Eine Makrophage bei der Arbeit
AFB I–IIIn der Lunge nehmen Alveolarmakrophagen eingeatmete Grippeviren auf. Unter dem Elektronenmikroskop erkennt man in ihnen zahlreiche Membranbläschen. Markiert man Lysosomen mit einem Farbstoff, leuchten wenige Minuten nach der Aufnahme auch die Bläschen, in denen die Viren liegen.
- Nenne die Zellbestandteile, die an der Phagozytose beteiligt sind.
- Beschreibe den Ablauf der Phagozytose bis zum Abbau der Virusproteine.
- Deute die Beobachtung, dass die Bläschen mit den Viren nach wenigen Minuten ebenfalls leuchten.
- Erläutere, wie die Makrophage nach dem Abbau die spezifische Abwehr in Gang setzt.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Hinweis zu Aufgabe d)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Zellmembran, Phagosom, Lysosomen (mit Verdauungsenzymen), Phagolysosom; außerdem ER/Golgi-Vesikel mit MHC-II.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Rezeptoren binden das Virus, die Membran umfließt es mit Ausstülpungen und schnürt ein Phagosom ab (Endozytose). Lysosomen verschmelzen mit dem Phagosom zum Phagolysosom; Enzyme zerlegen die Virusproteine in Peptide.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Die markierten Lysosomen sind mit den Phagosomen verschmolzen; der Farbstoff befindet sich jetzt im Phagolysosom. Das belegt die Membranverschmelzung.
Erwartungshorizont zu Aufgabe d)
Peptide werden auf MHC-II-Moleküle geladen, die über Vesikel an die Zellmembran gelangen. Eine T-Helferzelle, deren Rezeptor zum Komplex passt, bindet (CD4 an MHC-II) und wird aktiviert; sie schüttet Interleukine aus und aktiviert so B-Zellen und zytotoxische T-Zellen.
Versuch mit markierten Peptiden
AFB II–IIIIn einem Laborversuch werden Makrophagen mit einem Virusprotein gefüttert, das einen Leuchtfarbstoff trägt. Gruppe A: normale Makrophagen. Gruppe B: Makrophagen, deren Lysosomen durch einen Hemmstoff nicht mehr sauer werden, sodass die Enzyme nicht arbeiten. Nach zwei Stunden werden T-Helferzellen dazugegeben, die zu einem Peptid dieses Proteins passen.
| Gruppe | Leuchten an der Zelloberfläche | aktivierte T-Helferzellen |
|---|---|---|
| A normal | stark | 68 % |
| B Hemmstoff | kaum | 4 % |
- Werte die Ergebnisse der beiden Gruppen aus.
- Erkläre die Unterschiede zwischen Gruppe A und B.
- Entwickle einen Kontrollversuch, der zeigt, dass der Hemmstoff die T-Helferzellen nicht selbst schädigt.
- Beurteile die Aussage: „Die Makrophage erkennt das Virus spezifisch.“
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Hinweis zu Aufgabe d)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
In A leuchtet die Oberfläche stark und 68 % der T-Helferzellen werden aktiviert; in B leuchtet sie kaum, nur 4 % werden aktiviert. Hemmung der Lysosomen verhindert also Präsentation und Aktivierung.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Ohne aktive Enzyme wird das Protein nicht in Peptide zerlegt. Ganze Proteine passen nicht in die Furche der MHC-II-Moleküle; es gelangen kaum markierte Peptide an die Oberfläche, und T-Helferzellen erkennen keinen passenden Komplex.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Makrophagen der Gruppe B erhalten zusätzlich bereits fertige, passende Peptide, die direkt auf MHC-II an der Oberfläche binden können; werden die T-Helferzellen dann aktiviert, schädigt der Hemmstoff sie nicht. Alternativ: T-Helferzellen mit Hemmstoff und normalen, beladenen Makrophagen kombinieren.
Erwartungshorizont zu Aufgabe d)
Die Aussage ist falsch. Die Makrophage frisst Erreger unspezifisch mit Rezeptoren für allgemeine Erregermerkmale. Spezifisch ist erst die Erkennung des MHC-II-Peptid-Komplexes durch eine T-Helferzelle mit passendem Rezeptor.