:: wikimiki.org ::

Gerinnungszeit

Gerinnungszeit

Hämostase ist eine andere Bezeichnung für die Begriffe Blutgerinnung beziehungsweise Blutstillung. Die Mechanismen der Blutgerinnung verhindern bei Verletzungen der Gefäßwände den übermäßigen Austritt von Blut ins umgebende Gewebe beziehungsweise aus der Haut. Tritt eine Gefäßwandverletzung auf, wird durch Wechselwirkung zwischen verletzten Endothelzellen (Zellen der Gefäßwand), Thrombozyten (Blutplättchen), plasmatischen Gerinnungsfaktoren und weiterer Faktoren eine komplizierte Gerinnungskette ausgelöst. Diese „Gerinnungskaskade“ führt schließlich zur Verstopfung der Wunde mit einem sogenannten roten Thrombus, der aus Fibrinpolymeren besteht. Daraufhin kann die Wundheilung erfolgen, und der rote Thrombus durch die sogenannte Fibrinolyse aufgelöst werden. Zwischen den Systemen Blutgerinnung und Fibrinolyse bestehen abgestimmte Gleichgewichte. Geringfügige Störungen dieser Gleichgewichte können zu schwerwiegenden Blutungen oder zur Bildung von Thromben bzw. Thrombosen an Orten führen, an denen keine Verletzung vorliegt. Die Blutgerinnung muss bei gesunden Lebewesen zusammenfassend folgende Voraussetzungen erfüllen: Sie muss im Falle einer Verletzung hinreichend schnell, d. h. innerhalb weniger Minuten aktiviert werden, zu einem Blutungsstopp führen und auf den Bereich der Verletzung beschränkt bleiben. Die Erfüllung dieser Anforderungen wird durch den Einsatz verschiedener aktivierender Systeme, durch positive und negative Rückkopplung und durch inaktivierende Mechanismen gewährleistet und reguliert. Im Folgenden werden die komplexen Mechanismen der Blutgerinnung aus medizinischer und biochemischer Sicht beschrieben. Die Hämostasereaktionen können in verschiedene Stadien eingeteilt werden. Es wird die zelluläre (primäre Hämostase) von der plasmatischen Gerinnung (sekundäre Hämostase) unterschieden. Zwischen diesen Systemen bestehen allerdings enge funktionelle und zeitliche Wechselwirkungen:

Primäre Hämostase

Sie ist assoziiert mit den Thrombozyten (Blutplättchen). Die Aktivierung des Thrombozytensystems erfolgt durch Bindung von Glykoproteinen an die Membran der Thrombozyten in einem Vorgang, der durch den von-Willebrand-Faktor (vWF) vermittelt wird. Dieser führt zu einer ersten Adhäsion der Thrombozyten und zur Ausbildung einer dünnen Bedeckung der Wunde. Der vWF ist liegt normalerweise in der Wand eines Blutgefäßes unter der inneren Endothelschicht. Erst nach einer Endothelverletzung können die Blutplättchen an den vWF binden. Im Folgenden werden durch Ausschüttung von Plättchenfaktoren (ADP, Serotonin und andere) weitere Thrombozyten aktiviert. Durch Actin- und Myosinfilamente ändern diese ihr Aussehen: die vormals runden Plättchen verbreitern sich und werden stacheliger (sie bilden Schein-Füßchen [Pseudopodien] aus). Actin und Myosin sind Proteine im Inneren einer Zelle. Sie sind als fadige Strukturen (Filamente) mit der Zellmembran verbunden und können unter Energieverbrauch die Lage zueinander und somit die Gestalt der Zelle verändern (Beispiel: Muskelkontraktion). Unterstützt durch Chemotaxis (= Anlocken mittels chemischer Stoffe) kommt es zur Anhäufung von Thrombozyten (Aggregation): die aktivierten Thrombozyten setzen dazu lokal eng begrenzt wirkende Botenstoffe wie Serotonin und ADP frei. Durch ADP induziert ändert sich außerdem die Struktur eines Integrins, eines Proteins in der Zellmembran der Thrombozyten, das Haftkontakte zur Vernetzung mit dem Gerinnungsfaktor II Fibrin ermöglicht. Dieses Integrin besteht aus den Glykoproteinen IIb und IIIa. Fibrin führt zur festen Vernetzung der Thrombozyten des primär gebildeten weißen Abscheidungsthrombus - es entsteht ein roter Abscheidungsthrombus.

Sekundäre Hämostase

Man unterscheidet nach Morawitz drei Phasen: # Aktivierungsphase (Phase der Thrombozytenaktivierung) # Koagulationsphase (Phase der Blutgerinnung) # Retraktionsphase (Phase des Reparierens der Verletzung) Zudem kann man zwei Systeme differenzieren, die intrinsische und die extrinsische Hämostase. Deren Signale müssen gleichzeitig auf der Stufe des Faktors X eingehen, um die Bildung des Blutverschlusses zu ermöglichen. Hierbei kommt eine Vielzahl von Gerinnungsfaktoren zum Tragen, die in ihrer jeweils aktivierten Form die Aktivierung des nächsten Faktors induzieren. Die Gerinnungsfaktoren sind Proteine, die fast ausnahmslos in der Leber hergestellt und ins Blut abgegeben werden. Ohne Blutgerinnung wäre jede noch so kleine Verletzung der Blutgefäße lebensbedrohlich, aber andererseits darf die Gerinnung keinesfalls unkontrolliert auftreten - das würde zur Verstopfung der Blutgefäße (siehe Atherosklerose) und dem Absterben von Geweben führen. Teile eines Thrombus können sich von einem größeren Gerinnsel lösen und eine Embolie in einem anderen Organ auslösen. Deswegen zirkulieren viele der Gerinnungsfaktoren in einer inaktiven Vorstufe im Blut. Meist muss zur Aktivierung ein Teil des Proteins abgespalten werden (vergleichbar mit dem Einschlagen der Scheibe am Feuermelder). Deswegen sind die aktiven Gerinnungsfaktoren oftmals Proteasen, Enzyme, die ein Protein an einer bestimmten Stelle der Aminosäuresequenz spalten können. So werden nacheinander in einer Kaskade (vergl. Wasserfall) ein Faktor nach dem anderen aktiviert. Jede Aktivierung kann als Sicherheitsabfrage angesehen werden.

Intrinsisches System (Endogenes System)

# Blut bekommt Kontakt zu anionischen (negativ geladenen) Oberflächen(Kollagen). Faktor XII wird aktiviert. # Durch die Aktivierung von Faktor XII wird die Aktivierung des verwandten Faktors XI induziert, welcher wiederum die Aktivierung der Faktoren IX und VIII, die gemeinsam einen Komplex bilden, induziert. # Der Komplex von IX und VIII aktiviert für sich die Ausbildung eines Komplexes der Faktoren V und X. # Durch die Faktoren V und X begünstigt, wandelt sich Prothrombin in Thrombin (Faktor II) um. Dieses wiederum induziert eine Abspaltung am Fibrinogen, dem Faktor I der Gerinnungskaskade. Es kommt zur Ausbildung von Fibrinmonomeren, die schließlich unter Induktion des aktivierten Faktor XIII zu Fibrinpolymeren werden und ein festes Maschenwerk bilden, in das sich Zellen des Blutes zur Bildung eines roten Abscheidungsthrombus einbauen können. # Die Wundränder ziehen sich nun im Rahmen der Retraktion zusammen. Das gelbliche Serum kommt über dem roten Blutkuchen zu liegen und kann durch den Blutstrom weggespült werden. Durch das Zusammenziehen und unterstützt durch den PDGF (platelet-derived growth factor) wird das Eindringen von Bindegewebszellen, die der Wundheilung dienen, gefördert und die Festigkeit des Pfropfs noch verstärkt. Der Abbau des Fibrinthrombus erfolgt durch die Fibrinolyse.

Extrinsisches System (Exogenes System)

Das extrinsische System ist ab Punkt 4. gleichartig gebaut. Allerdings erfolgt hier die Aktivierung durch eine Verletzung. Diese bedingt eine Aktivierung des Faktors VII, der direkt mit Gewebethromboplastin und Calcium auf Faktor X und V wirkt.

Fibrinolyse

Abbildung: Blutgerinnung, vereinfacht. Die Bildung des Thrombus (Pfropfes) am Boden des Bildes erfolgt in hochkontrollierter Weise und erfordert zwei Signale (je eines aus dem intrinsischen und extrinsischen System). Signale der beiden Systeme treffen auf der Ebene des Faktors X (Stuart-Prower-Faktor) zusammen. Treffen sie gleichzeitig ein, erfolgt die Aktivierung zur Protease Xa. (Fortfall des Faktors VIII bzw. des von Willebrand Faktors [vWF] erzeugt Formen der Bluterkrankheit). Im gemeinsamen Ast aktiviert die Schlüssel-Protease Thrombin sowohl das Fibrin als auch den Fibrin-stabilisierende Faktor (XIII, eine Transpeptidase). In dieser Phase übernimmt Thrombin die Rolle aller anderen Proteasen. (Die Aktivierung der Faktoren XII, XI, IX und VII zu den aktiven Proteasen XIIa, XIa, IXa und VIIa und der Modulatorproteine VIII und V zu VIIIa und Va ist nicht im Detail ausgeführt.)

