HIS Basics: Mikroskopie + Zelle 1

HISTO 1: Mikro Willi

- Es geht wieder los - nur kleiner. Starten mit euch als Zytonauten in die Mikroskopie und fliegen mit euch durch die Anatomie in klein. In dieser Folge bieten wir euch aber erstmal einen Einstieg in die Welt des Kleinen und geben euch einen Überblick darüber, was man überhaupt alles in so einer Zelle finden kann.

Kapitel:(00:00) - Grundlagen Mikroskopie(14:45) - Grundstruktur der Zelle

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Transcript

SPEAKER_02 0:00

Also ein Ruft ist ja ein Floß, glaube ich. Denke ich.

SPEAKER_01 0:03

Ihr wart beide im Ausland.

SPEAKER_02 0:05

Ich grundsätzlich kann man sich diese Situs.

SPEAKER_03 0:25

Hallo liebe Freunde, herzlich willkommen zurück. Situs Inversus, neues Testat, neues Glück, habe ich das letzte Mal gesagt. Diesmal würde ich sagen, neues Fach, neues Glück. Wir haben die Makroskopie abgeschlossen. Wie Tim vorhin so schön sagte, bis 100 Mikrometer und jetzt geht es ins Kleine. Je kleiner, desto besser. Mal gucken, wie klein wir kommen. Aber jetzt soll es um die Histo gehen. Aber für alle, die uns noch nicht kennen und jetzt zum ersten Mal hören, wir sind fünf Studierende aus Heidelberg, aus der Vorklinik, aktuell drittes Semester und fighten quasi auch gerade an Histo, Biochemie und Co. und haben uns halt überlegt, uns zusammenzusetzen, für euch das Ganze so ein bisschen noch neu aufzubereiten, ein anderes Medium zu bieten. Ich hoffe, ihr findet Gefallen dran. Und die, die uns an der Anatomie schon gehört haben, herzlich willkommen zurück. Und jetzt petzen wir die Histo. Quasi am Anfang erstmal ein bisschen Einführung, wie es im Allgemeinen so abläuft unter Mikroskop. Und dann gehen wir später im Verlaufe der weiteren Folgen auf die verschiedenen Gewebe ein, damit man so einen guten Überblick bekommt, was man so finden kann, wenn man so ein Objekträgerchen vorgehalten kriegt. Aber ich denke, dass wir damit ganz gut beikommen und starten, werden wir heute mit einer Einführung, guter Überblick, dass wir gucken, dass jeder das hinbekommt, das Gewebe auch zu erkennen, wenn er es dann sieht. Ganz kurze Werbung.

SPEAKER_02 1:45

Ich benutze eigentlich seit Semester 2 ein Programm namens Anki. Da kann man so mit digitalen Karteikarten lernen, was das Lernen einfach viel effizienter macht. Für das Physikum gibt es da zum Beispiel auch vorbereitete Decks. Und das Coole ist, dass man Anki selbst nochmal erweitern kann. Und zwar mit sogenannten Add-ons. Und da gibt es ein neues von Meditrix, was wir im Team vorab testen durften. Da werden euch dann zum Beispiel im Physikumsdeck von Ankiphil zusätzlich Merkilfen und Esusbrücken von Meditrix angezeigt, sodass das Lernen nochmal viel abwechslungsreicher wird und mehr Sinne anspricht.

SPEAKER_03 2:18

Wenn ihr Lust bekommen habt, Meditrix mal auszuprobieren, da klickt euch jetzt mit dem exklusiven Code SIDUSINVESUS15 15% Rabatt auf euer nächstes Meditrix-Abo. Sidusin versus 15. Jetzt sichern. Das war's schon.

SPEAKER_01 2:34

Ja, damit auch ein liebes Hallo von mir. Ich freue mich exorbitant auf diese Histologie-Staffel, die wir jetzt hier gerade produzieren. Also ich fand Anatomie immer cool, aber ich fand Anatomie nicht so cool wie Histologie. Ich weiß nicht, was ihr da so für Meinungen einnehmt. Ah, schwierig.

SPEAKER_02 2:49

Ja, also Hallo auch von mir auf jeden Fall. Ich denke, dass bei Histo vor allem das cool ist, wenn man dann vor einem Mikroskop sitzt und mal so einen schönen, bunten Schnitt sieht und das Gewebe anschauen kann.

SPEAKER_03 2:59

Und dann das Boss ist und keine Ahnung hat, was es ist, aber das glaube ich jedem irgendwann so. Und damit steigen wir jetzt ein. Was gibt es überhaupt für Mikroskopien, so ganz grob und wie kann man sich gut orientieren, um auch so größentechnisch einen guten Überblick zu kriegen.

SPEAKER_01 3:15

Genau, und wie gerade eben schon von Leo in der Einleitung wunderbar angeführt, endet das, was wir so in der Makroskopie erfassen, also das, was wir mit unserem natürlichen Auge sehen können, bei 100 Mikrometern. Also quasi Zehntel Millimeter. Genau, ja, also da muss man sich jetzt so ein bisschen reingrooven. Und in diesem Feld bewegen wir uns jetzt, also wir reden von sehr, sehr kleinen Strukturen und unterscheiden da generell zwei verschiedene Arten von Mikroskopen. Da haben wir auf der einen Seite das klassische Lichtmikroskop, das ist das, was jeder aus seinem schönen Baukasten von zu Hause, aus der Schule oder sonst wo irgendwie schon mal gesehen hat. Damit kann man auf eine Auflösung bis zu 100 Nanometer runterkommen. Also bis zu 100 Nanometer kann man zwei Punkte voneinander unterscheiden. Und um das Ganze mal einzuordnen, was können wir dann damit sehen mit 100 Nanometern, muss man sich vielleicht vor Augen führen, wie groß so ein Zellkern ist. So ein Zellkern, der ist bei 5 bis 16 Mikrometern, ja, also noch relativ groß. Das heißt, im Lichtmikroskop können wir einen Zellkern sehr gut erkennen. Weil wir haben gesagt, wir können ja bis 100 Nanometer runtergehen.

