golgi

Question 5

Bestandteile von Standardbiomembranen

Answer 5

Lipide (45%, Doppelschicht)

• Phospholipide
• Sphingolipide
• Cholesterol

Proteine (45%, integral, peripher)

• Strukturproteine
• Rezeptoren
• Kanalproteine
• Transporter

Kohlenhydrate (10%, nur außen)

• Glykolipide (Glu, Gal, Ac-Glu)
• Glykoproteine (GalNAc, NANA)

Anteile können je nach Membranart stark variieren

Question 6

Asymmetrie der Lipiddoppelschicht

Answer 6

äußere Halbschicht (Cholin-haltig):

• Phosphatidylcholin (PC)
• Sphingomyelin (SM)
• Phosphatidylinositol (PL, 1x)

innere Halbschicht (Cholin-frei):

• Phosphatidylethanolamin (PE)
• Phosphatidylserine (PS)
• Phosophatidylinositol (Pl, 2x)

Question 7

Wie kommt es zur Asymmetrie der Lipiddoppelschicht?

Answer 7

• ATP abhängige Lipidtransporter (Flipasen, Flopasen, Scramblasen) sind für Asymmetrie verantwortlich
• durch asymmetrische Synthase und Aufrechterhaltung durch Enzyme
• abnehmende Asymmetrie ist erstes Anzeichen für beginnenden Zelltod (auch Apoptose)

Question 8

Arten von Membranproteinen

Answer 8

Integrale Membranproteine

Periphere Membranproteine

Question 9

Integrale Membranproteine

Answer 9

• Membran-spannend (Ionenkanäle) (zB Aquaporine, mehrere β-Faltblätter bilden den Wasserkanal)
• Membran-überbrückend (Rezeptoren)
• Membran-integriert (eine Halbschicht)

Question 10

Periphere Membranproteine

Answer 10

• Kopfgruppen-assoziiert (ionische Bindungen)
• Proteinanker (hydrophobe Aminosäuren) (zB COX 1, nimmt benötigte Bestandtiele direkt aus der Membran)
• Lipidanker (zB Fettsäuren, Farnesylreste)

Question 11

Bewegungen in Biomembranen

Answer 11

Lateraldiffusion

Transversaldiffusion

Question 12

Lateraldiffusion

Answer 12

• Bewegung innerhlab einer Lipidhalbschicht
• schnell, häufig
• 2 µm/s -> bei Bakterien mit ca. 1 µm Durchzmesser dauerte eine umrundung ca. 2 s

Question 13

Transversaldiffusion

Answer 13

• Bewegung aus einer Halbschicht in die andere (flip, flop)
• langsam, selten
• ein Flipflop in 4-5h (5 µm Doppelschicht), 108 mal langsamer als Lateraldiffusion
• Wiederherstellung des Ausgangszustandes durch ATP-abhängige Flopase (von Cytosol nach EZ-Seite) und Flipasen (Von EZ- nach Cytosol-Seite) und ATP unabhängige Scramblase (Antiport)

Question 14

Beeinflussung von Membranfluidität

Answer 14

durch Lipidzusammensetzung

• ungesättigte Fettsäuren erhöhen die Membranfluidität (“Knick” durch cis-Doppelbindungen stört die Packung
• Sphingolipide vermindern die Membranfluidität (durch gesättigte Fettsäuren und trans-Doppelbindungen im Sphingosin)
• Cholesterol moduliert die Membranfluidität (Erhöhung und Verminderung möglich)

Question 15

Lipid rafts [Definition, Arten, Struktur, Funktion]

Answer 15

Mikrodomänen in Biomembranen, die sich hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzungen und ihrer Funktionalität von den umgebenden Bereichen unterscheiden

Arten:

• Caveolae (Cholesterol-reich)
• GEM (Glycosphingolipid reich)
• PIP₂-reich

Struktur:

• reich an Chol, SM (Sphingomyelin) und gesättigten FS
• Bereiche mit geringer Fluidität
• reich an funktionellen Proteinen
• Verbindungen zum Zytoskelett

bedeutsam für die Signaltransuktion (GEM, PIP₂), Cholesteroltransport (Caveolae), Immunregulation und Pathogenese (zB M. Parkinson)