Gerinnungszeit

Zur Bestimmung der Gerinnungszeit dienen in der labormedizinischen Diagnostik
- der Quick-Wert (der zunehmend vom INR ersetzt wird) zur selektiven Funktionsbestimmung des exogenen Systems und
- die PTT (Partial Thromboplastine Time) zur selektiven Funktionsbestimmung des endogenen Systems der Blutgerinnung.

Siehe auch

Antikoagulation Kategorie:Hämatologie

Weblinks

- [http://www.cd.haemostase.info CD-online über die Blutgerinnung]
- [http://www.INR-Selbstmessung.de über die INR-Selbstmessung]
- [http://www.inr-sz.de INR-Schulung (webbased eLearning)]
- [http://www.Gerinnungsselbstmanagement.de Gerinnungsselbstmanagement.de]

Endothel

Das Endothel (lat.: endothelium) ist ein einschichtiges Plattenepithel und besteht aus den sogenannten Endothelzellen, welche als innerste Schicht das Herz-Kreislauf-System auskleiden. Das Endothel dient als Barriere zum Gewebe und produziert z.B. Stickstoffmonoxid, welches der Regulation des Tonus (Spannungszustand) der Gefäßmuskulatur im Herz-Kreislauf-System dient. Daneben beeinflusst es die Fließfähigkeit des Blutes, u.a. durch Hemmung und Aktivierung von Gerinnungsprozessen. Das Endothel spielt auch eine wichtige Rolle bei Entzündungsvorgängen. Verschiedene körpereigene oder mikrobielle Substanzen können das Endothel lokal aktivieren. Diese Aktivierung führt dazu, dass bestimmte weiße Blutkörperchen wie z.B. neutrophile Granulozyten, Monozyten und T-Zellen aus dem Blut an das Endothel binden und ihrerseits aktiviert werden. Die aktivierten Leukozyten wandern dann bei der Transmigration durch das Endothel in das darunterliegende Gewebe und helfen dort, Infektionen zu bekämpfen. Kategorie:Histologie

Gerinnungsfaktor

Gerinnungsfaktoren sind Eiweißstoffe (Proteine) in unserem Blut. Ihre biologische Funktion besteht darin, nach Aktivierung mit den Blutplättchen zu verkleben und entstandene Lecks im Gefäßsystem dadurch abzudichten. Diesen Vorgang nennt man Blutgerinnung. Er führt zur Blutstillung nach Verletzung. Zum Teil werden sie in der Leber produziert und können hier durch Coumarine in ihrer Ausschüttung gehemmt werden (Gerinnungshemmer). Sie werden in der Regel mit römischen Ziffern nummeriert. Folgende Faktoren sind bekannt:
- Faktor I, Fibrinogen
- Faktor II, Prothrombin
- Faktor III, Prothrombinase
- Faktor IV, Kalzium (Ca2+) Faktor
- Faktor V, Proaccelerin, Plasma-Ac-Globulin
- Faktor VI, Accelerin
- Faktor VII, Proconvertin, Prothrombinogen, Co-Thromboplastin
- Faktor VIII, antihämophiles Globulin A (AHG A), antihämophiler F. A AHFA),Plättchen-Cofaktor I, Hämophilie-Faktor VIII oder A, VON WILLEBRAND Faktor
- Faktor IX, antihämophiles Globulin B (AHG B), antihämophiler F. B (AHF B),Hämophilie-F. IX oder B
- Faktor X, STUART(-PROWER)-F, autoprothrombin C
- Faktor XI, ROSENTHAL Faktor, antihämophiles Globulin C
- Faktor XII, HAGEMAN Faktor, Oberflächenfaktor
- Faktor XIII, fibrinstabilisierender Faktor
- Faktor XIV, FITZGERALD Faktor
- Faktor XV, FLETCHER F. (Präkallikrein) Durch das Zusammenspiel dieser Faktoren und deren Aktivatoren entsteht die Blutgerinnung. Durch das Fehlen eines oder mehrerer Faktoren kommt es zu "Bluter-Krankheiten", siehe : Bluterkrankheit, Hämophilie Kategorie:Biochemie Kategorie:Hämatologie simple:Clot

Fibrin

Fibrin (latein.fibra: Faser) ist der aktivierte, vernetzte "Klebstoff" der plasmatischen Blutgerinnung. Es handelt sich um ein Protein, das durch die Einwirkung des Enzyms Thrombin aus der fadenförmigen löslichen Vorstufe, dem Fibrinogen, gebildet wird. Das Fibrin polymerisiert anschließend und bildet ein Netz, das Blutgerinnsel, das die Wunde verschließt. Kategorie:Biochemie Kategorie:Protein Kategorie:Hämatologie ja:フィブリン

Fibrinolyse

Fibrinolyse ist die Bezeichnung für die körpereigene Auflösung eines Blutgerinnsels (Thrombus) durch das Enzym Plasmin. Dabei spaltet Plasmin die Fibrinpolymere, welche den Thrombus zusammen halten in kleine Fibrinabbauprodukte und der Thrombus zerfällt.

Aktivierung der Fibrinolyse

Die Fibrinolyse wird gleichzeitig mit der Blutgerinnung (Hämostase) aktiviert, setzt aber langsamer ein und bewirkt so, neben anderen gerinnungshemmenden Faktoren, dass die Hämostase reguliert bleibt. Die Aktivierung der Fibrinolyse ist weit weniger komplex als die Aktivierungskaskade der Blutgerinnung und beinhaltet im Wesentlichen lediglich die Umwandlung des inaktiven Vorläuferproteins Plasminogen in die aktive Serinprotease Plasmin. Bei der Plasminogenaktivierung unterscheidet man zwischen der physiologischen Aktivierung durch körpereigene Aktivatoren und der nichtphysiologischen Aktivierung durch köperfremde Substanzen. An der physiologischen Aktivierung sind hauptsächlich zwei Enzyme beteiligt, der Gewebespezifischer Plasminaktivator und Urokinase. Die wichtigsten nichtphysiologischen Aktivatoren von Plasminogen sind Staphylokinase und Streptokinase, welche beide auch therapeutisch eingesetzt werden können. Beiden gemeinsam ist, dass sie selbst keine enzymatische Aktivität besitzen, sondern mit Plasminogen oder Plasmin einen Komplex bilden, welcher in der Lage ist, Plasminogen zu aktivieren.

Inhibitoren der Fibrinolyseaktivierung

Bis jetzt konnten 4 verschiedene Inhibitoren von Plasminogenaktivatoren identifiziert werden, welche alle zu der Familie der Serpine gehören und als PAI-1 bis PAI-4 (Plasminogenaktivator Inhibitor) bezeichnet werden. Wichtigster Inhibitor ist PAI-1, welcher in normalem Blut sowohl den Gewebespezifischer Plasminogenaktivator als auch Urokinase hemmt. PAI-1 ist ein 52000 Dalton großes Glykoprotein, welches von den Endothelzellen hergestellt wird. Die Hemmung durch PAI-1 folgt dem allgemeinen Reaktionsmechanismus der Serpine. Der größte Teil des PAI-1 (etwa 90% des gesamten PAI-1 des Blutes) wird von den Thrombozyten gespeichert. Werden die Thrombozyten aktiviert, setzen sie die PAI-1-Moleküle frei und sorgen so für eine stark erhöhte Konzentration von PAI-1 am Ort der Thrombusbildung, was die Stabilität des Thrombus gegenüber der Fibrinolyse erhöhen.

Spaltung der Fibrinpolymere

Ist einmal aktives Plasmin entstanden, so bindet dieses an das Fibrin und spaltet die vernetzten Fibrinpolymere in lösliche Fibrinabbauprodukte. Die Aminosäureketten von Fibrin enthalten diverse plasminsensitive Schnittstellen und es entstehen dabei verschiedene Abbauprodukte mit unterschiedlicher Struktur und Masse. Die löslichen Fibrinabbauprodukte werden durch die Blutzirkulation abtransportiert und anschließend aus dem Blutstrom entfernt.

Inhibitioren der Fibrinolyse

Die Hemmung der Fibrinolyse beruht, nebst der Hemmung der Fibrinolyseaktivierung, hauptsächlich auf der Hemmung des aktiven Plasmins. Wichtigster Hemmer von Plasmin ist das Enzym alpha-2-Plasmininhibitor (Antiplasmin). Im Plasma wird Plasmin praktisch sofort durch den alpha-2-Plasmininhibitor gehemmt und unschädlich gemacht, wogegen fibringebundenes Plasmin gegenüber dem alpha-2-Plasmininhibitor besser geschützt ist und eine viel längere Halbwertszeit hat. Während der Blutgerinnung wird aber der alpha-2-Plasmininhibitor durch das Enzym Faktor XIII an die Fibrinpolymere des Thrombus quervernetzt, wodurch der Thrombus gegenüber der Auflösung durch die Fibrinolyse stabilisiert wird. Zudem können auch Thrombozyten auf ihrer Oberfläche eine katalytische Umgebung bereitstellen, welche die Quervernetzung des alpha-2-Plasmininhibitors an den Thrombus ohne Einwirkung von Faktor XIII ermöglicht. Ein weiterer Inhibitor von Plasmin ist Makroglobulin.

