Liebe Studentinnen und Studenten Herzlich Willkommen im II.

Semester!

1

Signalwege

2

1. Einleitung - 1. Vorlesung

2. Komponenten der Signalwegen – 1. Vorlesung

3. Hauptsignalwege – 2. Vorlesung (Samstag)

4. kommunikation der Nervenzellen – 3. Vorlesung

Inhalt des Thema

3

Signalwege Signalwege 1. Grundlagen der Zellkommunikation u. Signaltransduktion

(Signalkaskaden)

Einführung

Arten der Zellkommunikation

Hauptschritten der Signaltransdution

Signal Weitergabe

Signal Koordination

Andere Aspekte

4

1. Einleitung

5

Zellprogramm

Zellen werden mit einem „offenen” Programm reguliert

1.

6

1. Regulierung der Ontogenese

2. Funktionierung eienes Körpers

Kommunikation 2.

Mehrzelliges Leben → überspezialisierte Funktionen:

Kontraktion, Empfindlichkeit, Stoffwechsel, Gasaustausch, usw. Struktur des Körpers, kämpfen gegen Bakterien/Viren/Pilzen

7

Typen der Zellkommunikation

8

3. Woher stammen die Signalen?

Umwelt

Gewebe

9

I. innerhalb in einem Organismus

1. kurze Übertragungsstrecken

2. langen Übertragungsstrecken

II. zwischen Individuen

Kommunikation zwischen Zellen 4

10

Pheromon Botenstoffe

5

11

Parakrin Kommunikation 5

Nahe Bindung Zwischen die Zellen

12

Autokrin Kommunikation 6

13

Nahe Bindung Zwischen die Zellen

Juxtakrin Kommunikation

Membran-gebunden Signalmolekül

(Kontakt-Abhängig)

7

14

Nahe Bindung Zwischen die Zellen

Signalübertragung durch Gap Junction

Gap Junction

8

15

Direkte Bindung zwischen die Zellen

Synaptische Kommunikation (Neurokrin)

9

Fernbindung

16

Endokrin Kommunikation Hormon sekretierende Zelle

Zielzelle

Zielzelle

Hormon

10

Fernbindung Zwischen die Zellen

17

Wirkung der Fernbindung 11.

18

2. Signale werden durch Rezeptoren umgewandelt und in das Zytoplasma weitergeleitet

4. Das Signal setzt zum Ziel

5. Zellantwort

Grundlagen der Signaltransduktion

Intrazelluläre Proteine

Zielproteine

Genregulierende Proteine

Zytoskelett- proteine

Stoffwechsel- enzyme

Rezeptor

Signal

Aussenmilieu Zytoplasma

12.

19

1. Das Signal wird durch einen Rezeptor erkannt

3. Signal Kaskade: das Signal wird durch intrazelluläre Proteine transportiert

Rezeptor Protein

Signalproteine

Transkriptionsfaktor

Cytoskelett Proteine metabolische Enzyme

Signalmoleküle (Ligand; primär Messenger (Bote))

Ionenkanal Geänderte Stoffwechsel

Geänderte Ion Milieu Geänderte Genexpression

Geänderte Gestalt und und Beweglichkeit

sekundär Messenger (Bote) Molekül

AC

Transducer

sekundär Effektor

weitere Effektoren

Responses (Reaktion)

Antwort (Reaktion)

Ein einfacher intrazellulären Signalweg

Target

13

20

Signaltransduktion Rezeptor Protein

Signalmolekül

14

21

Signalweitergabe Rezeptor Protein

(Extrazellulär) Signalmolekül

Intrazellulär Signalmolekül

15

22

Scaffold protein (Adaptor Protein)

Signalweitergabe in Details Signalproteine binden zum Rezeptor …

… durch Adaptorproteine (indirekte Weise) …direkte Weise:

16.

23

Signalverstärkung Rezeptor Protein

Signalmolekül

Signalverstärkung

cAMP

AC

Adenylatcyclasen G-Protein

Proteinkinase

PKA

Proteinkinase

17

24

Signaldivergenz Rezeptor Protein

Signalmolekül

Divergenz durch mehreren Zielmolekülen

Signalverstärkung

18

25

Signal-Konvergenz 19.

Zielmolekül 26

Signalmodulation Rezeptor Protein

Signalmolekül

Modulationssignal

20

27

Interaktionen zwischen den Komponente der Signalwege

FEEDBACK (Rückmeldung) CROSSTALK (Übersprechen)

positive positive negative negative

Interaktion zwischen: downstream und upstream Kompnente von Signalwege unterschiedliche Signalwege

21

28

Integration von Signalen

Effector protein

Veränderte Zustand und Funktion der Zelle

22

Koinzidenz = gemeinsame … 29

Effector protein

Integration von Signalen

Veränderte Zustand und Funktion der Zelle

22

30

Integration und Interaktion (Apoptose)

23

31

Rezeptor Sequestration

Endosome

Desensitisation der Zielzelle 24

32

Lysosome

Rezeptor down-Regulation

Desensitisation der Zielzelle 24

33

Rezeptor Inaktivation

Inaktivation von Signalinprotein

Produktion von Inhibitorprotein

Inhibitorprotein

Desensitisation der Zielzelle 25

34

Acetylcholin Relaxation

(aber kontraktion im Skelettmuskel!)

glatte Muskulatur

Herzmuskel

Speicheldrüse

Nervenzelle

Sekretion

Signal

Pankreas

Ein Ligand agiert vielfachen Rezeptroren Die Zahl der Rezeptoren sind höher als die Zahl der Ligands

26

35

Verschiedene Domäne werden sich Miteinandern wechselwirken

Zellmembran Dokkstelle für Phosphoinositol

Aktiviertes Rezeptor

IRS1 (Dokkierungsprotein) Scaffoldprotein

Signalmolekül

Grb2 (Adaptorprotein)

Sos

27.

1. Peptid

3. Phospholipid

2. phosphorilierte Aminosäuer

36

Das Schicksal einer Zelle häng von Signalkombinationen ab

A

B

C

A

B

C

A

B

C

D

E

F

G

überleben

spalten

differenzieren

sterben

H

28

37

Zellschicksal hängt in manchen Fällen von Morfogengradient ab

29.

Signal- zentrum

38

Konzentrationsgradient beeinflusst: Die Zelldifferenzierung

zB: bei Ontogenese

Schnelle und langsame Signalwege

Veränderte

Proteinfunktion

Veränderte

Genexpression Veränderte

intracelluläre

Mechanismen

Veränderte

Zellverhalten

Schnell

Langsam

30

Stundenlang

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