1.3.1. Pflegesituationen bei Menschen
mit Erkrankungen der Haut und der
Hautanhangsgebilde erkennen,
erfassen und bewerten
1. Anatomische
Grundlagen
1.1 Die Zelle
Gliederung
1.1 Die Zelle
a) Definition und allg. Funktion
b) Allgemeiner Bau und Funktion der Zelle
c) Stofftransport
d) Pathologie der Zelle
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a) Definition und allgemeine Funktion
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a) Definition und allgemeine Funktion
I Definition
Zellen sind die kleinsten Bau- und Funktionseinheiten des
Organismus
II Funktionen
Stoffaufnahme, -abgabe und -umbau
Wachstum, Teilung
z. T. Reaktion auf Reize aus der Umgebung
© Gerda Raichle, Ulm
Beispiele für die
Differenzierung
menschlicher Zellen
(Größenverhältnisse
zwischen den Zelltypen
nicht maßstabsgetreu,
insbesondere ist
die Eizelle stark
verkleinert).
a) Definition und allgemeine Funktion
b) Allgemeiner Bau und Funktion der Zelle
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b) Allgemeiner Bau und Funktion der Zelle
I Die Zellmembran
II Die Zellorganellen
III Die Wasserbasis des Organismus
IV Der Stofftransport
V Die Proteinsynthese
VI Die Teilung von Zellen
b) Allgemeiner Bau und Funktion der Zelle
I Die Zellmembran
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© G. Raichle, Ulm
Die Zellmembran unter
verschiedenen Vergrößerungen.
Die mit dem Lichtmikroskop nur als
dünne Linie zu sehende Zellmembran
erscheint unter dem Elektronen-
mikroskop dreischichtig.
I Die Zellmembran
Chemischer Aufbau
Phospholipid-Doppelschicht
– jede der bd. Phospholipidschichten bestehen aus einem
hydrophilen (wasseranziehenden) Kopf und einem
hydrophoben (wasserabweisenden) Schwanz
– in der Zellmembran sind die Schwänze nach innen und die
Köpfe nach außen gerichtet
I Die Zellmembran
Chemischer Aufbau
– Glykokalix
– = Zuckerreste
– angeknüpft an der Außenseite der Membran (Zell-Zell-
Kontakte, Schutz) an der Außenseite,
I Die Zellmembran
-
• selektiver Stoffaustausch
I Die Zellmembran
Chemischer Aufbau
Durchlässigkeit/ Semipermeabilität
Semipermeabilität ist abhängig von
Molekülgröße:
• Kleine Moleküle (Sauerstoff = O2; Kohlendioxid = CO2) passieren
die Membran ungehindert
• Große Moleküle (z.B. Proteine, Zuckermoleküle) werden
zurückgehalten
Fettlöslichkeit:
• Je fettlöslicher (lipophiler) eine Substanz ist, desto besser kann
sie die Membran passieren
Elektrischer Ladung:
• Elektrisch geladene Teilchen (Ionen) können die Membran nicht
passieren
I Die Zellmembran
Chemischer Aufbau
Membrantransportproteine:
→ werden von hydrophilen oder elektrisch geladenen Teilchen zur
Passage der Zellmembran benötigt
z.B.:
• Carrierproteine (Carrier = Träger) schleusen Substanzen durch
die Membran
• Kanalproteine: Transport von z.B. Ionen (»Ionenkanäle) oder
Wasser
I Die Zellmembran
I Die Zellmembran
Funktionen
→ Hauptfunktion: Schlüssel – Schloss Prinzip
I Die Zellmembran
4. Funktionen
- erkennen von Zellen
- körpereigen oder –fremd
- entartete Zellen
- Bildung Zellkontakte
- erkennen von krankheitserregenden Bakterien, Viren
- erkennen von Botenstoffen durch molekulare Rezeptoren
b) Allgemeiner Bau und Funktion der Zelle
II Die Zellorganellen
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Der Zellkern
Der Zellkern
© G. Raichle, Ulm
Synonym: Nukleus
größtes Zellorganell
Aufbau
- kugelförmig (die meisten)
- Ø 3 – 10 μm
• ein Zellkern
Ausnahmen z.B.:
Erythrozyten besitzen keinen Zellkern (mehr)
Skelettmuskelfasern besitzen viele Zellkerne
Leberzellen besitzen öfter zwei Kerne
Der Zellkern
Aufbau
• Doppelmembran „Kernlamina“ und „äußere Kernmembran“
- Membran umhüllt Zellkern
- trennt die Flüssigkeit im Zellkern vom Zytoplasma
- „äußere Kernmembran“ trägt die Ribosomen
- Kernlamina = innere Hülle → Anheftungsstelle für Chromosomen
Der Zellkern
Aufbau
• Bestandteile des Kerninnenraums (»„Karyoplasma“):
- Erbsubstanz (DNA) in Form von 46 Chromosomen
- ein oder mehrere Kernkörperchen (Nukleoli) Bildungsstätte der
Ribosomen
- »„ Nuklear-Sol “ als löslicher Anteil (besteht aus einem
Proteingemisch)
Der Zellkern
Aufgaben:
beherbergt die genetische Information
Weitergabe der genet. Info. an den Ort der Eiweißsynthese während
der Zellentwicklung
Übertragung der Erbinformation von der Mutterzelle auf die
Tochterzelle
Steuerungszentrum des Zellstoffwechsels
Der Zellkern „ Kommandozentrale der Zelle“
b) Allgemeiner Bau und Funktion der Zelle
II Die Zellorganellen
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Die Chromosomen
Die Chromosomen
Feinbau eines Chromosoms.