Siehe auch

Thrombolyse Kategorie:Hämatologie

Thrombozyt

Thrombozyten (oder Thrombocyten, Singular der Thrombozyt) sind Blutplättchen, die in den Riesenzellen des Knochenmarks entstehen. Es handelt sich um kleine kernlose Abschnürungen von Megakaryozyten, also Zellen, die sich während der Blutbildung als Vorstufen bilden. Thrombozyten sind ca. 4,5 Mikrometer im Durchmesser. Sie spielen eine wichtige Rolle in der Blutgerinnung (Stocken des Blutes), indem sie verletzte Blutgefäße abdichten und den Vorgang der Blutgerinnung fortsetzen. Vor allem in den Schlagadern mit ihrer starken Strömung sind die Blutplättchen die primären Faktoren der Blutgerinnung. In den Venen mit ihrem langsameren Fluss herrscht die plasmatische Blutgerinnung mit der Bildung von Netzen aus Fibrin vor. In der Medizin werden die Thrombozyten meist als Thrombos abgekürzt. Die normale Zahl von Thrombozyten im Blut beträgt 150 000-380 000/µl. Die Zählung der Thrombos erfolgt in der Zählkammer mit einem Phasenkontrastmikroskop - heute meist zusammen mit dem restlichen kleinen Blutbild - automatisch in einem Partikelzählgerät. Der Abbau der Thrombozyten erfolgt in der Milz und teilweise in der Leber. Sie haben eine durchschnittliche Lebensdauer von acht bis zwölf Tagen. Die Thrombozyten sind die kleinsten korpuskulären Bestandteile des Blutes. Eine Reihe von Stoffen können zu einer Aktivierung von Thrombozyten führen. Einer der wichtigsten ist das Nikotin. Dieser Umstand ist wahrscheinlich für die ausgeprägte Arteriosklerose-beschleunigende Wirkung des Nikotins und v.a. die erhöhte Thromboseneigung (besonders in Kombination mit der Antibabypille) verantwortlich. Krankheiten, die durch die "Verklumpung" des Blutes hervorgerufen werden sind z.B. Schlaganfall, Herzinfarkte, Nierenfunktionsstörungen, Erblindung u.a.

Formen

Thrombozyten gibt es in zwei Formen:
- Normalform, glatt, nicht aktiviert
- aktivierte Form, "glibberig", "Klettenform"

Medikamente, die die Thrombozytenfunktion hemmen

- Acetylsalicylsäure (u.a. Wirkstoff des Aspirins^®, die Einnahme von Aspirin ist vor Blutspenden nicht gestattet)
- Clopidogrel (Plavix^®)
- Tiklopidin
- Dipyridamol
- Glykoprotein-2b/3a-Hemmer
- Tirofiban (Aggrastat^®)
- Abciximab (Reopro^®)
- Eptifibatide (Integrilin^®)

Thrombozytengabe zur Therapie

Bei einem kritischem Abfall der Thrombozytenzahl im Blut können Thrombozyten-Konzentrate gegeben werden und sind manchmal lebensrettend. Die Konzentrate werden aus Blutspenden gewonnen, und haben deswegen ein zwar geringes, aber doch vorhandenes Infektionsrisiko. Leider ist die Wirkung auf wenige Tage begrenzt, da die Thrombozyten eine nur kurze Lebensdauer haben (5 tage nach der Abnahme müssen sie entsorgt werden). Außerdem sind die Konzentrate ziemlich teuer (rund 700 € pro Konzentrat, lt. Tiroler Tageszeitung, Oktober 2005).

Molekulare Aktivierungsvorgänge

Die folgende Abbildung betont Vorgänge, die sich an der Zellmembran (der Phospholipid-Doppelschicht) abspielen und durch die Gerinnungskaskade ausgelöst werden. Thrombozyten: Reaktionen während der Blutgerinnung Die primäre Hämostase genannte Phase der Blutgerinnung spielt sich an der Oberfläche der Thrombozyten ab. Wichtige Schritte sind: # Einwirkung von Thrombin, dadurch Umorganisation der Thrombozyten, z.B. durch # ein "flip-flop", d.h. Austausch der neutralen Phospholipide (PC, Phosphatidylcholin) der Außenschicht gegen die negativ geladenen Phospholipide (PS, Phosphatidylserin) der Innenschicht; # Freisetzen von Calcium-Ionen aus intrazellulären Speichern (Mitochondrien) und Bindung an die unter (2) generierte Oberfläche; # Andocken von Gerinnungsfaktoren an Ca⁺⁺ über ihre zweifach negativen (gamma-Carboxy-glutamyl-)Seitenketten; diese werden in einer Vitamin K-abhängigen Reaktion generiert; # Andocken von "RGD"-Proteinen wie Fibrin an Integrine der Zelloberfläche.

Erkrankungen, die die Thrombozyten beeinträchtigen

- Myelodysplastisches Syndrom
- Morbus Glanzmann-Naegeli, Thrombozyten ohne GPIIb/IIIA-Rezeptor

Siehe auch

- Integrine
- Hämostase

Weblinks

- http://www.healingdaily.com/conditions/platelets.jpg
- die kleinen blauen Pünktchen zwischen den runden roten Erythrozyten sind die Thrombozyten
- http://sln.fi.edu/biosci/blood/platelet.html
- http://www.maine.rr.com/03/redcross/echair/platelets.jpg Kategorie:Histologie Kategorie:Hämatologie ja:血小板

Blutplättchen

Formen

Thrombozyten gibt es in zwei Formen:
- Normalform, glatt, nicht aktiviert
- aktivierte Form, "glibberig", "Klettenform"

Medikamente, die die Thrombozytenfunktion hemmen

Thrombozytengabe zur Therapie

Molekulare Aktivierungsvorgänge

Erkrankungen, die die Thrombozyten beeinträchtigen

- Myelodysplastisches Syndrom
- Morbus Glanzmann-Naegeli, Thrombozyten ohne GPIIb/IIIA-Rezeptor

Siehe auch

- Integrine
- Hämostase

Weblinks

Protein

Proteine, umgangssprachlich auch Eiweiße genannt, sind Makromoleküle, die aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff aufgebaut sind. Sie gehören zu den Grundbausteinen aller Zellen. Proteine bestehen aus einzelnen Bausteinen, 20 verschiedenen (proteinogenen=proteinaufbauenden) Aminosäuren, die durch Peptidbindungen zu Ketten verbunden sind. Die saure Hydrolyse (das intensive Kochen in starken Säuren) zerlegt die Ketten in ihre Aminosäuren. Die Länge dieser Aminosäureketten reicht von unter 20 bis über 1.000 Aminosäuren. Die molekulare Größe eines Proteins wird in der Regel in Kilo-Dalton (kDa) angegeben. Titin, das mit 3,7 Mio kDa größte bekannte menschliche Protein, besteht aus über 30.000 Aminosäuren und beinhaltet 320 Proteindomänen. Die Kombinationsmöglichkeiten sind hierbei gigantisch. Bei 20 verschiedenen Typen von Aminosäuren, von denen in einem kleinen Protein lediglich 100 in beliebiger Reihenfolge aneinander geknüpft werden, ergeben sich 20¹⁰⁰ bzw. 10¹³⁰ Verknüpfungsmöglichkeiten. Diese unvorstellbare Vielzahl an Verknüpfungsmöglichkeiten übersteigt sogar die Anzahl aller Atome in Verbindungen des Universums welches "nur" 6·10⁷⁹ Teilchen besitzt! Der Name Protein wurde 1838 von Jöns Jakob Berzelius von den griechischen Wörtern protos („erstes, wichtigstes“) und proteuo („ich nehme den ersten Platz ein“) abgeleitet, um dadurch die Bedeutung der Proteine für das Leben zu unterstreichen.

Bedeutung für den Organismus

Die Aufgaben der Proteine im Organismus sind vielfältig. Als Beispiele seien genannt:
- Als Strukturproteine bestimmen sie den gesamten Körperaufbau und die Beschaffenheit von Geweben, beispielsweise der Haarstruktur.
- Als Enzyme ermöglichen und beschleunigen sie chemische Reaktionen.
- Als Hormone steuern sie Vorgänge im Körper.
- In den Muskeln verändern bestimmte Proteine ihre Form und sorgen so für die Kontraktion der Muskeln und damit für Bewegung.
- Als Transportproteine übernehmen sie den Transport körperwichtiger Substanzen wie z.B. Hämoglobin, das im Blut für den Sauerstofftransport zuständig ist, oder Transferrin, das Eisen in unserem Blut transportiert.