Question 16

Freie Diffusion über biomembranen

Answer 16

ungehindert:

• CO₂, N₂, O₂, Ethanol
• zT: Wasser und Harnstoff (wegen der hohen Wasserkonzentration in biologischen Systemen ist der unkontrollierte Nettofluss von Wasser relativ groß -> regulation des Wasserlusses durch Aquaporine)

wird gehindert:

• K⁺,Na⁺, Ca²⁺, Cl^-, HCO₃^-, HPO₄^2-
• Aminosäuren, proteine, Nukleinsäuren

Question 17

Carrier-vermittelte Diffusion

Answer 17

Carrier (zB Ionencarrier) sind Transportenzyme, die die Aktivierungsenergie zB der Ionendesolvatisierung herabsetzen

Question 18

Membrantransportproteine

Answer 18

• Transporter: Substrat wird durch Membran geleitet
• Rezeptor: Ligand bindet Extrazellulär -> intrazellulär wird ein Substrat (zB aus der membran) zu einem Produkt gespaltem
• Kanal: extrazelluläre Ligandenbindung -> Ion wird durch Membran geleitet

Question 19

Richtung des Membranstransportes

Answer 19

• Uniport (I)
• Cotrasnport
  
  • Symport (II)
  • Antiport (III)

BeispieL: K⁺-Na⁺-ATPase (P-Typ): 3 Na nach innen + 2 K nach außen, gegen das Konzentrationsgefälle -> ATP -> ADP+ P (Antiport(direkt Energie-abhängig))

Question 20

DIe 3 Domänen nennen

Answer 20

BACTERIA

ARCHAEA

EUKARYOTA

Question 21

Merkmale Prokaryoten Bacteria

Answer 21

DNA im Zellkern (Nein)

Nucleosomen (Nein)

Membranbegrenzte Organellen (Nein)

Zytoskelett mit Motorproteine( Nein)

Ribosomen (70s)

Start-Aminosäure der Translation (Formyl Met)

Cycloheximid- sensitivität (Nein)

Erythromycin- sensitivität (Ja)

Question 22

Merkmale Prokaryoten Archaea

Answer 22

DNA im Zellkern (Nein)

Nucleosomen (Halb)

Membranbegrenzte Organellen (Nein)

Zytoskelett mit Motorproteine( Nein)

Ribosomen (70s)

Start-Aminosäure der Translation (Met)

Cycloheximid- sensitivität (Nein)

Erythromycin- sensitivität (Nein)

Question 23

Merkmale Eukaryoten

Answer 23

DNA im Zellkern (Ja)

Nucleosomen (Ja)

Membranbegrenzte Organellen (Ja)

Zytoskelett mit Motorproteine( Ja)

Ribosomen (80s)

Start-Aminosäure der Translation (Met)

Cycloheximid- sensitivität (Ja)

Erythromycin- sensitivität (Nein)

Question 24

Endosymbiontentheorie

Answer 24

Aufnahme aerober Bakterien (Purpurbakterien) als Vorgänger der Mitochondrien

Aufnahme photosynthesierender Bakterien (Cyanobakterien) als Vorgänger der Chloroplasten

Question 25

Indizien zu der Endosymbiontentheorie

Answer 25

DNA von Mitochondrien und Chloroplasten ist zirkulär, ohne hochrepetetive Sequenzen 70S–Ribosomen Die Translation beginnt mit Formylmethionin Enden der mRNAs: kein Kappe am 5’-Ende und keinen Poly-A-Schwanz am 3’-Ende. Innere Membran des Mitochondriums ähnelt der eines Bakteriums: Fehlen von Cholesterin

Question 26

Plasmamembran [Funktion]

Answer 26

Rezeptoren; Kanäle -\> Import und Export von Molekülen.

