Zellzyklus und Krebs: (4P)
Genetisch veränderte Mäuse, denen Telomerase in ihren somatischen Zellen fehlt, entwickeln in bestimmten Geweben seltener Krebs als der Wildtyp. Schaltet man jedoch zusätzlich zu Telomerase auch noch p53 aus, so entwickeln die doppelt-mutanten Mäuse mehr Karzinome (die noch dazu CIN zeigen) als die Kontrollgruppe.
Erklären Sie knapp (Zeichnug evtl. hilfreich), wie es sein kann, dass das Abschalten der Telomerase je nach Situation die Krebsentstehung mal verhindert und mal begünstigt.
Telomerase verlängert die Telomere
wenn Telomere nicht verlängert werden, verkürzen sie sich bei jeder Zellteilung -> Anzahl der Zellteilungen ist also begrenzt
ab bestimmter Zahl an Teilungen verhindert p53 weitere Zelzyklen
-> unkontrollierbare Zellteilung von Krebszellen nicht mehr möglich
wenn auch p53 ausgeschaltet ist, verhindert das bei zu kurzen Telomeren weitere Zellzyklen nicht
Telomere werden weiter verkürzt wodurch sie irgendwann als Doppelstrangbrücke(=DSB) erkannt und mit anderen DSB falsch verknüpft werden
falsche Verknüpfung führt zu mehr Fehlern + Krebsbildung
(3/4P)
a) Nennen Sie fünf charakteristische Eigenschaften von Krebszellen!
b) Welche dieser Eigenschaften werden durch einen p53-Funktionsverlust begünstigt?
a)
ungehemmtes Durchlaufen des Zellzyklus
entspr. verstärktes Zellwachstum
Blockieren der Apoptose
Immunevasion
Stimulation der Angiogenese
b) —> begünstigt verstärkte Mutationsrate
==> Zellzyklus kann nicht mehr für Reperatur & Apoptose mutierter Zellen gestoppt werden —> Apoptose wird also umgangen —> ungehemmte Vermehrung mutierter Zellen
Zellzyklus und Krebs: (3P)
p53 ist in mehr als 50% aller menschlichen Tumoren mutiert. Gleichzeitige Beteiligung an Apoptose und welchem wichtigen Prozess macht p53 zu dieser “Achillesferse”?
Warum häufen sich bei p53-Verlust sekundär weitere Mutationen?
DNA-damage checkpoint -> Reparatur bei Schäden auf DNA-Ebene
bei vorhandensein von p53 wird ein Zellzyklus-Arrest erreicht und entweder repariert oder Apoptose eingeleitet
bei Verlust häufen sich Schäden (Telomererosion -> Strangbruch -> (NHE3) “Reparatur” (BFB-cycle)
Folge: Dicentrische Chromosomen die in der Anaphase zerrissen werden -> DSB
=> somit häufen sich die DSB
(2/3P)
Wofür steht die Abkürzung MPF?
MPF setzt sich wie zusammen und hat wleche katalytische Aktivität?
Nennen sie zwei Regulationsmechanismen über die MPF aktiviert wird.
MPF = Mitosis-promoting factor
Cdk + Cyclin B
-> katalytische Aktivität: Ser-Thr-Proteinkinase
Regulation
Phosphatase (CdC25) um Inhibition von PO3^2- an Thr15, Tyr15 zu entfernen
Kinase (Wee1) -> Assoziation um regulatorische Einheiten zu phosphorylieren
(2.5/3P)
a) APC steht für ____________; hierbei handelt es sich um _______________, welche die späten mitotischen Ereignisse steuert.
b) Benennen Sie zwei APC-Substrate, die Sie in der Vorlesung kennengelernt haben! Was ist ihre jeweilige biologische Funktion?
APC steht für Anaphase-Promoting Complex; hierbei handelt es sich um eine E3 (Ubiquitin Ligase), welche die späten mitotischen Ereignisse steuert.
Securin & Cyclin B1
Was ist ein CKI? Welche Klassen und Vertreter von CKIs haben Sie kennengelernt und wie unterscheiden sie sich in ihrer Wirkweise? (4P)
CKI = Stöchiometrischer Inhibitor
Klassen:
Cip/Kip Familie:
Bindet an Cyclin-Cdk-Komplexe & benötigt Cyclin zur Bindung
fügt sich in den katalytischen Spalt ein & ahmt ATP nach
Vertreter: Kip1-Cdk2-cyclin A
p16^(INK4) Familie:
verhindert indirekt die Bindung von Cyclin, indem es Konformationsänderungen an der Cyclin-Bindungsstelle induziert
verzerrt den katalytischen Spalt & stört dadurch die ATP-Bindung
Vertreter: INK4a-Cdk6
Endokrinologie des Menschen:
Was ist der fundamentale Unterschied zwischen dem endokrinen und dem neuronalen Signalübertragungssystem? (2P)
endokrin:
über Hormone in Blut
langsamer aber länger anhaltend
braucht best. Rezeptoren in Zielzelle
neuronal:
über Transmittermoleküle entlang Nervenbahnen
entlang vorgegebener Bahnen in Zielzelle ==> schneller
Endokrinologie des Menschen: (3P)
Das neurale und endokrine System können zusammen agieren. Beschreiben sie eine typische neuroendokrine Kaskade.
Beispiel Säuger:
Kind saugt an Brust der Mutter
Reiz wahrgenommen -> neural an Gehin weitergeleitet (an Hypothalamus)
-> bewirkt Ausschüttung von Oxitocin (—> woher?)