SPEAKER_03 4:25

Mir hat mal jemand gesagt, dass quasi für einen Histologen unter dem Lichtmikroskop der Zellkern der erste Anhaltspunkt ist, überhaupt irgendwas sagen zu können. Also quasi den Zellkern sieht man noch gut und noch viele Gewebe erkennt man eigentlich auch nur an der Form und Farbe und Lage des Zellkerns. Es ist schon pauschal irgendwie. Also der ist ganz wichtig, aber ich finde, den findet man meistens relativ gut.

SPEAKER_02 4:45

Ja, vor allem wenn manchmal die Zellgrenzen verschwimmen, dann ist der Zellkern halt immer der perfekte Anhaltspunkt.

SPEAKER_03 4:51

Genau. Als Größenmarker kann man Erythrozyten ansetzen, weil es gibt wenige Gewebe, die nicht durchblutet sind. Das heißt, irgendwo wird man schon einen finden. Irgendwie, irgendwo.

SPEAKER_01 5:00

Aber sogar Gefäße haben Gefäße.

SPEAKER_03 5:02

Ja, deswegen.

SPEAKER_01 5:03

Das sieht man immer.

SPEAKER_03 5:04

Und den setzt man an, so bei sieben bis acht Mikrometern, manche sagen siebeneinhalb, wie auch immer, aber zumindest lässt sich das schon mal grob einschätzen. Und dann kann man gucken, wie viele Erys passen halt in die Zelle ungefähr. Und das ist Lichtmikroskopie. Und dann gibt es noch die Elektronenmikroskopie.

SPEAKER_02 5:18

Genau, also wenn einem die Auflösung unter dem Lichtmikroskop nicht mehr reicht, dann nimmt man das Elektronenmikroskop und damit kommen wir bis unter einen Nanometer Auflösung. Das heißt, unter dem Elektronenmikroskop sind Organellen auf jeden Fall gut erkennbar. Man kann einzelne Zellen betrachten mit ihren verschiedenen Bestandteilen. Bei der Elektronenmikroskopie gibt es auch zwei verschiedene Verfahren. Einmal die Transmissionselektronenmikroskopie. Da hat man im Grunde einfach einen Querschnitt durch ein bestimmtes Gewebe. Und das kann man sich so ein bisschen vorstellen, wie, es sieht eigentlich ähnlich aus wie aus.

SPEAKER_01 5:53

Wie ein Lichtmikroskopisches nur viel feiner quasi.

SPEAKER_02 5:57

Es ist einfach nur viel detaillierter. Und das Rasterelektronenmikroskop, das ist eine Ansicht, die relativ spannend ist, sehr dreidimensional. Man kann sich das vorstellen wie so einen Zytronauten, hatte unser Prof mal gesagt, der da quasi durch das Gewebe fliegt und dann die verschiedenen Strukturen eben wirklich dreidimensional erkennen kann. Man muss generell, gerade bei der Transmissionselektronmikroskopie und auch bei der Lichtmikroskopie, achten, dass es sich eben um Schnitte handelt, die aus dreidimensionalen Geweben stammen. Das heißt, wenn ich zum Beispiel eine Spiralarterie habe, wie bei der Plazenta, dann habe ich ein Gefäß, was sich ganz oft um sich selbst windet. Gorkenziehermäßig. Und wenn ich dann aber einfach einen Schnitt durchmache, sieht es aus, als wären es mehrere Gefäße, obwohl das gar nicht stimmt. Also da muss man, wie auch in CT zum Beispiel, eben diese dreidimensionalen Strukturen in Schnitte umdenken.

SPEAKER_03 7:01

Ja, das heißt quasi, eine Zelle, bei der man den Zellkern nicht sieht, heißt nicht zwingend, dass sie keinen Zellkern hat. Und sie ist vielleicht einfach so fett, dass der Zellkern nicht angeschnitten ist. Aber selbst wenn man das weiß, wenn man jetzt einfach so sich was durchschneiden würde und angucken würde, würde man eh nicht viel erkennen, weil das alles so ein bisschen grau und bör. Und deswegen kamen irgendwelche schlauen Leute auf die Idee, das Ganze anzufärben. Und da die Färbungen oft vorausgesetzt werden, schauen wir uns jetzt mal eine als Grundprinzip an und alle anderen kann man dann einfach so anwenden und übernehmen.

SPEAKER_01 7:29

Genau, wir unterscheiden dann nämlich auf der einen Seite die sogenannten Übersichtsfärbungen von den histochemischen Färbungen. Die Übersichtsfärbungen, damit markiert man im Prinzip alles in der Zelle nach einem gewissen Kriterium. Und bei den histochemischen Färbungen versucht man eine ganz gezielte, hochspezifische Struktur zu markieren, um sich irgendwie die Lage von dieser Struktur eben bewusst zu machen. Das wohl, würde ich sagen, prominenteste Beispiel für diese Übersichtsfärbung ist die sogenannte Hämatoxylin-Eosin-Färbung, auch als HE-Färbung bekannt. Und das beruht im Prinzip eben darauf, wie sich verschiedene Gruppen von Molekülen und damit von Organellen in der Zelle bei einem physiologischen pH-Wert laden. Also im Neutralbereich. Genau, ja.

SPEAKER_02 8:22

Genau, und da unterscheidet man einerseits zwischen basophilen Strukturen und eosinophilen Strukturen. Fangen wir mal mit den basophilen an. Basophil bedeutet im Grunde ja das gleiche wie Sauer. Das heißt, es sind letztendlich Strukturen, zum Beispiel Proteine, die eben im physiologischen pH-Bereich Protonen abgeben. Wenn Protonen abgegeben werden, dann sind diese Moleküle also negativ geladen. Und dadurch kann der positiv geladene Hämatoxylin-Anteil des Farbstoffs an diese basophilen Strukturen binden und diese blau markieren.

SPEAKER_01 9:00

Genau, und im Prinzip dann ganz genau andersrum bei dem Eosin, dass dann eben die positiv geladenen, also quasi basischen bzw. eosinophilen Substanzen aufgrund seiner eigenen negativen Ladung eben rot färbt.

SPEAKER_03 9:16

Ja, und darüber lassen sich halt irgendwie ganz entspannt irgendwelche verschiedenen Organellen quasi markieren und je nachdem, das kommt dann nachher noch, haben halt verschiedene Gewebe mal mehr R, mal mehr Mitos, was weiß ich. Und darüber kann man dann halt auch schon relativ einfach schon Gewebe erkennen, ohne dass man sich viel damit beschäftigt hat.