Räumlicher Aufbau

Transferrin Für die Wirkungsweise der Proteine ist ihre räumliche Struktur besonders wichtig. Die Proteinstruktur lässt sich auf vier Betrachtungsebenen beschreiben:
- Als Primärstruktur eines Proteins wird die Abfolge der einzelnen Aminosäuren innerhalb der Polypeptidkette bezeichnet. Vereinfacht gesagt könnte man sich eine Kette vorstellen, in der jede Perle eine Aminosäure darstellt (Schreibweise: AS1 – AS2 – AS3 – AS4 – AS1 – AS1 – AS3 – usw.). Die Primästruktur stellt lediglich die Aminosäurensequenz, jedoch nicht den räumlichen Aufbau dar. Sie findet demnach nur für einfachere Zwecke Verwendung.
- Als Sekundärstruktur wird die räumliche Anordnung der Aminosäuren eines Proteins bezeichnet. Man unterscheidet dabei zwischen folgenden Strukturtypen: Alpha-Helix, Beta-Faltblatt, Beta-Turn und ungeordnete, so genannte Random-Coil-Strukturen. Diese Strukturen ergeben sich durch Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Peptidbindungen des Polypeptid-Rückgrates.
- Die Tertiärstruktur ist eine der Sekundärstruktur übergeordnete räumliche Anordnung der Polypeptidkette. Sie wird von den Kräften und Bindungen zwischen den Resten (d. h. den Seitenketten) der Aminosäuren bestimmt. Als Bindungskräfte, die diese dreidimensionale Struktur stabilisieren, wirken beispielsweise Disulfidbrücken, (kovalente Bindungen zwischen den Schwefelatomen zweier Cysteinreste) oder vor allem nicht-kovalente Wechselwirkungen wie die zuvor genannten Wasserstoffbrückenbindungen. Zusätzlich spielen hydrophobe, ionische und Van-der-Waals-Wechselwirkungen eine wichtige Rolle. Durch diese Kräfte und Bindungen faltet sich das Protein weiter.
- Viele Proteine müssen sich, um funktionsfähig sein zu können, zu einem Proteinkomplex zusammenlagern, der so genannten Quartärstruktur. Dies kann entweder eine Zusammenlagerung von unterschiedlichen Proteinen sein oder ein Verband aus zwei oder mehr Polypeptidketten die aus ein und derselben Polypeptidkette, dem sog. Precursor, hervorgegangen sind (vgl.: Insulin). Dabei sind die einzelnen Proteine häufig durch Wasserstoffbrücken und Salzbrücken aber auch durch kovalente Bindungen miteinander verknüpft. Die einzelnen Untereinheiten eines solchen Komplexes werden als Protomere bezeichnet. Einige Protomere können ihre Funktion auch als eigenständige Proteine besitzen, aber viele erreichen ihre Funktionalität nur im Komplex. Als Beispiel für aus mehreren Proteinen zusammengelagerte Komplexe können die Immunglobuline (Antikörper) dienen, bei denen jeweils zwei identische schwere und zwei identische leichte Proteine über insgesamt vier Disulfidbrücken zu einem funktionsfähigen Antikörper verbunden sind. Man unterscheidet zwei Hauptgruppen von Proteinen:
- die globulären Proteine, deren Tertiär- oder Quartärstruktur annähernd kugel- oder birnenförmig aussieht und die meist in Wasser oder Salzlösungen gut löslich sind (beispielsweise das Protein des Eiklars, Ov-Albumin genannt),
- die fibrillären Proteine, die eine fadenförmige oder faserige Struktur besitzen, meist unlöslich sind und zu den Stütz- und Gerüstsubstanzen gehören (beispielsweise die Keratine in den Haaren und Fingernägeln, Kollagen, Actin und Myosin für die Muskelkontraktion).

Proteinoberfläche

Muskelkontraktion Zur Bestimmung der Proteinstruktur wird hauptsächlich das Rückgrat (Backbone) des Proteins betrachtet. Zum Verständnis der Funktion ist jedoch auch die Oberfläche des Proteins von großer Bedeutung. Da die charakteristischen Seitenketten der Aminosäuren vom Rückgrat aus in den Raum ragen, kann die Oberfläche durchaus von der Struktur des Rückgrates abweichen.

Denaturierung

Sowohl durch chemische Einflüsse, wie zum Beispiel Säuren und Salze, als auch durch physikalische Einwirkungen, wie hohe oder tiefe Temperaturen oder auch Druck, können sich die Sekundär- und Tertiärstruktur und damit auch die Quartärstruktur von Proteinen ändern, ohne dass sich die Reihenfolge der Aminosäuren (Primärstruktur) ändert. Dieser Vorgang heißt Denaturierung und ist in der Regel nicht umkehrbar; der ursprüngliche dreidimensionale räumliche Aufbau kann nicht wiederhergestellt werden. Bekanntestes Beispiel dafür ist das Eiweiß im Hühnerei, das beim Kochen fest wird, weil sich der räumliche Aufbau der Proteinmoleküle geändert hat. Der ursprüngliche flüssige Zustand kann nicht mehr hergestellt werden. Das Wiederherstellen des ursprünglichen Zustandes des denaturierten Proteins heißt demnach Renaturieren. Menschen denaturieren ihre Speisen, um sie leichter verdaulich zu machen. Durch die Denaturierung ändern sich die physikalischen und physiologischen Eigenschaften der Proteine. Hohes Fieber kann daher lebensgefährlich werden: Durch eine zu hohe Temperatur werden körpereigene Proteine denaturiert und können somit ihre Aufgaben im Organismus nicht mehr erfüllen. Einige Proteine der roten Blutkörperchen denaturieren beispielsweise bereits bei 42 °C. Die bei chemischer Spaltung der Proteinketten (Proteolyse) entstehenden Teilstücke nennt man Peptone.

Eiweißmangel

Eiweiß hat eine große Anzahl von Aufgaben in unserem Körper. Ein erwachsener Mensch benötigt etwa 1 Gramm Eiweiß pro Kilogramm Körpergewicht am Tag. Es dient zum Aufbau und zum Erhalt der Körperzellen, auch zur Heilung von Wunden und Krankheiten. Ein Mangel kann schlimme Folgen haben:
- Haarausfall (Haare bestehen zu 97-100% aus Proteinen - Keratin)
- Antriebsarmut
- Im schlimmsten Fall kommt es zur Eiweißmangelkrankheit Kwashiorkor. Menschen (meist Kinder), die an Kwashiorkor leiden, erkennt man an ihren dicken Bäuchen. Der Organismus versucht durch Wasser den Eiweißmangel abzudecken, sodass sich das Wasser nach einiger Zeit im Körper ablagert(Ödem). Weitere Symptome sind:
- Muskelschwäche
- Wachstumsstörungen
- Fettleber
- Ödeme
- Andauernder Eiweißmangel führt zum Marasmus und zum Tod. Zu Eiweißmangel kommt es in den Industrieländern allerdings höchst selten und auch nur bei extremen Ernährungsformen, etwa bei streng vegan essenden Menschen, die den Mangel an Fleisch, Fisch, Ei- und Milchprodukten nicht mit genügend pflanzliche Eiweißen kompensieren. Die durchschnittliche deutsche Mischkost dagegen enthält mit 100 Gramm Eiweiß pro Tag mehr als genug Proteine. Obwohl häufig in der Werbung Eiweißpulver als essentiel notwendig für Breitensportler angepriesen werden, deckt "Unsere übliche Ernährung... auch den Eiweißbedarf von Sportlern ab", heißt es dazu in einem Bericht des Ministeriums für Ernährung und Ländlichen Raum Baden-Württembergs.
Beispiel:
der typische Ernährungsplan eines Sportlers (80kg) könnte etwa so aussehen:
- morgens: eine Schale Müsli (100g) mit Milch (50g) einer Banane (120g) enthält 14g Eiweiß
- vormittag: eine Scheibe Volkornbrot (70g) mit Käse (30g) enthält 9g Eiweiß
- mittags: Nudel (200g) mit Gemüse (200g) enthalten 28,4g Eiweiß
- nachmittags: 100g Magerquark enthält 13,5g Eiweiß
- abends: 2 Scheiben Brot (140g) mit 100g Hering enthalten 28g Eiweiß. Damit ergibt sich eine aufgenommene Eiweißmenge von insgesamt 92,9g. Umgerechnet auf die Körpermaße ergibt dies 1,2g Eiweiß/pro kg und Tag. Die benötigte tägliche Eiweißmenge wird mit 0,8 bis 1,2g Eiweiß/pro kg und Tag angegeben.

Proteinbiosynthese

Mit der Nahrung nehmen wir Proteine auf. Bei unserer Verdauung werden diese Proteine in ihre Bestandteile zerlegt - die Aminosäuren. Auf acht Aminosäuren (von 22, die insgesamt benötigt werden) ist der menschliche Organismus besonders angewiesen, denn sie sind essentiell, das bedeutet, dass der Körper sie nicht selbst herstellen kann. Mit dem Stoffwechsel werden sie in jede Zelle transportiert. Die Aminosäurensequenz ist in der Desoxyribonukleinsäure (DNA) kodiert. In den Ribosomen, der "Proteinproduktionsmaschinerie" der Zelle, wird diese Information verwendet, um aus einzelnen Aminosäuren ein Proteinmolekül zusammenzusetzen, wobei die Aminosäuren in einer ganz bestimmten, von der DNA vorgegebenen Reihenfolge verknüpft werden.

Proteinlieferanten

Sehr proteinhaltige Nahrungsmittel sind:
- Fleisch
- Fisch
- Milchprodukte
- Käse
- Nüsse
- Getreide
- Hülsenfrüchte (Soja: 36%)
- Kartoffeln (lediglich 2%, dafür sehr viele essentielle Aminosäuren!)