© G. Raichle, Ulm
Aufbau
• Chromatiden
– bestehen aus DNA - (Desoxyribonukleinsäure) Abschnitten
– DNA an Proteine (Histone) in einer kompakten Struktur gebunden
– Verband zwischen DNA und Histonen heißt „Chromatin“
– Anordnung: mehrfach spiralisiert → DNA – Doppelhelix
• Zentromer
– Chromosomen bestehen aus einer Doppelstruktur mit zwei Chromatiden
– werden punktförmig am Zentromer zusammengehalten
Die Chromosomen
Die Chromosomen
Chromosom. Im Bereich des Zentromers setzen an Proteinauflagerungen bei der
Teilung die Spindelfasern an. Die Telomere an den Chromosomenenden spielen
bei der Replikation der DNA eine Rolle, an ihnen wie auch an den Zentromeren
wird keine genetische Information abgelesen.
© G. Raichle, Ulm
Der Chromosomensatz des Menschen:
• jede menschliche Zelle besteht aus 46 Chromosomen (diploider
Chromosomensatz) bzw. 23 (haploider Chromosomensatz)
Chromosomenpaaren
• jeweils 23 Chromosomen stammen von der Mutter, 23 Chromosomen
vom Vater
Die Chromosomen
Der Chromosomensatz des Menschen:
• 22 Chromosomenpaare sind völlig identisch
• ein Chromosomenpaar , das 23. Chromosom unterscheidet sich bei
Mann und Frau
→ Gonosomen
Männer: XY
Frauen: XX
Die Chromosomen
Die Chromosomen
b) Allgemeiner Bau und Funktion der Zelle
II Die Zellorganellen
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Die Ribosomen
Die Ribosomen
Aufbau
• zahlreich (Millionen) im Zytoplasma jeder Zelle
• in enger räumlicher Beziehung zum endoplasmatischen Retikulum
(ER)
• bestehen überwiegend aus Proteinen und ribosomaler RNA (rRNA)
• häufig kettenförmig zusammengelagert → Polysome
Aufgaben
• Ort der Proteinbiosynthese (»Herstellung von Eiweißen)
Die Ribosomen
b) Allgemeiner Bau und Funktion der Zelle
II Die Zellorganellen
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Das Endoplasmatische Retikulum
Das endoplasmatische Retikulum (ER)
Aufbau
• entspricht einem verzweigten membranumschlossenen Röhrensystem
im Zytoplasma
• umhüllt und verbindet die anderen Zellorganellen
• Einteilung:
raues endoplasmatisches Retikulum (»raues ER):
• auf den Membranen sitzen Ribosomen
glattes endoplasmatisches Retikulum (»glattes ER):
Das endoplasmatische Retikulum
© G. Raichle, Ulm
Ausschnitt des Zellinneren. Das raue endoplasmatische Retikulum liegt
vielfach gefältelt auf dem Zellkern.