SPEAKER_01 9:34

Genau, und da kann man, also das kann man sich im Prinzip auch herleiten, wenn man sich dann im Detail mit den Strukturen beschäftigt. Da haben wir nämlich als wesentliche vom Hämatoxillin markierte Strukturen, also quasi basophile Strukturen, die DNA und damit auch den Zellkern, die Ribosomen und das raue ER. Und das liegt alles eben daran, dass diese ganzen Strukturen im Wesentlichen durch Phosphatgruppen gekennzeichnet sind. Und diese Phosphatgruppen sind eben bei physiologischem pH-Wert saure, chemische Gruppen, die dann eben quasi bewirken, dass das positiv geladene Hämatoxylin sich hier anlagern kann und dann eben diese blaue Markierung vornimmt. Bei der DNA ist es, denke ich, klar, da haben wir ja dieses Pentose-Phosphat-Rückgrat, damit auch der Zellkern ist klar, weil dieser im Wesentlichen aus DNA besteht. Ribosomen bestehen zu einem sehr großen Anteil aus ribosomaler RNA, die eben auch dieses Pentose-Phosphat-Rückgrat hat und das raue ER ist ja im Prinzip auch eine große Akkumulation von Ribosomen, die sich an das ER anlagern.

SPEAKER_03 10:42

Also halten wir fest, quasi basophil klassisch DNA, Zellkern, Ribosomen und raues ER.

SPEAKER_02 10:48

Eosinophil sind, wie gesagt, eher positiv geladene Moleküle. Vor allem eben Proteine des Zytoplasmas, Mitochondrien, glattes ER und Kollagen. Im Grunde der Rest wird zum Großteil rot markiert durch das Eosin.

SPEAKER_03 11:03

Und das ist halt echt, also das habe ich am Anfang nie begriffen. Also ich brauchte da lange, um das einzuordnen.

SPEAKER_01 11:08

Und das kann man im Prinzip auch einfach zurückführen auf die Aminosäuren, die da vorliegen. Also zum Beispiel Kollagen hat eben sehr viel Lysin und genau daher kommt es. Also das, was man sich da irgendwie merken sollte, bei der HE-Färbung, der Zellkern wird blau und das Zytosol wird rot. Ja, und das ist dann so eine grobe Orientierung, finde ich, mit der man da eigentlich ganz gut zurechtkommt.

SPEAKER_03 11:28

So ist es. Und da wir jetzt allem in Merkspruch mitbringen, würde ich sagen, Schubert hat es begriffen.

SPEAKER_01 11:35

Ja, den habe ich mir ausgedacht, den Merkspruch. Also, obwohl, also der Tim heißt mit Nachnamen Schubert. Ich glaube, der Tim hätte sich selbst nie diesen Merkspruch selbst zugeschrieben, von daher muss ich das ja herbeifügen. Also Schubert hat es begriffen, soll quasi diese jeweils zwei Wörter zusammenpacken. Also Schubert hat Sauer, Hämatoxylin, S begriffen, Eosin und Basisch. Also, dass quasi die beiden Farbstoffe hier dann mit ihren jeweiligen Eigenschaften zusammen.

SPEAKER_03 12:07

Ja, und es gibt auch noch viele andere Färbungen, die halt als Übersichtsfärbungen eingesetzt werden. Das jetzt nun mal als Beispiel. Die angesprochenen histochemischen Färbungen, die werden dann für so ein bisschen gezieltere Sachen eingesetzt. Das heißt quasi, die arbeiten größtenteils mit Antikörpern.

SPEAKER_02 12:21

Genau, im Grunde ist das Ziel bei der histochemischen Färbung wirklich, man überlegt, wenn man zum Beispiel ein bestimmtes Organell markieren will, überlegt man, welches Protein kommt nur da vor oder welches Enzym, Enzyme sind ja auch Proteine, kommt nur in diesem Zellorganell vor. Und dann kann man das eben gezielt markieren. Es gibt einmal die Möglichkeit, über Antikörper zu gehen. Da kann man das entweder so machen, also dass ein Antikörper an dieses bestimmte Protein bindet und dann selbst fluorisziert oder einen bestimmten Farbstoff geladen hat. Oder an diesen Antikörper, der dieses Protein markiert, kann einen zweiten Antikörper binden, der dann zum Beispiel eine Fluoreszenz eben quasi enthalten hat. Was man dann sehen kann, ein Beispiel wäre zum Beispiel der CD-20-Marker für Leukozyten.

SPEAKER_01 13:09

Da gibt es eben, wie gesagt, im Prinzip für alles dann immer einen spezifischen bestimmten Marker.

SPEAKER_03 13:14

Ja, aber da kommt man relativ schnell relativ gut rein, weil, also dieses ganze CD, was weiß ich, ich habe da einfach viel gebraucht, aber am Ende kommen die so oft wieder, dass man das, glaube ich, relativ schnell wieder reinkriegt.

SPEAKER_02 13:24

Genau, und die zweite Methode, oder dritte, je nachdem, der histochemischen Färbung, ist dann die Enzym-Immunglobulin-Komplex-Methode. Klingt kompliziert, ist eigentlich relativ einfach. Immunglobuline sind einfach die Antikörper, die binden dieses Protein. Und dann brauchen wir noch eine enzymatische Aktivität an dem Antikörper oder auch an dem zweiten Antikörper dran, die einen Farbstoff, den wir mit ins Präparat geben, sichtbar macht, die ein bestimmtes Substrat umsetzt, wodurch dann irgendeinen Niederschlag entsteht, den wir unter Mikroskop ziehen können.

SPEAKER_01 13:58

Sagst du eigentlich Chemie oder Chemie? Chemie, sagst du, gell?

SPEAKER_02 14:02

Ja, da kommt der Bayer durch.