Siehe auch

Glykoproteine, Eiweißsynthese, Proteinabbau, Enzym, Metalloenzym, Metalloprotein, Peptid, Peptidbindung, Polypeptid, Xantoproteinreaktion, Biuretreaktion, Yeast-2-Hybrid-Systeme, Proteomik, Proteom, Hitzeschockprotein, Chaperon, Proteindomäne, Histonoctamer, Intein
- Proteinbestimmung nach Bradford

Literatur

- Hubert Rehm: Der Experimentator: Proteinbiochemie/Proteomics. 4. Auflage. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2002, ISBN 3-82-741195-5

Weblinks

- http://www.body-attack.de/html.php4?textid=11 Informationen über Proteine und weitere Nahrungsergänzungen
- http://www.foerstner.org/konrad/bco/grundlagen/proteine.html Aminosäuren und Proteine
- http://www.biokurs.de/skripten/bs11-7.htm Bau von Proteinen
- http://www.biologie.uni-hamburg.de/b-online/d17/17d.htm Peptide, Polypeptide (Proteine)
- http://www.pdb.org Protein Database (Aminosäurensequenzen, 3D-Strukturen,...)
- [http://www.biochem.szote.u-szeged.hu/astrojan/protein2.htm Proteinbilder] Kategorie:Stoffgruppe Kategorie:Biomolekülgruppe Kategorie:Biophysik ! Kategorie:Zellbiologie ja:蛋白質 ko:단백질 simple:Protein th:โปรตีน zh-min-nan:Nn̄g-pe̍h-chit

Blutgefäß

Als Blutgefäß (Vas sanguineum) oder Ader bezeichnet man im menschlichen oder tierischen Körper eine röhrenförmige Struktur, ein Gefäß in der das Blut transportiert wird. Alle Blutgefäße zusammengenommen bilden den Blutkreislauf. Intakte Blutgefäße sind eine Bedingung für den Transport des Blutes bis in die Peripherie des Körpers und den ungestörten Blutfluss zurück zum Herzen.

Einteilung

Blutgefäße werden unterteilt in: #Aorta #Arterien (Schlagadern) #Arteriolen #Kapillaren #Venolen #Venen (Blutadern) #Hohlvene-obere/untere (Vena cava superior/inferior)

Anatomischer Aufbau

Die Wand eines Blutgefäßes besteht prinzipiell aus drei verschiedenen Schichten: #der Tunica intima, kurz: Intima #der Tunica media, kurz: Media #der Tunica externa, kurz: Adventitia

Die Intima

Die Intima besteht aus einer einzelnen Lage von in der Längsachse des Gefäßes ausgerichteten Endothelzellen. Sie dient dem Gas-, Flüssigkeits- und Stoffaustauch zwischen Blut und umliegendem Gewebe,

Media

Die Media besteht, je nach Gefäßtyp, aus einer mehr oder weniger ausgeprägten Muskelschicht, die beiderseits von einer Faserlamelle aus elastischem Bindegewebe begrenzt wird. Man unterscheidet z.B. die herznahen Arterien vom elastischen Typ (siehe Windkesselfunktion) und die eher distalen Arterien vom muskulären Typ.

Adventitia

Die Adventitia ist das umgebende lockere Bindegewebe zur Verankerung des Blutgefäßes in seiner Umgebung. Bei größeren Gefäßen enthält es Vasa vasorum, also feine Blutgefäße zur Versorgung der Gefäßwand. Bei kleineren Blutgefäßen erfolgt die Versorgung aus dem Lumen des Gefäßes selbst.

Siehe auch

Lymphgefäß

Weblinks

- [http://www.uni-mainz.de/FB/Medizin/Anatomie/Histologie/Stofft/Kurstag7.htm Histologie der Gefäße] Kategorie:Kreislaufsystem ja:血管 simple:Blood vessel

Adenosindiphosphat

Adenosindiphosphat (ADP) ist ein Produkt, das beim Verbrauch von Adenosintriphosphat (ATP) anfällt. Es besteht aus den Bestandteilen Adenin, Ribose und einer zweiteiligen Phosphatkette. Adenosin mit einer einteiligen Phosphorkette heißt analog AMP (Adenosinmonophosphat); mit einer dreiteiligen Phosphorkette heißt es Adenosintriphosphat (ATP). ATP ist von diesen drei Molekülen das energiereichste Molekül - AMP das energieärmste. Die Bezeichnung energiereich bzw. energiearm ist eigentlich irreführend. Die Bindungen sind keineswegs stark, sondern eher labil. Da alle drei Phosphatgruppen in biologischen Systemen negativ geladen sind und dicht beieinander gedrängt liegen, stoßen sie sich ab, vergleichbar einer gespannten Feder. Eine Reaktionsgleichung kann wie folgt lauten: ATP + Enzym + Substrat -> Enzym + Produkt + ADP Dabei wird die Bindung zwischen dem zweiten und dritten Phosphat der Phosphatkette aufgelöst. Das Substrat wird phosphoryliert, d.h. Substrat und Phosphat verbinden sich zu einem Molekül. Das Produkt ist energiereicher als das Substrat. Das energiearme ADP wird durch energieliefernde Reaktionen im Körper wieder zum energiereichen ATP phosphoryliert. Bei allen Eukaryoten, also allen Pflanzen und Tieren, finden diese Reaktionen in ganz bestimmten Teilkörperchen (Organellen) der Zelle, den Mitochondrien, statt. Kategorie:Biochemie Kategorie:Chemische Verbindung ja:アデノシン二リン酸

Actin

Das Aktin (engl. actin) ist ein Protein, das in allen eukaryotischen Zellen vorkommt. Es ist Bestandteil des Zytoskeletts und gleichzeitig das häufigste Protein in Eukaryoten: In Muskelzellen ist jedes zehnte Proteinmolekül ein Aktinmolekül, in anderen Zellen beträgt der Anteil 1–5 %. In der Zelle bildet Aktin dynamische Filamente (die sogenannte Aktinfilamente). Diese Filamente dienen als Bestandteil des Zytoskeletts der Stabilisierung der äußeren Zellform, intrazellulären Transporten und sind zentraler Bestandteil des Kontraktionsapparats der Muskeln.

Aufbau

Muskel Aktin wird von einer Genfamilie kodiert. Der Mensch hat sechs Isoformen, die sich nur in wenigen Aminosäuren unterscheiden: Alpha-, Beta- und Gamma-Aktin (unterteilt nach Ladung). Es existieren ein Alpha-Skelettmuskel, ein Alpha-Herzmuskel-, ein Alpha- und ein Gamma-Glattmuskulatur-, sowie ein Beta- und ein Gamma-Nichtmuskelaktin. Das Protein hat eine gobuläre Form und ist ca. 42 kDa groß (375 Aminosäuren). In der Regel bindet Aktin auch ein Nukleotid, nämlich ein ATP-Molekül, das während der physiologischen Aktivität zu ADP gespalten (hydrolysiert) wird. Aktin ist mit nicht mehr als 15% Unterschied von Algen bis hin zum Menschen eines der konserviertesten Proteine. Liegt Aktin einzeln vor, wird es als G-Aktin bezeichnet. Dieses Monomer kann sich mit weiteren Aktinmolekülen verbinden - polymerisieren (wobei es sich nicht um die Bildung kovalenter Bindungen handelt, sondern hauptsächlich elektromagnetische Kräfte an der Bindung beteiligter geladener Aminosäuren). Eine Kette von Aktinmonomeren bildet so die filamentöse Form der Aktinfilamente, auch F-Aktin genannt. Das Filament besteht aus zwei Ketten aus polymerisierten G-Aktin-Monomeren, die sich helixartig umeinanderwinden. Der Durchmesser beträgt 7 nm. In der Zelle überwiegen Aktinfilamente; Monomere existieren nur in Komplex mit anderen regulatorischen Proteinen, die die Polymerisierung verhindern.

Polymerisation zu Aktinfilamenten

Der Polymerisationsvorgang, aber auch der Abbau des Filaments zu G-Aktin kann sehr dynamisch je nach den aktuellen Erfordernissen erfolgen. Jedes Aktinfilament besitzt ein (+)-Ende und ein (-)-Ende. ATP-Aktin bindet bevorzugt am (+)-Ende und das Filament wächst an diesem Ende. Das ATP wird in der Folge zu ADP hydrolysiert, wodurch die Bindungsstärke zu den benachbarten Aktinen nachlässt. Das ADP-Aktin dissoziiert am (-)-Ende, so dass das Filament von dieser Seite verkürzt wird. Aktinmonomere binden aber ATP stärker als ADP, tauschen damit das Nukleotid aus und können wieder am (+)-Ende eingefügt werden. Dieser schnelle Kreislauf ist für die Zellbewegungen wichtig. Zahlreiche Begleitproteine steuern die Polymerisations- und Abbauvorgänge. Im Muskel werden die Filamente beispielsweise durch das Tropomyosin stabilisiert, das sich auf ganzer Länge an ein Filament anlegt. Bestimmte Proteine bedecken auch die Enden und behindern oder fördern die Verlängerung oder den weiteren Abbau. Andere Proteine verhindern oder fördern die Polymerisation von G-Aktin oder bewirken den Zerfall des F-Aktin. Beispielsweise setzt sich das Protein Cofilin (auch ADF genannt) an das (-)-Ende und fördert die Dissoziation von Aktin. Das Protein Profilin hingegen fördert den Einbau am (+)-Ende. Die Bindung von sowohl Cofilin als auch Profilin wird über das Aktingebundene Nulkleotid bestimmt.

