Struktur und Funktion der Zelle an der Universität Duisburg-Essen

programmierter Zelltod bei Metazoen

...Stress, Rauchen und Strahlung.

Caspasen gehören zur Familie der Proteasen. 

Es handelt sich um Enzyme, die proteolytisch aktiv sind und andere Proteine zuschneiden.

1. extrinsisch
2. intrinsisch

Beim extrinsischen Weg kommt es zur Aktivierung von Rezeptoren auf der Außenseite der Zelle. Der T-Zellen Antigenrezeptor (TCR) untersucht die Membranzusammensetzung anderer Zellen. Bei krankhafter Veränderung wird FasL synthetisiert. Die Todesrezeptoren wie z.B. Fas befinden sich an der Zellmembran. Durch die Bindung von Todesfaktoren bzw. Liganden z.B. FasL an den Todesrezeptoren wird FADD gebunden. FADD aktiviert Caspase 8, die aktiviert Bid, Bid aktiviert tBit. tBid durchlöchert die Mitochondrienmembran ins Zytoplasma. Dadurch kommt es zur Aktivierung von pro-Caspase 9, die aktiviert Caspase 3 und die aktiviert die DNAse CAD. CAD fragmentiert anschließend die DNA. Die Zelle stirbt.

Äußere Stressfaktoren, wie z.B. Strahlung verändern die DNA und aktivieren dem Tumor-Supressor p53. Dieser sorgt für die Expression von Bax. Bax wiederum sorgt dafür, dass Cytochrom C aus dem Mitochondrium ins Zytoplasma ausläuft, in dem es die Permeabilität der Membran verändert. Cytochrom C setzt eine Caspasekaskade in Gang. Es kommt zur Aktivierung von pro-Caspase 9, die aktiviert Caspase 3 und die aktiviert die DNAse CAD. CAD fragmentiert anschließend die DNA. Die Zelle stirbt.

Hemmung des intrinsischen Wegs:

Durch den Einsatz des Immunsuppressivums Cyclosporin A wird der Austritt von Cytochrom C aus dem Mitochondrium verhindert.

• Apoptose kommt jede Sekunde vor
• Zellkern und Cytoplasma wird dabei in Bläschen verpackt und abgetragen
• Krebs ist in der Lage diesen Vorgang abzuschalten, sodass kein Zelltod mehr möglich ist und Krebszellen sich ausbreiten können
• tritt auf, wenn Zellen geschädigt sind der entartet
• wenn der Todesrezeptor aktiviert wurde, kommt es auf jeden Fall zum Zelltod!!

Apoptose ist ein geplanter Zelltod. Nekrose ist ein außerplanmäßiger Zelltod, der durch eine Störung der Zellintegrität hervorgerufen wird.

Eine Schnittverletzung:

Zunächst steigt die Konzentration von Calciumionen, durch Nekrose aktivierende Faktoren. Dadurch wird das Enzym Calpain aktiviert, welches zur Aktivierung von Caspase-Kaskaden und somit zur Apoptose führt. Außerdem sorgt Calpain dafür, dass Lysosomen Cathepsin bilden, welches zur inneren Verdauung der Zelle führt. Zudem wird radikaler Sauerstoff von Mitochondrien freigesetzt, welcher Zellorganellen angreift. In Folge kommt es zu einem unkontrollierten Cytoplasmaverlust in umliegendem Gewebe, wodruch eine Entzündung entsteht.

Bei einer Zelle: Verlust der Fähigkeit zur Zellteilung 

Bei einem Organismus: Alterungsprozess und erhöhtes Krankheitsrisiko

Genetische Ursachen:

An beiden Enden der DNA befinden sich Telomere, eine sich wiederholdende, nicht codierende Nukleotidsequenz. Bei der DNA-Replikation, also bei jeder Zellteilung, geht ein Stück DNA verloren, also ein Stück des Telomers. Haben Telomere das kritische Minimum von ca. 4 kB erreicht, stellt die Zelle die Zellteilung ein. 

Ausnahme: Keimzellen besitzen das Enzym Telomerase, welches die Telomere wieder auffüllt. Diese enthält eine interne RNA-Matritze, wodurch sie in der LAge ist, die verloren gegangene Dna wiederherzustellen.

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