Question 27

Zytosol [Funktion]

Answer 27

Glykolyse, Gluconeogenese, Proteinbiosynthese, Intermediärstoffwechsel (Synthese und Abbau von Nukleotiden oder Aminosäuren). pH 6,9 – 7,4

Question 28

Rauhes endoplasmatisches Retikulum [Funktion]

Answer 28

Ribosomale Synthese von Proteinen für 1. Export (Sekret) 2. Plasmamembran 3. Lysosomen, 4. ER selbst. Disulfidbrückenbildung / Tertiärstruktur/ Hydroxylierung von Lysin u. Prolin. Spezifische Proteolyse (Antigene)

Question 29

Glattes endoplasmatisches Retikulum [Funktion]

Answer 29

Synthese von Lipiden (Triglyceride und Phospholipide; Cholesterin; Steroide; Prostaglandine). Hydroxylierungen (Oxygenasen/P450)

Question 30

Golgi-Apparat [Funktion]

Answer 30

Modifizierung (O-Glykosylierung) von Proteinen; Sortieren von Proteinen. Synthese von Proteoglykanen (Extrazellularmatrix). pH 6,6

Question 31

Endosomen [Funktion]

Answer 31

Intrazellulärer Transport von durch Endozytose aufgenommenen Molekülen

Question 32

Lysosomen [Funktion]

Answer 32

Zerlegung von endogenen oder durch Endozytose aufgenommenen Makromolekülen (abbauende Enzyme mit Optimum bei pH 4,5 – 5,0)

Question 33

Peroxisomen [Funktion]

Answer 33

ß-Oxidation (sehr langkettige FS/Cholesterin zu Gallensäuren); Reaktionen mit Beteiligung von Oxidasen, Peroxidasen und Katalasen. pH 6,9 – 7,1

Question 34

Mitochondrien - äußere Membran [Funktion]

Answer 34

"Schutzbarriere". Membrankanäle

Question 35

Mitochondrien - innere Membran [Funktion]

Answer 35

Atmungskette; ATP-Synthese; Transport-Systeme

Question 36

Mitochondrien - Matrix [Funktion]

Answer 36

ß-Oxidation; Citratzyklus; Teil des Harnstoffzyklus

Question 37

Zellkern (Nucleus) [Funktion]