Adapter- und Verbindungsproteine

Eine Gruppe von Begleitproteinen vernetzt Aktinfilamente untereinander und mit anderen Proteinen. Fimbrin, Villin (Binnengerüst der Mikrovilli), Filamin und Espin bilden Querverbindungen und so mechanisch steife Bündel. α-Actinin bildet ebenfalls Bündel, die typischerweise mit Myosin (siehe unten) verspannt werden. Das Filamin wiederum bildet dreidimensionale Netze (Gele), wie man sie unter der Plasmamembran antrifft. Actinfilamente strahlen in zwei Zellkontakte ein, die Adhärens-Kontakte und die Fokalkontakte. Dabei werden sie über Adaptorproteine an den Proteinstrukturen der Kontakte verankert. Verantwortlich dafür sind unter anderem wieder das α-Actinin, das Vinculin und Talin. Die Proteine der Familie um Ezrin, Radixin, Moesin vermitteln kurzzeitige und dynamische Bindungen an die Plasmamembran, zum Beispiel bei Änderung der Zellform und aktiver Zellbewegung. Bestimmte Proteingruppen stellen eine mechanisch stabile Verbindung zwischen dem unter der Plasmamembran liegenden dichten Aktinnetz und der Membran her. Diese wegen verschiedener Erbkrankheiten auch klinisch recht bedeutsamen Proteine sind die Dystrophine (u.a. im Muskelgewebe, bei Mutationen im Dystrophin-Komplex Muskeldystrophien) und die Spectrine (u.a. verantwortlich für die Form der Erythrozyten, bei Defekt z.B. Kugelzellenanämie). Es handelt sich um lange, dünnere Proteine, die ihre Aufgaben in Komplexen mit zahlreichen anderen Proteinen erfüllen. Die Proteinfamilie der Myosine stellt die Motorproteine des Aktins. Es sind mehr als 15 verschiedene Klassen mit jeweils mehreren Untertypen bekannt. Typischerweise besteht ein Myosinmeolekül aus einem Schwanz, der mit anderen Strukturen (zu transportierende Vesikel) oder einem anderen Myosinschwanz verbunden ist, und einem Köpfchen. Das Myosinköpfchen stellt eine ATPase dar, kann also ATP spalten und mit der gewonnenen Energie den Winkel des Köpfchens ändern. Da das Köpfchen an Aktinfilamente binden kann, bewegt sich das Molekül so am Filament entlang.

Funktion

Mechanische Reiz- und chemische Signalübertragung

Aktin bildet ein dichtes, steifes, dreidimensionales kortikales Netz unterhalb der Plasmamembran, das durch Myosin II verspannt und durch Filamin vernetzt ist. Spectrine oder Dystrophine stellen in vielen Zellen die Verbindung zur Plasmamembran her. Entlang des kortikalen Netzes erfolgt durch Myosin der Kurzstreckentransport von Exocytosevesikeln zur Membran. Auch viele Transmembranproteine (Kanäle, Pumpen, Rezeptoren) werden an diesem Netz "gefesselt" an ihrem Platz gehalten. Dadurch besteht eine Verbindung der Zelle mit der Aussenwelt; die Zelle kann so permanent die Umgebung erfassen und die Signale ins Zytoplasma integrieren. Das Aktinnetzwerk besteht also nicht unmittelbar zur mechanischen Stabilisierung der Zelle - das besorgen hauptsächlich die Netwerke aus Intermediärfilamenten, einer anderen gruppe von Zytoskelettproteinen. Auch das Binnengerüst der Mikrovilli und Stereozilien, zylinderförmigen dünnen Membranausstülpungen, wird durch Aktinfilamente gebildet. Diese Filamente - bei Mikrovilli etwa 20, bei Stereozilien bis zu 100 - sind im Zytoplasma an Aktinfilamentnetzen verankert, und strahlen nach oben in den Fortsatz ein, wo sie mit Fimbrin und Villin querverbunden und durch Myosin I oder auch Ezrin mit der Membran verspannt sind. Diese winzigen Fühler tauchen als Vorboten in die Umwelt ein und können der erste Schritt der Zelle sein, in diese Richtung Zytoplasma nachzuschieben und eine Bewegung auszuführen.

Zellmotilität

Viele eukaryotische Zellen besitzen ein hohes Mass an Bewegungsfähigkeit - Motilität - um z.B. Eindringlinge in den Körper unschädlich machen zu können (Zellen des Immunsystems), Wunden heilen zu können (z.B. Hautzellen) oder um den einzelligen Organismus zu bewegen (Amöben etc). Diese Beweglichkeit beruht hauptsächlich auf zwei Prozessen: Der gerichteten Aktinpolymerisierung in die Bewegungsrichtung (geregelt durch eine Anzahl von Regulatoren die auf Signale von der Zellperipherie reagieren), und der Aktin-Myosin-Interaktion in Fibrillenbündeln (stress fibers), kontraktile Zugseile die durch die Zelle verlaufen und formgebende Elemente mit der Unterlage verspannen.

Kontraktile Strukturen

Der Kontraktionsapparat aller Arten von Muskulatur, also alle makroskopische Bewegung des Körpers, basiert auf der Aktin-Myosin-Wechselwirkung. Dabei sind zahlreiche Aktinfilamente, Myosin II und andere Proteinen in großer Zahl in hochgeordneter Weise angeordnet. Für Details sei auf die Artikel zu Muskelgewebe verwiesen. Der intrazelluläre Kurzstreckentransport wird auch mit Myosinen erledigt, zum Beispiel mit Myosin V, das an seinem Schwanz Adaptorproteine bindet, die wiederum an spezifische zu transportierende Vesikel binden. Kategorie:Protein Kategorie:Biophysik ja:アクチン

Proteine

Bedeutung für den Organismus

Räumlicher Aufbau

Proteinoberfläche

Denaturierung

Eiweißmangel

Proteinbiosynthese

Proteinlieferanten

Siehe auch

Literatur

- Hubert Rehm: Der Experimentator: Proteinbiochemie/Proteomics. 4. Auflage. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2002, ISBN 3-82-741195-5

Weblinks

Zellmembran

Die Zellmembran (Membrana cellularis), bei Pflanzenzellen auch Plasmalemma genannt, ist eine die lebende Zelle umgebende und deren inneres Milieu aufrechterhaltende, elastisch verformbare, lichtmikroskopisch höchstens als vage Linie erfassbare häutchenartige Struktur, die etwa 6- 10 nm dick ist. Sie ist nach dem Prinzip einer Biomembran aufgebaut, besteht also chemisch aus
- Lipiden, vor allem Phospholipiden und Glykolipiden, die eine Doppellipidschicht bilden und deren polare, hydrophile Enden dem wässrigen Umgebungsmilieu entgegenragen, während die apolaren, lipophilen Schwänze einander zugekehrt sind,
- Proteinen, die in den Lipidfilm eintauchen, z.T. aber auch zur Innen- bzw. Außenfläche der Membran hin gelagert sind oder als Transmembranproteine die Lipidschicht völlig durchdringen. Grundlegend für die Funktion biologischer Membranen ist, dass sie in der Lage sind, Stoffe auslesend passieren zu lassen. Im Gegensatz dazu sind einfache Membranen nur semipermeabel, das heißt, sie sind für Wasser, das als Lösungsmittel fungiert, permeabel, für gelöste größere Teilchen (größere Moleküle und geladene Teilchen = Ionen) allerdings nicht. Grundlegende Mechanismen an der Membran sind Diffusion und Osmose, denn durch diese Vorgänge wird letztendlich etwas durch die Membran transportiert. Für den Austausch zwischen Cytosol und Extrazellulärraum sorgen spezielle Strukturen in der Membran: Transporter (Carrier), ATP-abhängige Pumpen und Ionenkanäle. Nach Außen aus der Membran ragende Molekülgruppen (wie zum Beispiel die Kohlenhydratketten der Glykokalyx) sorgen für spezifische Membraneigenschaften und haben Antigen-Charakter. Die meisten Zellen besitzen ein Membranpotenzial, das heißt zwischen innen und außen besteht eine Potenzialdifferenz. Es entsteht durch unterschiedliche Stoff- und Ladungsverteilung ein elektrochemischer Gradient. Die Außenseite der Zellmembran ist mit verschiedenen Rezeptoren besetzt. Durch die partielle Fluidität der Membran können Membranbestandteile in lateraler Richtung diffundieren. Ein Wechsel von Lipiden zwischen beiden Schichten, Flipflop genannt, erfordert dagegen ATP-abhängige Enzyme, die so genannten Flippasen. Biologische Membranen sind verformbar, allerdings kaum dehnbar in lateraler Richtung. Sonderbildungen sind bei tierischen Zellmembranen die Mikrovilli, Pseudopodien-artige Ausstülpungen nach außen, die die Oberfläche der Membran vergrößern und zusammen den "Bürstensaum" der Zelle bilden. Siehe auch: Biomembran, Thrombozyten, Mesosom