SPEAKER_03 14:05

Chemie, selbstverständlich. Aber ist auch scheißegal. Chemie, liebe Freunde, Biochemie. Wie auch immer, zumindest das so bei zu Mikroskopieren. Also das ist die Grundlage, die man haben sollte. Wenn mehr verlangt wird, dann kann man sich die Sachen dann mit denen wissen, denke ich, relativ schnell reinarbeiten. Meistens ist es auch so eine Handvoll Färbungen, die eigentlich immer benutzt werden. Und wenn man die mal gesehen hat, erkennt man die eigentlich relativ schnell, weil das ganz charakteristisch haben.

SPEAKER_01 14:30

Das ist alles auf diesem Prinzip auf, das wir jetzt hier gerade erläutert haben. Also dieses Prinzip, dass es basophile und eosinophile Substanzen in der Zelle gibt. Da muss man sich eigentlich nur mal klar machen, was sind basophile und was sind eosinophile Substanzen. Und dann gibt es halt für verschiedene Färbungen verschiedene Farben, die da verwendet werden. Aber im Prinzip könnt ihr, wenn ihr dieses Prinzip verstanden habt, diese HE-Färbung, also das Wissen aus dieser HE-Färbung transferieren auf alle anderen Übersichtsfärbungen, die es da eben gibt. Mikroskopsiegen können. Sagst du eigentlich Chemie oder Chemie? Chemie, sagst du, gell?

SPEAKER_02 15:08

Ja, da kommt der Bayer durch.

SPEAKER_03 15:10

Chemie, selbstverständlich. Aber ist auch scheißegal. Chemie, liebe Freunde, Biochemie, wie auch immer, zumindest das soweit zu Mikroskopieren. Also das ist die Grundlage, die man haben sollte. Wenn mehr verlangt wird, dann kann man sich die Sachen dann mit denen wissen, denke ich, relativ schnell reinarbeiten. Meistens ist es auch so eine Handvoll Färbungen, die eigentlich immer benutzt werden. Wenn man die mal gesehen hat, erkennt man die eigentlich relativ schnell, weil das ganz charakteristisch ist.

SPEAKER_01 15:36

Das ist alles auf diesem Prinzip auf, das wir jetzt hier gerade erläutert haben. Also dieses Prinzip, dass es basophile und eosinophile Substanzen in der Zelle gibt. Da muss man sich eigentlich nur mal klar machen, was sind basophile und was sind eosinophile Substanzen. Und dann gibt es halt für verschiedene Färbungen verschiedene Farben, die da verwendet werden. Aber im Prinzip könnt ihr, wenn ihr dieses Prinzip verstanden habt, diese HE-Färbung, also das Wissen aus dieser HE-Färbung transferieren auf alle anderen Übersichtsfärbungen, die es da eben gibt.

SPEAKER_03 16:02

Jawohl, und das so bei zu Mikroskopieren. Jetzt wollen wir damit beginnen. Was können wir überhaupt sehen? Genau, da soll es erstmal um die Grundstruktur gehen. Gerade für die, die kein Bio mehr hatten der Oberstufe, ist es halt echt nochmal eine Hausnummer, das Ganze jetzt mitzunehmen und da das halt am Ende auch sehr relevant ist, für die speziellen Gewebe im Nachhinein, machen wir das jetzt nochmal in aller Ausführlichkeit.

SPEAKER_01 16:24

Finde ich aber, ich fand es ganz angenehm, so, dass man hier irgendwie in so ein Fachgebiet reinstarten kann mit einem bisschen Wissen, das man irgendwie schon aus der Schule so angesammelt hat.

SPEAKER_03 16:35

Hatte auch schon ein, zwei Kumpels, die da gesagt haben, es war zum Kotzen.

SPEAKER_01 16:39

Aber es reicht halt nicht zu wissen, dass die Mitochondrien die Kraftwerke der Zelle sitzen. Ich habe drauf gewartet auf dem Spruch. Ich habe so drauf gewartet. Aber deswegen gehen wir jetzt noch ein bisschen mehr.

SPEAKER_02 16:49

Mit diesem kleinen Teaser von Moritz machen wir jetzt erst einmal Zytoplasma und Zellmembran weiter. Also grundsätzlich hatten wir ja gesagt, den Kern sieht man immer sehr gut. Den Kern umgibt das Zytoplasma, wo auch die anderen Organellen dann drin liegen. Und dieses Zytoplasma ist von der Zellmembran umgeben. Im Gegensatz zu zum Beispiel Pflanzen haben wir Menschen keine Zellwand. Die Zellmembran selbst ist grundsätzlich eine Doppelschicht aus Phospholipiden. Und jetzt schauen wir uns mal an, was das bedeutet. Also ein Phospholipid ist im Grunde ein Molekül, das einen hydrophoben und einen hydrophilen Teil hat. Also einen Teil, der sich gut in Wasser löst und einen, der sich gut in Fett löst. Oder eben nicht gut in Wasser. Ja. So, jetzt besteht ein Phospholipid grundsätzlich aus einem Grundgerüst. Das heißt Glycerin. Das ist ein C3-Körper, besteht also aus drei C-Atomen und an jedem C-Atom hängt ein OH dran. Und an zwei von diesen OH-Gruppen sind Fettsäurreste dran gehängt, sogenannte Azylketten. Und die sind unpolar und dementsprechend schlecht wasserlöslich oder auch hydrophob. Einfach ewig lange C-Ketten. Dann an der dritten Position, also an der dritten OH-Gruppe, hängt ein Phosphatkopf. Und dieser Phosphatkopf ist polar und hat außerdem in der Regel noch irgendeine andere Gruppe dran, die dann auch namensgebend für das bestimmte Phospholipid ist. Dann haben wir also den einen Phosphatkopf, der ist wie gesagt polar, hydrophil und zeigt deswegen auf die Seite entweder des Zytoplasmas, was ja hauptsächlich aus Wasser besteht, oder auch auf die Seite der Extrazellulärmatrix, wo wir auch hauptsächlich Wasser haben. Und dadurch lagern sich immer zwei Phospholipide so zusammen, dass der Kopf nach außen zeigt und die Schwänze der Phospholipide, also diese Fettsäurereste, die zeigen zueinander. Und dadurch entsteht letztendlich diese Doppelschicht.