Answer 37

``` DNA-Synthese; Transkription; Spleißen. Gen-Regulation. Ribosomale Untereinheiten (Nucleolus). Kernporen zum Import und Export; ```

Question 38

evolutionären Vorteile eines Zellkerns [Funktion]

Answer 38

Ohne Zellkern: 1 Gen = 1 mRNA = 1 Protein Mit Zellkern:1 Gen durch Spleißen = mehrere mRNA = mehrere Proteine Außerdem gibt es mit dem Zellkern einen zusätzliche Regulationsfaktor → spezifische Synthese von Stoffen

Question 39

Typische Ionenkonzentrationen an der Zellmembran

Answer 39

Außen: K+ 5mM, Na+ 150mM, Cl- 120mM Innen: K+ 150mM, Na+ 15mM, Cl 20mM, geladene Proteine 120mM

Question 40

Was passiert wenn es einen Konzentrationsunterscheid gibt und alle Teilchen sich durch eine omnipermeable membran gleich gut verteilen können?

Answer 40

Teilchen diffundieren entlang des Konzentrationsgradients dynamisches Gleichgewicht

Question 41

Wie entsteht das elektrische Potential an der Zellmembran?

Answer 41

Plasmamembran ist semipermeabel d.h die Moleküle können sich nicht einfach so verteilen. Nicht für alle Ionen durchlässig (hauptsächlich für K⁺) Zellmembran innen: negativ geladen Zellmembran außen: positiv

Question 42

Gleichgewicht zwischen chemischem und elektrischen Potenzial

Answer 42

chemische Potenzial treibt K+ entlang des Konzgradienten nach außen elektrisches Potenzial treibt die K+ nach innen Netto im Ruhezustand chemisch=elektrisch Elektrochemisches Potenzial = 0

Question 43

Unterschied zwischen dem berechnenten (Nernst-Gleichung) und dem gemessenen Ruhepotenzial?

Answer 43

Die Zellmembran ist nie ganz dicht Es können auch Na+ Ionen diffundieren

Question 44

Wofür die Na⁺ -K⁺- Pumpe?

Answer 44

Die Membran ist nie ganz dicht, Na⁺ kann eindringen -\> das Ruhepotenzial würde zusammenbrechen Na⁺-K⁺-Pumpe hält das Ruhepotential aufrecht

Question 45

Nernstgleichung

Answer 45

Berechnung des Ruhemembranpotentials R=Gaskonstante T=Temperatur z= Ladung F= Faraday Konstante (elektrische Ladung pro Stoffmenge)

Question 46

Mukosviszidose (Cystische Fibrose(CF)) [Ursache]

Answer 46

* Mutation im Cystic fibrosis Transmembrane Conductance regulator (CFTR)-Gen auf dem Chromosom 7 * über 1800 CFTR-Mutationen bekannt (häufigste in Mitteleuropa: F508del) * autosomal-rezessiver Erbgang * Häufigkeit ~1:2500 in Europa * Gendefekt -\> Defekt des CFTR-Proteins -\> vollständiger/teilweiser Funktionsverllust/ keine keine Membraneinlagerung/keine feste Membranverankerung -\> verminderte Cl^--Resektion/Sekretion -\> zäher Schleim/ salziger Schweiß

Question 47

Typische Symptome Mukoviszidose (90-95%)

Answer 47

* schwere CFTR Mutation (Klasse I -III) * Schweiß Cl\>60 * Nasenpolypen * Leberzirrhose * Exokrine Pankreasinsuffizienz -\> Verdaustörung/ Blähbauch * -\> Diabetes Typ III * Mekoniumileus (Darmverschluss) * Lebenserwartung 38 Jahre * Männlich Infertilität * Bronchiektasen * Auftreten im frühen Kindesalter

Question 48

Atypische Symptome CF (5-10%)

Answer 48

* milde CFTR Mutation (Klasse IV-V) * Schweiß Cl \<60 * mildere sinopulmonale (Nasennebenhöhlen) Symptome * Exokrine Pankreasinssufizienz * Rez. Pankreatiden * Präsentation späteres Alter

Question 49

Therapie CF

Answer 49

* Infektionsprophylaxe, Antibiotika * tägliche Physiotherpie * Inhalation (DNAse, 5,85% NaCl) * Bronchospasmolytika * Entzündungshemmer (Steroide) * O₂ * (Lungentransplantation) * Pankreas-Enzymsubstitution * kalorien- und fettreiche Nahrung * Vitaminersatzgabe

Question 50

CFTR-Protein

Answer 50

intergraler, cAMP-regulierter Chloridionenkanal in der Lunge: durch Chloridsekretion gelangt Flüssigkeit mit aus der Zelle -\> Schleimfilm in der Lunge viel in exokrinen Organen (Pankreas, Leber, darm, ...) auch in Schweißdrüsen -\> Chloridrückresorption -\> kein hoher Chloridverlust durch Transpiration