Weblinks

- [http://www.uni-mainz.de/FB/Medizin/Anatomie/workshop/EM/EMZellmembran.html Miniaturbildübersicht Zellmembran (Membrana cellularis)]
- [http://www.zum.de/Faecher/Bio/SA/stoff11/zellmembran.htm Die Zellmembran]
- [http://www.zum.de/Faecher/Ch/RP/wm2c.htm Hypothese zur Entstehung erster Zellmembranen] Kategorie:Zellbiologie ja:細胞膜 ms:Membran sel

Chemotaxis

Chemotaxis bezeichnet die Beeinflussung der Ortsbewegung von Lebewesen oder Zellen von Lebewesen durch Stoffkonzentrationsgradienten. Wird die Bewegung in einem solchen Gradienten in Richtung auf höhere Konzentrationen des Stoffes gesteuert, so spricht man von positiver Chemotaxis und nennt den betreffenden Stoff Lockstoff. Wird die Bewegung in die umgekehrte Richtung gelenkt, nennt man das negative Chemotaxis und den betreffenden Stoff Schreckstoff oder Repellent. Positive Chemotaxis kann bei zu hoher Konzentration eines Stoffes in negative umschlagen. Bakterien sind durch Chemotaxis in der Lage, Orte mit optimaler Konzentration eines Nährstoffs oder von Sauerstoff aufzusuchen und Orte mit schädlichen Stoffen zu meiden. Chemotaxis ist Voraussetzung für ein funktionierendes Immunsystem und Blutsystem.

Weblinks

- [http://www.vcell.de/genomstation/chemotaxis.html Filme zu Chemotaxis]
- [http://www.pstt.de/forschung/uni/chemotax.pdf Chemotaxis-Chemosensorische Wahrnehmung bei Bakterien] Kategorie:Mikrobiologie

Serotonin

Serotonin (auch 5-Hydroxytryptamin oder 5-HT) ist ein Monoamin, das im Organismus als Gewebshormon bzw. als Neurotransmitter im Zentralnervensystem, Darmnervensystem, Herz-Kreislauf-System und im Blut fungiert. Der Name leitet sich von seiner Wirkung auf den Blutdruck ab: Serotonin ist die Komponente des Serums, die den Tonus (Druck) in den Blutgefäßen reguliert. right

Biosynthese und Abbau

Beim Menschen wird das Serotonin in den folgenden Organen aus der Aminosäure L-Tryptophan aufgebaut:
- Zentralnervensystem,
- Lunge,
- Milz,
- enterochromaffinen Zellen der Darmschleimhaut Das Serotonin wird unter anderem in den Blutplättchen (Thrombozyten) und in den Mastzellen gespeichert.
- Das Enzym Monoaminooxidase (MAO) baut freies, ungebundenes Serotonin zu 5-Hydroxy-Indolyl-Acetaldehyd (5-HIAA) ab. Dieser Abbau kann durch MAO-Hemmer (Moclobemid, Tranylcypromin) verhindert werden. 5-HIAA wird von der Aldehyddehydrogenase-2 (ALDH-2) weiter zu 5-Hydroxy-Indoyl-Essigsäure abgebaut.
- Serotonin wird auch durch die Neuronen resorbiert und dann wiederverwertet. Selektive Serotonin Reuptake Inhibitoren (SSRIs) wie Paroxetin und Fluoxetin hemmen diese Wiederaufnahme.

Rezeptoren

Man unterscheidet mehrere verschiedene Serotoninrezeptoren. Diese Serotoninrezeptoren werden mit 5-HT bezeichnet und durchnummeriert. So herrschen im Darm die Rezeptoren 5-HT3 und 5-HT4 vor. Im Gehirn findet man vorwiegend Rezeptoren vom Typ 5-HT1 und von 5-HT2. Diese Rezeptoren lassen sich durch Medikamente mehr oder minder selektiv aktivieren (Agonisten) bzw. blockieren (Antagonisten). Siehe auch 5-HT-Rezeptor

Funktionen

Herz-Kreislauf-System

Serotonin wirkt gefäßverengend in der Lunge und in der Niere. In der Skelettmuskulatur dagegen wirkt es gefäßerweiternd. Diese gefäßaktiven Wirkungen spielen auch in der Behandlung von Migräne eine Rolle. Zur Therapie akuter Migräneattacken finden insbesondere 5-HT_1B/1D-Rezeptoragonisten wie Sumatriptan, Almotriptan, Eltetriptan und Frovatriptan (Siehe Triptan) Anwendung. Nach intravaskulärer Injektion verursacht Serotonin eine komplexe Reaktion des Herz-Kreislauf-Systems unter Beteiligung mehrerer 5-HT-Rezeptoren: nach einem initialen Blutdruckabfall (5-HT₃-Rezeptoren) kommt es nach wenigen Sekunden zu einem Blutdruckanstieg (5-HT₂) um letztendlich in einer langanhaltenden Hypotonie (5-HT₇) zu enden. In kleineren Blutgefäßen trägt es durch Vasokonstriktion und Förderung der Blutgerinnung zur Wundheilung bei. Therapeutisch finden Ketanserin und Urapidil zur Behandlung erhöhten Blutdrucks Anwendung. Der Arzneistoff Sapogrelat wird als Thrombozytenaggregationshemmer eingesetzt.

Magen-Darm-System

Serotonin regt die Darmperistaltik an. Sein Normalspiegel im Darmgewebe liegt bei 1-5 ppb. Wesentlich erhöhte Werte liegen vor bei einem Tumor enterochromaffiner Zellen, also bei einem Dünndarm-Karzinoid. Dieser Umstand wird diagnostisch genutzt. Bei oraler Einnahme von Serotonin ist insbesondere mit Erbrechen und Übelkeit zu rechnen. Therapeutisch finden Ondansetron und Tropisetron zur Behandlung des Erbrechens und Tegaserod zur Behandlung des Reizdarmsyndroms Anwendung.

Zentralnervensystem

Serotonin wird von den Neuronen der Raphe als Transmitter benutzt. Diese Gehirnstruktur liegt im Stammhirn im Medianbereich zwischen dem verlängerten Rückenmark (Medulla oblongata) und dem Mittelhirn (Mesencephalon) und besteht aus kreuzenden Nervenfasern. Die sog. Hypnogene Zone der Raphe ist zuständig für die Auslösung des synchronen Schlafes, ihre Zerstörung führt zu völliger Schlaflosigkeit. Die Fasern der Raphe-Neurone strahlen in alle Gehirnregionen aus und schütten dort Serotonin diffus als Neurohormon über ihre Endigungen aus. Auf der Membran von Nervenzellen wirkt Serotonin polarisierend und somit hemmend. Durch unterschiedliche Beschickung der verschiedenen Gehirnregionen mit Serotonin kann die Raphe somit das globale Erregungsmuster im Gehirn beeinflussen. Ein antagonistisches System hierzu ist die Auschüttung von Noradrenalin durch Neuronen des Nucleus coeruleus. Dieses diffuse Steuerungssystem versetzt das Gehirn z.B. in die für den Schlaf notwendigen Zustände der Aktivitätsverteilung. Auch in Stresszuständen wird die diffuse Ausschüttung von Serotonin in den verschiedenen Gehirnteilen verändert. In der Großhirnrinde ist sie dann erhöht, im Stammhirn und Zwischenhirn dagegen vermindert. Es wird hypothetisch angenommen, dass diese Umverteilung einer gesteigerten Bereitschaft zu schnelleren, dafür aber weniger überlegten Reaktionen in der Gefahrsituation dienen soll. Bei einem Mangel an Serotonin im Gehirn leidet der Mensch unter Depressionen, bipolaren Störungen und Angststörungen. Der Serotoningehalt kann bei Depression bis zu 50% reduziert sein. Serotonin passiert nicht selbst die Blut-Hirn-Schranke. Ein Mangel an Serotonin kann entstehen durch stark verminderte Verfügbarkeit des L-Tryptophan in der Gehirnflüssigkeit (Liquor). Bei normaler Verfügbarkeit steuert das Gehirn selbst die Synthese von Serotonin entsprechend der Aktivität der Raphe-Neuronen. Deshalb führt ein erhöhter Tryptophan-Spiegel im Gehirn nicht automatisch zu mehr Serotonin. Um dennoch den Serotoninspiegel im Gehirn zu beeinflussen, wurden indirekte Wege gefunden, wie MAO-Hemmer oder Serotonin-Wiederaufnahmehemmer SSRIs. Diese Substanzen sind deshalb wirksame Antidepressiva, die viele unangenehme Nebenwirkungen der Trizyklischen Antidepressiva vermeiden. Um eine Unterversorgung des Gehirns mit L-Tryptophan und einen daraus ev. resultierenden depressogenen Mangel an Serotonin zu vermeiden, wird gelegentlich die Rolle von Süßigkeiten ins Gespräch gebracht. Dem liegt der Zusammenhang zugrunde, dass durch die Aufnahme von Zucker Insulin ins Blut ausgeschüttet wird. Insulin bewirkt nicht nur die Aufnahme des Zuckers in Muskulatur und Leber, sondern steuert auch den Übertritt des Tryptophans an der Blut-Hirn-Schranke. Ein über das Normalmaß erhöhter Serotoninspiegel lässt sich damit jedoch nicht erzielen. Ein veränderter Serotonin-Spiegel wird auch bei Verliebten gemessen. Grundsätzlich kann man sagen, dass ein erhöhter Serotonin-Spiegel Wohlbefinden bzw. Glücksgefühl auslöst (weshalb Serotonin auch unter den Glückshormonen genannt wird). Aus den dargelegten Gründen lässt sich jedoch durch den Verzehr etwa von Schokolade keine Steigerung von Glück mittels Serotonin erzielen. Eine andere Studie besagt, dass zwanghaftes Verhalten und Verliebtsein durch einen niedrigen Serotoninspiegel geprägt sind (vgl. Donatella Marazziti, "Alteration of the platelet serotonin transporter in romantic love" in: "Psychological Medicine" (1999, 29, 741-745))

Geschichtliches

Vittorio Erspamer isolierte 1930 einen Stoff, der die glatte Muskulatur kontraktierte, er nannte ihn Enteramin. 1952 stellte man fest, dass Enteramin identisch war mit Serotonin, dessen endogenes Vorkommen und Wirkungen Irving Page 1948 erstmals beschrieben hatte. Serotonin ist phylogenetisch ein alter Transmitter und findet sich bei einfachsten Lebewesen.