SPEAKER_01 18:49

Ich habe das in der Schule auch immer so aufgemalt. Also wenn man irgendwie so ein Phospholipid malen soll, da habe ich immer so einen Kreis und dann so zwei Striche drunter gemalt. Und dann war der Kreis für mich diese polare Gruppe, also die Phosphatgruppe, die ich da, wie ich jetzt rückblickend gemerkt habe, angedeutet habe mit. Und dann diese zwei Schwänzchen waren dann diese Asylgruppen.

SPEAKER_03 19:06

Ja, ja, aber ich habe es genauso gemacht. Es wusste noch keiner, was es ist, aber man hat sich schlau gefühlt, findest du nicht? Ja, schon.

SPEAKER_02 19:14

Ja, und genauso funktioniert es ja zum Beispiel, wenn man in Milch, hat man ja eine Emulsion aus Wasser und Fett. Und diese Fetttröpfchen, die in der Milch zum Beispiel drin sind, die bilden genauso Kugel.

SPEAKER_01 19:29

Wie wenn die das Leuchten in seinen Augen sehen.

SPEAKER_02 19:32

Aber das ist genauso. Da hat man halt auch letztendlich außen die unpolaren Anteile. Bloß dass da halt Wassermoleküle sind. Ich glaube, das Beispiel hängt.

SPEAKER_03 19:42

Aber es ist auch nicht so wichtig. Zumindest geht es darum, dass diese Doppelmembran quasi der Grundbaustock für alle Membranen ergibt, die man so im Körper findet.

SPEAKER_01 19:55

Da muss man sich noch ein Prinzip sich kurz vor Augen fühlen bei diesen Membranen, nämlich dass dadurch unterschiedliche Kompartimente entstehen. Also wir reden von einer Kompartimentierung. Dadurch, dass es nämlich durch diese Membranen dann eben hydrophile, als auch größere Moleküle eben nicht durchtreten können. Dadurch entstehen unterschiedliche Reaktionsräume innerhalb einer Zelle, als auch im Vergleich Zelle zu Extrazellulärraum. Und das ist ein ganz entscheidendes Prinzip, das irgendwie auch für die Biochemie und für das Gesamtverständnis wichtig ist. Die Bedeutung von diesen Membranen liegt eben darin, dass eben verschiedene Reaktionsräume geschaffen werden, heißt oft schlau Kompatimentierung.

SPEAKER_03 20:35

Ja, um es jetzt mal ganz krass zu sagen, ohne das gäbe es kein Leben.

SPEAKER_01 20:39

Wahrscheinlich.

SPEAKER_03 20:40

Ja, weil halt eben, weil ja, aber zugegebenenfalls, also die meisten Reaktionen, die über die Membran laufen, bauen, was weiß ich, irgendwelche Konzentrationen auf und fällt so ein bisschen hinten runter, aber das ist eigentlich so die Grundlage für alles. Aber die Zellmembran ist ja noch, ist ja noch viel, viel komplexer als das, da sind Proteine drin und drauf und hin und her und hohen runter. Das kommt nach und nach immer so ein bisschen dabei. Was wir jetzt hier noch schnell mit erwähnen möchten, sind diese, sind sogenannte Lipid Rafts, die da zusätzlich noch ein bisschen Abwechslung mit reinbringen.

SPEAKER_02 21:11

Also Lipid Rafts, der Name sagt ja schon irgendwie, dass es sich um, also ein Raft ist ja ein Floß, glaube ich. Denke ich.

SPEAKER_01 21:18

Ihr wart beide im Ausland.

SPEAKER_02 21:21

Und grundsätzlich kann man sich diese grundsätzlich kann man diese Membran als sehr dynamisch vorstellen. Man hat, wie Leo schon gesagt hat, bestimmte Proteine, die auch an diese Phospholipide assoziiert sind. Zum Teil auch Proteine, sogenannte Transmembranproteine, die einmal komplett durch diese Doppelschicht durchgehen. Und diese verschiedenen Membranbestandteile können sich zumindest nach rechts und links, also auf schlau in der transversalen Ebene, können die sich sehr gut bewegen. Und daher spricht man vom Fluid Mosaik-Modell. Also man hat da wie eine Art flüssiges Mosaik aus Transmembranproteinen und eben insbesondere auch diesen Lipidrafts. Und die enthalten besonders viel Cholesterin und bestimmte spezialisierte Proteine. Und die bilden quasi so festere Einheiten innerhalb der Zellmembran, die da auch mit rumfließen.

SPEAKER_03 22:20

Genau, so und jetzt haben wir ja quasi so ein bisschen die Außengrenze von der Zelle kennengelernt mit der Membran.

SPEAKER_01 22:27

Außengrenze ist ein bisschen aufgeladener Begriff.

SPEAKER_03 22:30

Wir haben eigentlich gesagt, wir werden nicht politisch, aber naja. Gut. Zumindest halten wir fest, dass es jetzt halt innen drin auch noch so ein bisschen Stabilisierung, Bewegung, Transportstraßen geben muss. Das ist die guten alten deutschen Autobahnen, ne? Man kennt es. Und da haben wir quasi. Verdammt. Aber unterm Strich ist das das Zytoskelett, bestehend aus Mikrotubuli, Intermediärfilamenten und Aktinfilamenten, die verschiedene Funktionen haben, verstehen Aussehen, die Mikrotubuli, mehr so rund, tube-mäßig, mit 20 Nanometern, dann die Intermediärfilamente dazwischen mit 10 Nanometern und dann die Aktin oder Mikrofilamente mit 6 bis 8.

SPEAKER_01 23:09

Genau, da kommen wir aber nicht drum rum, uns da noch einmal kurz im Detail mit diesen verschiedenen Zytoskelett-Bestandteilen auseinanderzusetzen. Müsst ihr euch ein bisschen anschnallen jetzt, aber kriegen wir hin. So, fangen wir mit den Mikrotubuin. Danke, dass du die Metapher mit der Autobahn aufgenommen hast. Also fangen wir mit den Mikrotubuli an. Die Mikrotubuli bestehen aus einem ständigen Wechsel von Alpha und Beta-Tubulin. Das ist im Prinzip Proteine, die sich also quasi in Ketten anordnen, immer wieder im Wechsel Alpha-Beta, Alpha-Beta-Tubulin und dann entsteht quasi eine Kette. Diese Kette ist ein sogenanntes Protofilament und dann lagern sich 13 von diesen Protofilamenten zusammen zum Mikrotubulus eben. Und diese Zusammenlagerung von Alpha und Beta-Tubulin ist eben GTP-abhängig. Das ist echt ein interessanter Prüfungsfekt.