Question 51

Mutationsklassen CFTR

Answer 51

Man unterscheidet fünf Mutationsklassen: * ** 1. Klasse:** keine Proteinsynthese, da Mutation richtiges Spleißen verhindert * **2. Klasse:** Protein kann nicht im endoplasmatischen Retikulum reifen * **3. Klasse:** Protein reift und erreicht Zielmembran, jedoch fehlende Funktion als Chloridkanal * **4. Klasse:** Protein ist in die Zielmembran eingebaut, hat aber abnormale leitende Eigenschaften * **5. Klasse:** Bildung einiger funktionsfähiger Proteine Klassen 1 bis 3 sind schwere Mutationen, während 4 bis 5 zu den leichten Mutationen zählen – hier ist die Funktion des Kanals nicht vollständig gehemmt.

Question 52

Phase

Answer 52

räumlicher Bereich mit chemisch und physikalisch homogener Zusammensetzung

Question 53

Phasengrenze

Answer 53

Fläche zwischen zwei Phasen zB zwischen Luft und Flüssigkeit oder zwischen zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten (Wasser/Öl)

Question 54

Oberfläche

Answer 54

Phasengrenze zwischen einer festen bzw flüssigen und einer gasförmigen Phase

Question 55

hydrophober Effekt (=hydrophobe "Wechselwirkung")

Answer 55

* Zusammenlagerung hydrophober Moleküle bzw hydrophober Molekülbereiche in _wässriger_ Lösung * Ursache: Verringerung der Kontaktfläche zwischen Wasser und hydrophoben bereichen * -\> Zunamhe der Entropie (ΔS) des Wassers (vgl Gibbs-Helmholtz-Gleichung: ΔG=ΔH - TΔS) * wichtig für * Faltung von Proteinen * Bildung von Mizellen und Lipiddoppelschichten

Question 56

Wirkung von ampiphilen Substanzen auf Oberflächen

Answer 56

sind oberflächenaktiv (=senken die Oberflächenspannung) -\> Bildung eines Monolayers an der Grenzfläche Wasser/Luft (zB Surfactants in der Lunge

Question 57

Mizellen

Answer 57

kugelförmige Bildungen von Carbonsäuren und Detergentien im hydrophoben Inneren können hydrophobe Substanzen "gelöst" werden

Question 58

Emulsion

Answer 58

fein verteiltes Gemisch zweier nicht mischbarer Flüssigkeiten zB Milch, Mayonnaise, Salben

Question 59

Emulgator

Answer 59

* ampiphile Substanz, die Emulsionen stabilisiert * natürlich Emulgatoren * Fettsäuren * Phospholipide (emulgieren Fett im Blut (-\> Lipoproteine) * Gallensäure (emulgieren Fett im Darm)

Question 60

Liposom

Answer 60

Phospholipid (zylinderförmig) bilden Doppelschicht (bilayer) Lipidvesikel (=Liposom) umschließt wässriges Kompartiment

Question 61

Surfactant

Answer 61

= **_surfac_**e **_act_**ive **_a_**ge**_nts_** = grenzflächenaktive Substanz besteht aus einer Mischung aus Phospholipide und Proteinen von Pneumozyten Typ II gebildet Funktion: * Senkung des Eröffnungsdruck kleiner Alveolen und Vermeidung der gasumverteilung in große Alveolen * Erhöhung der Lungen Nachgiebigkeit (Compliance) * Verhinderung des endexpiratorischen Alveolarkollaps

Question 62

Freisetzung von Signalmolekülen aus Biomembranen

Answer 62

Hydrolyse der Esterbindungen durch spezifische Enzyme (Phospholipasen) Phospholipase C: Spaltung Phospholipid zB in Inositoltrisphosphat (IP3) und Diacylglycerol (DAG Phospholipase A₂: Abspaltung von Arachidonsäure, das bevorzugt an die zweite Bindungsstelle des Glycerol bindet

Question 63

Lipid-Anker

Answer 63

Verankerung auf der cytosolischen Seite der Mebran * durch Acetyl-Anker * durch Isoprenyl-Anker (4x-Isopren: Geranylierung; 3x: Farnesylierung) Verankerung auf der extrazellulären Seite der Membran * GPI-Anker (Glykosyl-Phosphatyl-Inositol-Anker) * Transamidase im ER-Lumen * Transport zur Plasmamembran

Question 64

Co-translationale Insertion in das ER

Answer 64