Siehe auch

Cyproheptadin -- Enteramin -- 5-Hydroxytryptophan -- Karzinoid -- Migräne -- Neurotransmitter -- Reserpin -- Reizdarm -- Depression -- MAO-Hemmer -- SSRI

Weblinks

- http://mrel.beckman.uiuc.edu/sweedler/serotonin.html
- [http://www.wissenschaft.de/wissen/news/252143.html www.wissenschaft.de: Verwirrung unter Gehirnbotenstoffen] Bei der Verwendung von Antidepressiva gerät das Gleichgewicht zwischen Serotonin und Dopamin durcheinander Kategorie:Neurotransmitter Kategorie:Tryptamin Kategorie:Hormon ja:セロトニン

ADP

Die Abkürzung ADP steht für
- Adenosindiphosphat, energiereiches Molekül in Lebewesen.
- Annalen der Physik, Fachzeitschrift.
- Aéroports de Paris, Pariser Flughafengesellschaft.
- Aspektdatenprozessor, Prozessor zum Einsatz in technischen Geräten, etwa in der HESSI-Solarsonde.
- Age-Depth Plot, Biostratigrafische Darstellung in der Paläontologie.
- Arbeitskreis der Pankreatektomierten e.V., Selbsthilfegruppe.
- Adressendatenbank Deutscher Psychologinnen und Psychologen.
- Automatic Data Processing - ADP, ADP Employer Services ist weltweiter Marktführer für Dienstleistungen im Personalwesen (Programm Paisy). Kategorie:Abkürzung

Konformation

Die Konformation eines organischen Moleküls beschreibt die räumliche Anordnung dessen drehbarer Bindungen an den Kohlenstoffatomen. Durch sie sind die dreidimensionalen Raumkoordinaten aller Atome des Moleküls vollständig beschrieben. Die Konformation enthält damit auch die Information über die Stereochemie, also die Konfiguration, aller stereotopen Atome und über die Konstitution des Moleküls. Moleküle mit gleicher Konfiguration, die sich jedoch in der spezifischen Anordnung der Atome unterscheiden, bezeichnet man als Konformere. Als Beispiel seien zwei Konformere des Butans in der folgenden Abbildung gezeigt. Der Winkel den die beiden Methylgruppen miteinander ausbilden, wird als Diederwinkel bezeichnet. Bild:Torsion2.png Cycloalkane können oft in unterschiedlichen Konformationen vorkommen, die durch eine signifikante Energiebarriere voneinander getrennt sind, so dass die Konformere nebeneinander nachweisbar sind. So liegt das Cyclohexan hauptsächlich in der energetisch günstigen Sesselkonformation vor. Daneben auch in der etwas weniger günstigen Wannenkonformation oder in den energetisch deutlich ungünstigeren Zwischenformen. Siehe auch: chemische Struktur, Strukturbestimmung Kategorie:Chemie

Integrin

-artige Domäne verleiht diesem Integrin die Fähigkeit zur Bindung von RGD-Proteinen, welche an der Blutgerinnung beteiligt sind]] Integrine sind Rezeptorproteine, die die Zellen mit der extrazellulären Matrix verbinden und auf Signale von außen reagieren. Die extrazellulären Domänen dieser Transmembranproteine haben Bindungsstellen für Adhäsionsproteine mit dem "RGD"-Erkennungsmerkmal (Arg-Gly-Asp) (RGD-Proteine) wie Fibronectin (bei Fibroblasten), oder "Nicht-RGD Proteine" wie interzelluläre Adhäsionsmoleküle (ICAMs), Kollagene und Laminin (bei Epithelzellen). Ein Integrin ist ein Heterodimer, besteht also aus zwei miteinander assoziierten Glykoprotein-Ketten, von denen zumeist eine auf den Ca⁺⁺-Status der Umgebung anspricht. Die Art des zweiwertigen Kations kann die Spezifität der Bindung modulieren. Beim Menschen lassen sich aus insgesamt neun unterschiedlichen beta- und 24 alpha-Untereinheiten eine Vielzahl von Integrinen aufbauen. siehe auch: Blutgerinnung Kategorie:Zellbiologie Kategorie:Protein ja:インテグリン

Gerinnungsfaktor

Glykoprotein

Glykoproteine sind Makromoleküle, die aus einem Protein und einer oder mehreren Kohlehydrat-(Zucker-)Gruppen bestehen. Die Kohlenhydratgruppen werden gewöhnlich als posttranslationale Modifikation an Asparagin-, Serin-, Threonin- oder Hydroxylysin-Resten kovalent gebunden. Die gebundenen Kohlenhydratreste variieren stark in ihrer Größe und reichen von Monosacchariden über Di- und Oligosaccharide bis zu Polysacchariden. Der Kohlenhydratanteil in Glykoproteinen kann von wenigen Prozent (Ribonukleasen, Thyreoglobulin) bis zu 85% (Blutgruppenantigene) betragen. Typische Kohlenhydratgruppen sind Glukose, Glykosamin, Galaktose, Galaktosamin, Mannose, Fruktose und Sialinsäure. Glykoproteine sind in der Natur weit verbreitet und man nimmt an, dass es wahrscheinlich mehr Proteine mit kovalent gebundenen Kohlenhydraten als Kohlenhydrat-freie Proteine gibt. Zuckerreste können bei der Proteinfaltung helfen bzw. die Stabilität der Proteine erhöhen. Häufig tragen Proteine, die in den extrazellulären Raum ragen (Transmembranproteine), Kohlenhydratreste. Alle Exportproteine sowie Membranproteine sind oder waren während ihrer Biosynthese Glykoproteine. Glykoproteine spielen daher auch eine wichtige Rolle bei Erkennungsreaktionen durch das Immunsystem, besonders in Säugetieren. Beispiele hierfür sind Antikörper und die Proteine des MHC, die mit T-Zellen bzw. T-Zell-Rezeptoren interagieren. Lösungen von Glykoproteinen sind häufig sehr viskos. Im menschlichen Blutplasma wurden 60 verschiedene Plasmaproteine isoliert, von denen lediglich Albumin und Präalbumin keine Zuckerreste haben. Siehe auch: Proteoglycan Kategorie:Biochemie

Thrombus

Ein Thrombus (Plural Thromben) ist ein Blutgerinnsel oder Blutpfropf. Thromben können Verstopfungen der Blutgefäße verursachen und dadurch einen Infarkt auslösen. Thromben bilden sich bei Gefäßverletzungen und dienen dem Gefäßverschluss, um einen größeren Blutverlust zu vermeiden. Thromben werden vom Körper manchmal wieder völlig aufgelöst (Thrombolyse, Plasmin) oder sie werden organisiert und zu Narben umgebaut. Thromben können sukzessive wachsen. Werden Thromben in den Gefäßen verschleppt, spricht man von einer Embolie oder Thrombembolie.

Arten von Thromben

- Weißer Thrombus = fibrinreicher Thrombus
- Roter Thrombus = blutreicher Thrombus
- Plättchenthrombus = Thrombus der vorwiegend aus Blutplättchen besteht
- Fibrinthrombus = Thrombus der nur aus Fibrin besteht.
- Arterieller Thrombus = meist wandständiger Thrombus vorwiegend durch Thrombozyten und Fibrin gebildet.
- Venenthrombus = durch Stase oft im Bereich der Klappen gebildeter roter Thrombus

Hemmstoffe der Thrombusbildung

- ASS = Acetylsalizylsäure
- Heparin
- Cumarine, z. B. Marcumar
- Thrombinantagonisten
- Clopidrogel

Siehe auch

Hämostase, Perianalthrombose

Weblinks

- [http://www.gerinnungsselbstmanagement.de Diskussionsforum zum Gerinnungs-Selbstmanagement] Kategorie:Notfallmedizin Kategorie:Hämatologie ja:血栓

Morawitz

Morawitz ist der Name
- eines Ortes im Banat, siehe Morawitz (Banat)
- des Physiologen Paul Oskar Morawitz (
- 1879; † 1936)