SPEAKER_03 23:56

Und die lagern sich halt so zusammen, dass das Ding halt ein Mikrotubulus wird, sprich quasi eine Mini-Röhre. Und das sieht auch auf dem EM-Bild so aus wie ein Röhrchen.

SPEAKER_01 24:04

Genau, und typischerweise ein Kriterium oder eine Eigenschaft, die ihr euch merken müsst, bei Mikrotubuli, sie sind sehr dynamisch in ihrem Auf- und Abbau. Das heißt, wir haben hier so eine Polarisierung eine Polarisierung. Diese Polarisierung haben wir bei den Mikrotubuli und bei den Aktinfilamenten. Wir haben sie aber nicht bei den Intermediärfilamenten. Das heißt, bei den Mikrotubuli haben wir diese Polarisierung. Das heißt, wir haben ein Ende, das sehr schnell auf- und wieder abgebaut werden kann. Und dieses Ende ist typischerweise das, wo das Beta-Tubulin ist. Man spricht da eben auch vom Plusende. Und dieses Plusende kann man sich dann vielleicht so merken, Plus Beta klingt gleich. Da kann man dann hier eben diese Zuordnung vornehmen.

SPEAKER_03 24:47

Macht aber auch Sinn, dass ich ein Beta am Ende habe, weil ich muss ja irgendwie Energie herkriegen, um das Augen abzubauen. Und wenn nur die Beta-Leute dieses GTP spalten können, was ja an sich Energie liefert, wäre es ja doof, das hat nicht dahin zu machen.

SPEAKER_01 24:57

Und mit dem Minusende, das wäre quasi dann das Ende, wo das Alpha-Tubulin ist, da sind sie in der Regel angelagert am sogenannten M-Talk. Der M-Talk ist der Microtubulus oder Microtubal Organizing Center oder so. Oder so. Oder auf Deutsch Mikrotubulus Organisations-Center. Center.

SPEAKER_03 25:16

Ja, auch Zentrum. Müssen ja alles eingedeutscht werden.

SPEAKER_01 25:19

Genau, und an diesem M-Talk sind sie eben mit dem Minusende, quasi den Minuspol, angelagert. Und damit haben wir die Struktur von diesem Mikrotubuli verstanden und müssen uns jetzt noch mit der Funktion beschäftigen. Wir haben die wesentliche Eigenschaft von dem Mikrotubuli als Transportstraße, nämlich quasi an dem Rand von diesen Röhren befinden sich zwei Transportproteine, nämlich einmal das Kinesin und einmal das Dünein. Und die wandern da quasi in beide Richtungen jeweils und transportieren, dann nehmen sie mal ein Mitochondrium mit, dann nehmen sie da mal irgendwie ein Vesikel mit, dann nehmen sie da mal irgendwie ein Molekül mit. Also die sind da ständig unterwegs und sind quasi das, was der Leo gerade angedeutet hat, die Autobahn innerhalb der Zelle. Das Kinesin wandert zum Plusende und das Dynein zum Minusende. Kann man sich vielleicht dann so merken. Kinesin, K, Kinder, Kinder sind in der Regel positiv gestimmt, möchte deswegen dann zum positiven Ende.

SPEAKER_02 26:13

Was ganz wichtig ist, an dem Punkt zu sagen, die Mikrotumuli sehen ja aus wie Röhren, aber es ist nicht so, dass der Transport quasi in der Röhre selbst stattfindet, sondern auf dem Mikrotumulus.

SPEAKER_01 26:25

Ja, genau. Innen drin ist gar nichts, gell? Ja, ich glaube nicht. Hat ein bisschen irgendwelche Grundsubstanzen oder sowas. Ja, gut, aber nichts.

SPEAKER_02 26:33

Und dieses Kinesin und Dünein kann man sich ruhig mal in der Animation anschauen. Es sieht ganz toll aus, wie diese Proteine da entlang haben.

SPEAKER_01 26:40

Ja. Und andere weitere wichtige Eigenschaft bei den Mikrotubuli, also wir hatten gesagt, Transportstraße, ganz wichtig. Zweite Sache, sie sind wesentlicher Bestandteil von den Kinozilien und den Basalkörpern. Kinozilien sind kleine Zellfortsätze, die ja im Wesentlichen bei Epithelgewebe, da kommen wir noch drauf zu sprechen, das sind Oberflächengewebe, die quasi immer an den Grenzen zu verschiedenen Medien vorkommen, die eben dann immer dort vorliegen mit solchen kleinen Härchen obendrauf, die beweglich sind. Das ist das ganz entscheidende Kriterium von diesen Kinozilien. Kleine Härchen, die beweglich sind. Zum Beispiel in den Atemwegen haben wir das, zum Beispiel in den Eileitern liegt es vor. Und die haben auch einen sehr charakteristischen Aufbau. Man spricht da von der sogenannten 9x2 plus 2 Struktur. Das heißt, wir haben insgesamt neun Mikrotubuli-Dupets, die da so am Rand liegen und nochmal ein Mikrotubuli-Duplet, das in der Mitte von diesem Kinocillium sich befindet. Und diese Mikrotubuli-Dupets sind jetzt über Dünein-Ärmchen miteinander verbunden. Und ich hatte gerade schon gesagt, dass das Dünein eigentlich etwas am Rand von diesem Mikrotubulus bewegt, weil diese Doppelmikrotubuli aber fixiert sind in dem sogenannten Basalkörper, da komme ich gleich noch drauf zu sprechen, bewirkt diese Interaktion von dem Mikrotubulus mit dem Dinoin hier keinen Transport, sondern eine Krümmung von diesem Quinozillium. Und genau deswegen haben wir da eben diese Schlagbewegung von diesen Kinozilien. Die sind eben, wie gesagt, verankert in diesem Basalkörper. Das ist im Prinzip sieht sehr ähnlich aus wie das Kinozylium im Querschnitt, hat aber eben nicht diese 9x2 plus 2 Struktur, sondern eine 9x3-Struktur. Und da haben wir quasi einfach nur neun Mikrotubulus-Triplets und nichts in der Mitte. Da haben wir quasi dann eben einen fließenden Übergang von diesem Basalkörper in das Kinozillium hinein.