Signal recognition Particle (SRP) bindet an Signalpeptid -\> Translationsstopp -\> bringt und bindet an SRP Rezeptor an der rauhen ER Membran -\> translation wird fortgeführt -\> synthetisiertes Peptid wird durch ein Proteintranslocator in das ER Lumen gebracht

Question 65

Einbau eines Proteines in die ER-Membran

Answer 65

zusätzliche hydrophobe Stop-Transfer-Sequenz signalpeptidase spaltet spaltet Signalpeptid des proteins ab Translocatorprotein öffnet lateral -\> hydrophober Bereich verbleibt in der Mebran und verankert es dort

Question 66

Chaperon

Answer 66

* Hitzeschockprotein (heatschock protein, hsp) * erkennen und binden hydrophobe Bereiche * verbrauchen ATP bei Faltung von Substratproteinen * konkurrieren mit dem Proteasom * Hsp60 (=Chaperonine): fassartige Struktur, die proteine vollständig aufnehmen * Hsp70(zB BiP) binden bereits an das wachsende Polypeptid

Question 67

Qualitätskontrollen von Proteinen

Answer 67

per Zuckerrest Glykoprotein-bindende proteine (Lektine) haltem ungefaltete Proteine im ER fest (Calretikulin (luminal), Calnexin (membrangebunden) Glucosyltransferase entscheidet, ob das protein richtig gefaltet ist

Question 68

Vorteile von Glykoslierungen von Proteinen

Answer 68

* 50 % aller eukaryotischer Proteine sind glycosyliert * Resistenz gegen Proteasen * Schutz vor Erregern * Förderung der Proteinfaltung * Qualitätskontrolle der Faltung

Question 69

Abbau von Proteinen [Warum?, Wie?]

Answer 69

WARUM? * Defekte * Alterung von Proteinen * Phagocytose (Mikroorganismen) * Autophagie (Organellen) * Antigen-Prozessierung (MHC-I/MHC-II) WIE? * Lysosomen * Ubiquitin-Proteasom-System (UPS) * Caspasen * Signalpeptidasen * Prohormon-Convertasen

Question 70

Reifung von Proteinen - Disulfidbrücken

Answer 70

* an Ausbildung des korrektes Faltungs- zustands auch kovalente Wechsel- wirkungen beteiligt * Stabilisierung der korrekten Tertiärstruktur * Enzyme: Protein-disulfid-isomerasen (PDI) -\> Beschleunigung

Question 71

Abbau von Membranproteinen

Answer 71

Abbau im Lysosom durch Cathepsine * Abbau zellulärer Abfälle * durch Endocytose / Autophagie / Phagocytose ,ins Lysosom * Abgabe der Abbau- produkte über Membran durch Ubiquitin-Proteasom-System Ubiquitinsystem wählt Zielproteine aus und markiert diese für den Abbau, durch Anbauung von Polyubiquitinketten durch E1, E2 und E3-Enzyme Proteasome bauen diese markierten Proteine ab

Question 72

sekretorischer Weg

Answer 72

Protein-Synthese -\> Proteinsynthese an freien Ribosomen im zytosol oder im ER (nur bei N-terminalen Signalpeptiden) -\> cotranslationale Insertion in das Lumen des ER -\> Qualitätskontrolle: richtige Faltung -\> wenn ja: entweder Verbleib im ER oder Export in den Golgi-Apparat mit anschließender Sekretion in EZ auf dem gesammten Weg wird das Protein weiter modifiziert und so für den Zielort bestimmt

Question 73

Hämatoxylin-Eosin (HE)-Färbung

Answer 73

im sauren Milieu positiv geladene Metall- (z.B. Aluminium) Hämatein-Komplexe an die negativ geladenen Phosphatreste der Zellkern-DNA Zellkerne und Ribosome färben sich durch ihren Nukleinsäuregehalt blau, die zytoplasmatischen Proteine rötlich

Question 74

grampositiv unter dem Mikroskop

Answer 74

blau gefärbt nach Gramfärbung Eigenschaft zu Sporenbildung

Question 75

gramnegativ unter dem Mikroskop

Answer 75

Bei gramnegativen Bakterien ist eine Extraktion des Farblackes mit Alkohol leicht möglich (werden farblos) immer gramnegativ sind * Bakterien ohne Zellwand * Bakterien mit defekter Zellwand * absterbende Erreger

Question 76

Sporenbildung unter dem Mikroskop

Answer 76

Innerhalb der Bakterienzelle bildet sich ein rundovaler meist glatt begrenzter Bereich mit höherer Lichtbrechung. In der Gramfärbung macht sich der Bereich als runde Aufhellung bemerkbar sonst meist grampositiv

Question 77