Das endoplasmatische Retikulum (ER)
Aufgaben
• Calcium - Speicherung
• rER: Proteinsynthese
• gER:
– Synthese von Lipiden, Cholesterol, Steroidhormonen, Entgiftung
Proteine & Lipide werden in Transportvesikel verpackt
• Abschnürung vom ER
• Zuführung zum Golgi-Apparat
b) Allgemeiner Bau und Funktion der Zelle
II Die Zellorganellen
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Der Golgi-Apparat
Der Golgi-Apparat
Aufbau
• liegt in Kernnähe
• entspricht einem System aufeinandergestapelter Membransäckchen
• enthält Substanzen vom endoplasmatischen Retikulum
• Substanzen werden als »Golgi-Vesikel von den Membransäckchen
abgeschnürt
Der Golgi-Apparat
© G. Raichle, Ulm
Der Golgi-Apparat
Aufgaben
Abschließen der im ER begonnen Synthese von Lipiden und Proteinen
Endprodukte per Exozytose aus Zelle geschleust oder in Lysosomen
verbracht
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b) Allgemeiner Bau und Funktion der Zelle
II Die Zellorganellen
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Die Lysosomen
Die Lysosomen
→ werden vom Golgi-Apparat gebildet
Aufbau
• entsprechen winzigen membranumschlossenen Bläschen
• beinhalten Enzyme:
– Verdauen Stoffe, die von der Zelle durch Phagozytose
aufgenommen wurden
– Verdauen funktionsunfähige Zellorganellen
Die Lysosomen
Aufgaben
• Recycling abgebauter Stoffe
– nicht weiter abbaubare Substanzen bleiben in Lysosomen liegen
werden bei Anhäufung im Mikroskop als »Lipofuszin-Pigment
sichtbar
• Abbau veralteter , geschädigter Zellorganellen
• Abbau, Inaktivierung von phagozytierten Bakterien (Aufbereitung von
Antigenen)
b) Allgemeiner Bau und Funktion der Zelle
II Die Zellorganellen
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Die Mitochondrien
Mitochondrium in der Schemazeichnung.
Die Auffaltungen der inneren Membran sind unterschiedlich geformt, z.B.
leistenförmig (Cristae) oder röhrenförmig (Tubuli)
© G. Raichle, Ulm
Die Mitochondrien
Die Mitochondrien „Kraftwerke der Zelle“
Aufbau
• eiförmig
• besitzen innere und äußere Membran
innere Membran :
röhrenförmig angeordnet
enthält Enzyme, geringe Menge DNA und Ribosomen
äußere Membran :
glatt, besitzt Poren
Die Mitochondrien „Kraftwerke der Zelle“
Aufgaben
• Energiegewinnung:
durch Abbau der Enzyme mit Glukose oder Fettsäuren
• Bereitstellung von Energie für den Zellstoffwechsel
Energie wird in den Zellen mit Hilfe von ATP Adenosintriphosphat
bereitgestellt
ATP = energiereiche chemische Verbindung
→ Anzahl der Mitochondrien gibt Hinweise auf den Energiebedarf einer
Zelle
→ besonders mitochondrienreich: Leber-, Nieren-, Darmepithelzellen
Die Mitochondrien „Kraftwerke der Zelle“
Aufgaben
• Fettstoffwechsel ẞ - Oxidation von Fettsäuren
• Umbau von Eiweißen
b) Allgemeiner Bau und Funktion der Zelle
II Die Zellorganellen
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Peroxisomen
Peroxisomen
Aufbau
• Bläschen mit einfacher Membranumhüllung
• enthalten je nach Zelltyp oxidative Enzyme
Funktion
• Entgiftungsfunktion
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b) Allgemeiner Bau und Funktion der Zelle
II Die Zellorganellen
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Zytoskelett
Zytoskelett
Aufbau
– Filamente
(fadenförmige
Strukturen) wie
Mikrotubuli oder
Zentriolen
Zytoskelett und Zentriolen
Aufgaben
• Kontraktion Muskelzellen – und fasern , ganzer Zellen oder –
bereiche
• Formgebung
• Gleitschienen = bewegen der Transportvesikel durch die Zelle
• Zentriolen: Bestandteil der Zellteilung Spindelapparat
b) Allgemeiner Bau und Funktion der Zelle
III Das Zellplasma
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III Das Zellplasma
Aufbau
- Flüssigkeitsraum zwischen Zellkern und Zellorganellen
- Getrennt durch die Zellmembran zum Extrazellulärraum