SPEAKER_03 28:43

Genau, und das ist auch so, dass dieses magische M-TOC-Ding ist an sich auch nichts anderes als so ein Basalkörper, der aber halt kein Basalkörper ist, sondern quasi als Zentriol vorliegt, also quasi einfach auch so ein Röhrchen. Ja, und da gibt es halt zwei von und diese zwei Zentriolen bilden ein Zentrosom, also Iolen, die Einzeldinger und Zentrosomen, Kombination, die stehen halt wie so ein T zueinander, mit noch was weiß ich für Kram. Aber das ist quasi das MTOC. Und da liegen halt eben, wie gesagt, diese Minusenden, genauso wie an den Basalkörpern, die Minusenden von den Mikrotubuli liegen. Und das ist quasi so ein bisschen die Verankerung.

SPEAKER_02 29:18

Genau, also damit da niemand verwirrt ist, dieses Zentrosom ist ja das, was man bei der Zellteilung dann für den Spindelapparat braucht. Aber das ist auch. Spoiler auf Mitose. Aber genau das ist auch ein M-Talk. Also, das ist genauso ein Mikroturbulus-Organisationszentrum.

SPEAKER_03 29:31

Also da nicht verwirren lassen, dass es für ein Ding viele Namen gibt.

SPEAKER_02 29:35

Alles klar, dann haben wir Mikrotubuli, glaube ich, ganz gut abgegarrast. Die Intermediärfilamente kommen als nächstes. Die sind, wie gesagt, so 10 Nanometer vom Durchmesser. Die Intermediärfilamente sind das, was ich persönlich immer als eigentliches Zytoskelett angesehen habe. Die geben halt letztendlich der Zelle viel Stabilität, gerade auch Zugfestigkeit in mechanisch beanspruchten Zellen, wie zum Beispiel den Epithelzellen der Haut, die müssen ja stark zusammenhalten können und auch die Zellen selbst brauchen eben ein starkes Gerüst. Die Intermediärfilamente selbst sind auch wieder so aufgebaut, dass man zunächst Proteinmonomere hat, die sich dann als eine Art Doppelwendel Dimer anordnen. Also es ist wie eine Art helikale Struktur. Also man hat zwei Stränge, die sich umeinander winden, dann winden sich immer mehr von diesen Strängen umeinander und letztendlich hat man ihm ein Filament.

SPEAKER_03 30:34

Ist so ein bisschen wie bei einem Tau, ne? Das sind quasi lauter kleine Faden, die immer miteinander verzwirbelt werden. Dadurch kriege ich halt eine Riesenzugfestigkeit auf den ganzen Krempel. Sind aber im Prinzip auch Proteine. Also alle ganze Tytoskelett sind alles Proteine. Aber quasi aufgezwirbelte Proteine und dadurch kriege ich halt eine Riesenzugfestigkeit, was auch an sich eine der größten, wenn nicht die einzige Aufgabe von den Dingern ist.

SPEAKER_02 30:54

Die Intermediärfilamente bringen aber gerade diagnostisch einen großen Forscher mit sich, weil nämlich je nach Zelltyp in der Regel unterschiedliche Intermediärfilamente vorliegen. Und dadurch können wir zum Beispiel, wenn wir die Intermediärfilamente in einer bestimmten Zellkultur bestimmen, feststellen, wo ein bestimmtes Tumorgewebe herkommt, etc. Und das ist so, dass das Epithel hat Zytokeratin als Intermediärfilament, beim Bindegewebe ist es das Vimentin, beim Muskelgewebe Desmin und im Nervengewebe hat man relativ einfach zu merken, Neurofilamente.

SPEAKER_03 31:30

Und daher kann man halt eben dann schauen, ist es eine Metastase oder kommt dieses Ding wirklich daher? Aber das ist nur mal so ein kleiner Ausblick da, wo wir später alle mal hinwollen, aber naja, mehr geht es leider bis jetzt noch nicht. Als letzten Bestandteil die Mikrofilamente oder Aktinfilamente, wie auch immer, die kleinere Variante. Und das ist quasi auch das letzte Thema für heute, würde ich sagen. Deswegen greifen wir das noch an und dann.

SPEAKER_01 31:56

Genau, also die Mikrofilamente sind jetzt auch wieder sehr polar, haben wir gesagt. Sie können sich sehr stark polymerisieren, depolymerisieren und sie sind im Prinzip Zusammenlagerungen von G-Aktin. G-Aktin ist das glomeruläre oder das alleine vorliegende Aktin. Und wenn sich G-Aktin, das ein ATP angelagert hat, eben die Phosphatgruppe abspaltet, dann polymerisiert es zum F-Aktin. Und das F-Aktin kann dann eben wieder als Kette vorliegen und zwei Ketten verzwirbeln sich wieder so ineinander und dann haben wir im Prinzip die Aktinfilamente. Ja, und weil wir eben da dieses sehr intensive Remodeling haben, also einen sehr, einen sehr starken Auf- und Abbau, spielt es eine große Bedeutung bei der Zellmigration, bei den sogenannten fokalen Kontakten, wo wir, denke ich mal, in der nächsten Folge drauf eingehen werden und da quasi dann eben immer wieder neue fokale Kontakte ausbilden können. Also Zellen, die sich bewegen können, bewegen sich im Wesentlichen über die Aktinfilamente. Außerdem spielt es eine ganz entscheidende Rolle im sogenannten Membranskelett, auch Zellkortex genannt, also quasi eine Schicht an Aktinfilamenten, die direkt unterhalb der Plasmamembran vorliegen. Und sie spielen eine wichtige Rolle bei den Motorkomplexen, hat man die vielleicht schon mal gehört, irgendwie Aktinmyosin, genau. Aktinmyosin-Filamente. Da kommen wir aber bei der Muskelfolge im Detail nochmal drauf zurück.

SPEAKER_03 33:28

Ja, und hier nochmal festzuhalten, auch von vorhin, dass die Aktinfilamente ATP-abhängig und Mikrotubuli GTP-abhängig sind, das ist auch so ein Riesending, was die wirklich ganz oft machen. Es ist halt einfach in so eine MC-Frage reinzuhauen. Deswegen Aktinfilamente, ATP, Mikrotubuli, GTP, würde ich nochmal kurz festhalten.