Kokken unter dem Mikroskop

Answer 77

Im Präparat rund und in Trauben (Staphylo-) oder Ketten (Streptokokken) gelagert

Question 78

Stäbchen

Answer 78

Stäbchenform

Question 79

Auflösung bei einem Lichtmikroskop

Answer 79

^dmin = kleinster Abstand, der noch getrennt wahrgenommen werden kann, λ = Wellenlänge des Lichtes und NA = numerische Apertur Öffnung der Kondensorblende erhöht auch die Auflösung, verringert allerdings Kontrast und Tiefenschärfe

Question 80

Größenverhältnisse von eukaryontischen Zellen, Zellorganellen und Mikroorganismen

Answer 80

Bakterien 1-10μm Viren 0,02-0,3μm Erythrozyten 5-10 μm Kugelbakterien (Kokken) 1-5 μm Zellkern 5-16 µm Mitochondrien 0,5–1,5 µm

Question 81

Zytose und vesikulärer Transport Möglichkeiten

Answer 81

* Phagozytose = für große, feste Teilchen; auch al Oberbegriff * Pinozytose = unspezifisch, Flüssigkeit * Endo- und Exozytose = rezeptorvermitteelt * Transzydose = transzellulärer Transport

Question 82

Transportproteine

Answer 82

integrale Membranproteine. Zwei Sorten: Kanäle und Carrier (plus Sonderform der Carrier: Pumpen)

Question 83

gating (Eigenschaft nur von Kanälen)

Answer 83

Die meisten (aber nicht alle) Kanäle können ihre Durchlässigkeit sprunghaft zwischen offen und geschlossen bzw. inaktiviert variieren

Question 84

Kein schnelles gating haben

Answer 84

* Wasserkanäle (Aquaporine) * Kanäle in den Schlussleisten zwischen Epithelzellen (Claudine)

Question 85

voltage gate

Answer 85

zB der spannungsgesteurte Natriumkanal

Question 86

ligant gate

Answer 86

zB bei Acetylcholin oder anderen Botenstoffen

Question 87

mechanically gate

Answer 87

zb bei Mechanorezeptoren

Question 88

Eigenschaften von Carriern

Answer 88

* stöchiometrisch fassbare chemische Reaktion Konformationsänderung des Carriers bei jedem Durchtritt zu keinem Zeitpunkt komplett durchlässig * kein gating

Question 89

Uniporter

Answer 89

Question 90

Symporter

Answer 90

Question 91

Antiporter

Answer 91

Question 92

Flusskopplung

Answer 92

In Symportern ist es möglich ein Substrat gegen den Gradienten zu transportieren, wenn er mit einem Molekül zusammen durch die Membran transportiert wird welches entlang des Grandients fließt zB bei SGLT 1 und 2

Question 93

Begriffe: Passiver / aktiver Transport

Answer 93

passiv immer bergab aktiv kann bergauf erfolgen

Question 94

passiv Transport

Answer 94

Kanal, Uniporter oder Lipidphase der Zellmembran Antrieb: physikalische Kräfte * Konzentration + elektrische Spannung -\> elektrochemischer Gradient -\> Diffusion * Druck -\> Filtration

Question 95

aktiver Transport

Answer 95

primär: Pumpe,ATP(Antrieb) sekundär: Symport/Antiport, primär aktiver Transport(Antrieb) tertiär: Symport/antiport, sekundär aktiver Transport(Antrieb)

Question 96

Primär aktiver Transport

Answer 96

definitionsgemäß unter unmittelbarem Verbrauch von ATP

Question 97

Sekundär aktiver Transport

Answer 97

Carrier-vermittelter Symport oder Antiport, dessen Antrieb ein Ionengradient für Na+ ist. Gradient-\>durch primär aktiven Transport (Na+/K+-ATPase) aufrechterhalten

Question 98

Tertiär aktiver Transport

Answer 98

Antrieb durch sekundär aktiven Transport.

Question 99

ATPasen

Answer 99

Pumpen = ABC-Transporter (ATP binding cassette) Na+/K+-ATPase H+/K+-ATPase Pgp (P-glycoprotein) = ABCB1 = MDR1 (Multi drug resistance)

Question 100

P-Glycoproteine

Answer 100

verhindert effizient die Passage von toxischen Substanzen in sensible Organe, reduziert dadurch die Absorption und demzufolge die Wirksamkeit von Arzneistoffen.

Question 101

P-Glykoprotein (ABCB) Wirkung

Answer 101