- gallertartige Struktur, besitzt viel Eiweiß
- im Inneren flüssiger
- zum äußeren zäher
III Das Zellplasma
Aufgaben
- Stofftransport
- Stoffwechsel von Kohlenhydraten, Eiweißen und Fetten
- produziert Ribosomen
c) Der Stofftransport
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c) Der Stofftransport
Unterscheidung in
– Passive Transportprozesse
– Aktive Transportprozesse
Passive Transportprozesse
• Diffusion
In Wasser gelöste Teilchen wandern von Orten höherer Konzentration zu
Orten niedriger Konzentration
Entspricht einem Teilchentransport entlang eines Konzentrationsgefälles
• Osmose
Lösungsmitteltransport durch eine semipermeable Membran hindurch
Membran ist durchlässig für das Lösungsmittel und ggf. für kleine
Moleküle, große Moleküle werden zurückgehalten
Lösungsmittel und ggf. kleine Moleküle wandern so lange vom Ort hoher
Teilchenkonzentration zum Ort niedriger Teilchenkonzentration, bis ein
Konzentrationsausgleich erfolgt ist
• Filtration
Flüssigkeitstransport durch eine semipermeable Membran hindurch
Treibende Kraft ist eine hydrostatische Druckdifferenz
© G. Raichle, Ulm
Bei der Diffusion treten die
Teilchen bis zum
Konzentrationsausgleich durch die
Membran.
Bei der Osmose fließt hingegen
das Lösungsmittel (beim Menschen
Wasser) von der Seite niedriger zur
Seite hoher Teilchenkonzentration.
Nach dem Konzentrationsausgleich
entspricht die hydrostatische
Druckdifferenz (Höhenunterschied
der Flüssigkeitssäulen) dem
osmotischen Druck.
Passive Transportprozesse
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Aktive Transportprozesse
Beförderung einer Substanz durch die Zellmembran unter
Verbrauch von Energie (ATP)
Erfordern immer Carrierproteine
Kann auch entgegen eines Konzentrationsgefälles erfolgen
Beispiele:
Aufrechterhaltung verschiedener Ionenkonzentrationen zwischen
Zellinnerem und Zelläußerem »„Natrium-Kalium-Pumpe“:
Kaliumionen werden in die Zelle hinein gepumpt und Natriumionen
aus der Zelle heraus gepumpt
d) Pathologie der Zelle
I Störungen der Zellteilung
II Störungen des Zellstoffwechsels
III Apoptose und Nekrose
IV Wachstum und seine Störungen
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I Störungen der Zellteilung
• Dreiteilung des Zentromers
• Zellen mit vergrößertem Kern
• Chromosomenveränderungen
• Ausbleiben der Plasmaeinschnürrung während der Telophase
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II Störungen des Zellstoffwechsels
• Störungen in der Zufuhr und in der Verarbeitung
– Stoffe können bspw. von der Zelle nicht aufgenommen werden
– Zellorganellen arbeiten nicht richtig, gestört
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III Apoptose und Nekrose
Apoptose
- programmierter Zelltod
- Ausgelöst durch die Zelle selbst oder hormonell bedingt
- Der Zellkern schrumpft, weiterer Abbau durch Phagozytose
Wissenswertes?! Störung der Apoptose
Apoptoseresistenz bei Tumoren oder AIDS
III Apoptose und Nekrose
Nekrose
- Provozierter Zelltod
- Entsteht durch äußere Einflüsse
Welche äußeren Einflüsse können zu einer Nekrose führen?
- Reibung, Hitze, Kälte, Bakterien, Fremdkörper etc.
- Verbrennungen, Erfrierungen
- Entzündungen
- Diabetisches Fußsyndrom
- Dekubiti
III Apoptose und Nekrose
Nekrose
III Apoptose und Nekrose
Nekrose
III Apoptose und Nekrose
Nekrose
Wachstum und seine Störungen
Siehe Arbeitsblatt!
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Von welchen Faktoren hängt die Semipermeabilität ab?
Nennen Sie ein Beispiel für die Wirkweise osmotischen Drucks im
menschlichen Körper.
Nennen Sie eine der Hauptursachen für die genetische
Einzigartigkeit jedes Individuums. Begründen Sie Ihre Aussage.
Was versteht man unter einem haploiden Chromosomensatz?
Worin liegt der grundlegende Unterschied zwischen Mitose und
Meiose?
Wiederholungsfragen