SPEAKER_02 33:47

Diese Aktinfilamente, die können nicht nur als einzelne Stränge vorliegen, sondern letztendlich auch Netze bilden und sich eben miteinander vernetzen und sehr weitreichende Strukturen bilden. Und in diesen Netzen sind zum Teil dann auch noch weitere Aktinfilamente verankert, wie das zum Beispiel bei Mikrowilli der Fall ist. Mikrowilli sind eine weite Oberflächenspezialisierung von Zellen. Die sind nicht eigenbeweglich, also im Gegensatz zu den Kinozilien. Und die bestehen letztendlich hauptsächlich aus Aktinfilamenten, die wie gesagt im Zytoskelett verankert sind, allerdings in den Intermediärfilamenten hauptsächlich. Und da wird dann dieses Terminal Web gebildet, also das quasi Membranskelett zu den Intermediärfilamenten. Genau, also wir haben da letztendlich ein Netz aus verschiedenen Zytroskelett-Bestandteilen auch. Und diese Aktinfilamente sind dann wieder durch bestimmte Proteine miteinander verbunden, damit die Mikrowilli auch eine Stabilität haben. Zum Beispiel Fimbrin oder Villiin.

SPEAKER_01 34:56

Genau, und da vielleicht einmal nochmal ganz kurz Mikrowilli gegen Kinozilien, Mikrowilli unbeweglich, vor allem bei Zellen, die resorbieren müssen und haben eben diese relativ ungeordnete Struktur an Aktinfilamenten, während die Kinozilien etwas größer sind. Sie sind aktiv beweglich, haben eben diese 9x2 plus 2 Struktur und liegen eben vor allem vor bei Zellen, die irgendwelche Schlagbewegungen machen wollen, wie zum Beispiel eben in den Atemwegen.

SPEAKER_03 35:25

Genau, so ist es.

SPEAKER_01 35:25

Und damit kann man übrigens zum Beispiel auch in so einem Transmission-elektronenmikroskopischen Bild sehen. Also es kann sein, dass man damit konfrontiert wird und dann erkennt man diese 9x2 plus 2 Struktur eben tatsächlich.

SPEAKER_03 35:35

Die Mikrowilli sehen auch, das sind quasi lauter so kleine Punkte, halt diese parallel liegenden Aktinenfilamente, aber wo man nicht wirklich sagen kann, das ist super krass organisiert. Und das sind auch diese Dinger, diese Mikrowilli, die als Bürstensaum bezeichnet werden. Das habe ich auch lang gebraucht, weil es halt eben so ganz feine Dinger sind, aber man die nicht wirklich so gut und voneinander unterscheiden kann. Und es halt aussieht, wie als wäre da so ein kleines Däumchen drauf. Oder es geht schon irgendwie. Genau, und dann gibt es noch so zwei, finde ich, etwas weniger häufig auftretende, nicht weniger bedeutende, sondern weniger häufig auftretendere Geschichten. Und zwar die Stereozilien und die, wie hast du gesagt, lateinisch richtig Geschichten. Das Flagellum und die Flagella.

SPEAKER_01 36:13

Also Plural wäre Flagella, aber es gibt es ja immer nur alleine, von daher am Start.

SPEAKER_03 36:16

Ja, stimmt, das ist eigentlich unnötig. Unnötig geschlaubit. Aber gut, so ist es halt. Genau, Stereozilien, ich finde den Namen echt doof, weil es ist, ich finde Stereovilli besser, weil halt eben es sich nicht bewegen kann, auch wenn es quasi so lang ist, was hatte ich gelesen, ich glaube dreimal so lang.

SPEAKER_02 36:34

Also Stereozilien sind letztendlich verlängerte Mikrowilli. Es sind wie Mikrowilli aufgebaut, einfach nur viel länger. Genau.

SPEAKER_03 36:41

Aber die sehen halt irgendwie im ersten Moment, finde ich, länger aus und dann cool, kann man schlagen, aber ist halt nicht so. Und wenn wir jetzt quasi ein ganz, ganz langes Kinozilium bauen, dann nennt man das halt Flagellum. Und das gibt es eigentlich nur bei Spermien. Ganz genau. Also quasi nur Kerlböhne.

SPEAKER_01 36:58

Also irgendwie kann so Bakterien haben das, glaube ich, auch noch. Ja, gut, da Bakterien.

SPEAKER_03 37:02

Hoffen wir halt, dass du da nicht so viele von in dir drin hast, zumindest die Böse sind.

SPEAKER_01 37:05

Ich glaube, man hat mehr Bakterien als Zellen in der Erfahrung. Ja, das kann ich ja nicht.

SPEAKER_03 37:08

Egal, dem Mikromium. Naja, mit diesen philosophischen Fragen würde ich sagen, genug für heute. Ich hoffe, die erste Histo-Folge hat euch genauso begeistert, wie sie uns begeistert hat. Wir wünschen euch noch viel Spaß mit dem Mikroskopieren und haben uns dann.

SPEAKER_01 37:24

Histo ist wirklich ein cooles Fach. Ich finde, man versteht Sachen viel näher mit Histo, wenn man irgendwie so ein bisschen eben grundsätzlich aufnimmt.

SPEAKER_03 37:30

Und dann hören wir uns nächstes Mal wieder weiter mit weiteren Zellorganellen und noch weiter entspannt gegenüber kleinste Menschen. Bis zum nächsten Mal. Bis gleich. Liebe Freunde der Vorklinik, bevor es losgeht, brauchen wir noch ganz kurz eure Hilfe. Wir sind nominiert beim Deutschen Podcastpreis 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. Dauert nur fünf Sekunden. Ihr seid die allerbesten. Viel Spaß bei der Folge.

SPEAKER_02 38:30

Für die Inhalte in diesem Podcast übernehmen wir keine Gewehr. Der Podcast kann den Besuch von Vorlesungen nicht ersetzen. Wir empfehlen das Studium von einschlägiger Fachliteratur über den Inhalt des Podcasts hinaus.

SPEAKER_03 38:39

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