1. **Zytostatika** werden durch die P-gp-Pumpe aus der Tumorzelle ausgeschleust 2. **Antibiotika** werden durch die P-gp-Pumpe aus dem Bakterium ausgeschleust 3. **Neurotoxine** werden durch die P-gp-Pumpe aus den Gehirnzellen über die Blut-Hirn-Schranke in den Blutkreislauf zur metabolischen Entsorgung ausgeschleust (siehe Loperamid). 4. **Arzneimittel** können bei oraler Applikation auf Grund der Affinität zu der Effluxpumpe eine verminderte Bioverfügbarkeit aufweisen. 5. Ist bei allen Menschen unterschiedlich ausgeprägt (**genetische Variante**): Wenn Efflux-Transporter zu dominant gibt es zwei Alternativen: 1. Dosis so erhöhen, bis gewünschte Wirkung eingestellt ist 2. Behandlung des Efflux-Transporters (dann werden wird wieder geringe Dosis benötigt)

Question 102

Pharmakokinetik (LADME-Schema)

Answer 102

**L**iberation= Freisetzung des Arzneistoffes aus der Applikationsform **A**bsorption = Resorption des Arzneistoffes **D**istribution = Verteilung im Organismus **M**etabolism = Verstoffwechslung vorwiegend durch Enzyme **E**xcretion = Ausscheidung aus Organismus

Question 103

Arzneimitteltransporter

Answer 103

Uptake-Transporter Efflusx-Transporter

Question 104

Uptake-Transporter

Answer 104

Organischer Kationen-/ionentransporter Transport von: * endogenen Stoffen * Arzneistoffen * Modellsubstraten (körperfremde)

Question 105

Efflux-Transporter

Answer 105

P-glycoprotein (ABCB) Familie: (Multidrug Resistance Protein 1 (MDR1), Bile Salt Export Pump (BSEP, Multidrug Resistance-associated (MRP, ABCC) Protein Familie,Breast cancer Resistance Protein (BCRP, ABCG))

Question 106

Diffusionsgesetz: 1.Ficksches Gesetz

Answer 106

J = -D \* A \* (Δc/d) * Δc: Konzentrationsdifferenz * A: Fläche * D: Diffusionskoeffizient

Question 107

Michaelis-Menten-Modell

Answer 107

beschreibt die Kinetik von Enzymen [S]: Substratkonzentration K_m: Michaeliskonstante ( K_m gibt die Substratkonzentration an, bei der die Umsatzgeschwindigkeit halbmaximal ist)

Question 108

Elektrische Äquivalenzgleichung

Answer 108

E_M= (E_K \* G_K + E_Na \* G_Na+ G_Cl)/(G_K+G_Na+G_Cl) E= Elektrochemisches potential für eine ionensorte (Nernst-Gleichung) G= Leitfähigkeit einer Ionensorte

Question 109

Lokalanästhesie

Answer 109

Örtlich begrenzte, reversible Ausschaltung von Schmerzrezeptoren bzw. entsprechen sensiblen afferenten Nervenfasern

Question 110

Lokalanästhetika

Answer 110

entfalten ihre Wirkung an peripheren Nerven in dem sie die Natriumkanäle reversibel blockieren (kein Aktionspotential) sind basische Amide (pK_S= 7-9) -\> können nur in deprotonierter Form durch die Zellwand dissoziieren, intrazellulär dissozieren sie dann und liegen in geladener Form vor in der Sie dann auch nur ihre Wirkung entfalten können

Question 111

Acetylcholin-Rezeptor

Answer 111

= Transmembranrezeptoren, die als Substrat den Neurotransmitter Acetylcholin binden. Abbau des ACh durch Cholinesterase Zwei Typen: * Nicotinerg * Direkte kopplung ans Na⁺-kanal * Skelettmuskulatur, Neuronen des ZNS * Muscarinerg * indirekte Aktivierung zB von K⁺-Kanälen * Parasympathikus, Herzmuskel, glatter Muskel, Drüsengewebe; Neuronen des Zentralen und peripheren Nervensystems

Question 112

GABA-Rezeptor

Answer 112

γ-Aminobuttersäure-Rezeptor wirchtigste inhibitorische Rezeptor im ZNS (30% der gesamttransmittermenge) im Thalamus: Einleitung und Aufrechterhaltung des Schlafes Modulatoren: Alkohol, Benzodiazepine (angstlösend, zentral mukelrelaxierend, sedierend, hypnotisch)

Question 113

Protonenpumpenhemmer

Answer 113

zB Omeprazol: Prodrug, das in den Belegzellen des Magens druch die den niedrigen pH Wert in die eigentliche Wirkstoff gewandelt der die protonen-Kalium-ATPase irreversibel hemmt und so kommt es zu einer Verminderung der magensäurekonzentration im magen (pH steigt an)