-> Hormon bewirkt Kontraktion von Muskeln an den Milchdrüsen
-> mehr Milch wird abgegeben
Hormone an der Hypophyse können auch auf andere Endokrine Drüßen (z.B. Schilddrüse) wirken, die dann weitere Hormone abgeben
Erläutern Sie das Prinzip der homöostatischen Wirkweise von Hormonen am Beispiel der Regulation des Blutzuckerspiegels beim Menschen! (3P)
Homöostase -> Erhalt eines Gleichgewichts
nach Essen: Blutzuckerspiegel hoch
—> Ausschüttung von Insulin durch β-Zellen des Pankreas
—> verbesserte Glucoseaufnahme in der Leber durch den Einbau von Glucoserezeptoren in der Membran
—> Blutzuckerspiegel sinkt
nach Fasten: Blutzuckerspiegel niedrig
—> Ausschütten von Glucagon durch α- Zellen des Pankreas
—> fördert Abbau von Glykogen zu Glucose in der Leber ==> leichter in Blut aufgenommen
—> Blutzuckerspiegel steigt (auf normales Level)
Aus welchen Molekülklassen sind die meisten Hormone abgeleitet? Nennen Sie jeweils ein Beispiel! (3P)
Hydrophile -> Polypeptide (Insulin) & Amine (Adrenalin)
Hydrophobe -> Sterole (Cholesterin)
Der Körper des Menschen: (3P)
Welche Hormone sind an der Steuerung des Ca2+ -Spiegels des Blutes beteiligt? Nennen Sie drei Hormone inklusive ihrer Bildungsorte und wichitgsten Wirkungen.
Parathyrin
aus Nebenschilddrüse
Mobilisierung von Ca2+ aus dem Knochen
Calcitriol
aus Leber
Aufnahme von Ca2+ und Phosphat im Darm
Calcitonin
aus Schilddrüse
Einbau von Ca2+ in Knochen
Hormone können, je nach Zielzelle, unterschiedliche Auswirkungen haben. Warum ist das so? (3P)
Das gleiche Hormon kann untersch. Wirkungen auf Zielzellen haben, die …
… unterschiedliche Rezeptoren für das Hormon haben
… unterschiedliche Signaltransduktionswege haben
Bsp.: Epinephrin (Adrenalin) kann Durchblutung der großen Skelettmuskeln erhöhen, jedoch Durchblutung des Verdauungstrakts verringern & außerdem den Glykogenabbau stimulieren (macht dem Körper Zucker verfügbar)
Sinne des Menschen:
Ein Hörtest ergibt das unten gezeigte Diagramm. Wie nennt man eine solche Darstellung? Auf was lässt das Ergebnis in diesem Fall schließen und was für Ursachen kommen dafür in Frage? (2P)
= Tonaudiogramm
—> Schallleitungsstörung (da: große Differenz zw. Luftleitung & Knochenleitung)
==> je mehr Luftleitung (x) mit Knochenleitung (<) übereinstimmt, desto “gesünder” ist Gehör
Ursachen:
Mittelohr- / Trommelfellentzündung
falsch geformte(r) Ohrmuschel / Gehörgang (Deformation)
Was sind otoakustische Emissionen? Wie entstehen sie und wofür werden sie genutzt? (2P)
Schalwellen, die von äußere HSZ abgegeben werden, um cochleäre Schwingungen zu verstärken -> im Innenohr
zum Hörtest bei Neugeborenen
Erklären Sie, warum ein plötzlicher lauter Knall für unser Hörsystem besonders gefährlich ist. (2P)
Der Stapediusreflex bewirkt normal durch Veränderung der Lage der Hörknöchelchen, dass zu laute Geräusche keinen Schaden im Innenohr verursachen
ein plötzlich lautes Geräusch gibt den Nerven nicht genug Zeit den Reflex zu bewirke
-> starkes Signal kommt im Innenohr an und lässt Stereovilli abknicken die nicht regeneriert werden können
Erklären Sie genauer, was man unter dem Stapedius-Reflex versteht! Welche Komponenten sind an ihm beteiligt und welchen Zweck erfüllt er? (3P)
wenn nicht -> starkes Signal kommt im Innenohr an & lässt Stereovilli abknicken, die nicht regeneriert werden können
beteiligte Komponenten:
Nervus cochlearis (Hörnerv) —> Nervus stapedius (Steigbügelnerv) —> Musculus stapedius (Steigbügelmuskel)
[Hörnerv —> Steigbügel]
Zeichnen und beschriften Sie einen Querschnitt dur ein menschliches Ohr mit seinen drei Abschnitten, in die es nurmalerweise unterteilt wird. Wie heißen diese Abschnitte? (4P)
Immunologie & Parasitologie:
Welche wesentlichen molekularen Schritte führen zur Vielfalt der Antikörper? (3P)
Level 1 & 2: Combinatorial diversity (Kombinatorik)
mehrere Kopien jeder Art von Gensegmenten und deren zufällige Auswahl während der somatischen Rekombination
verschiedene L- und H-Ketten Kombinationen
=> stochastische Menge mathematisch begründet
Level 3: Junctional diversity
Verlust oder Gewinn von Nukleotiden während Rekombinationsprozess
Level 4: somatische Hypermutation / Class switch
somatische Hypermutation: wenn bei Reparaturmechanismus mit Desaminase falsche Base eingebaut wird
-> Mutation positiv oder negativ
Class switch: Änderung von L-Kette zu H-Kette
Welche grundsätzlichen Mechanismen können Parasiten anwenden, um im Wirt überleben zu können? (3P)
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Erläutern Sie die grundsätzlichen Mechanismen, die Parasiten anwenden können, um im Wirt überleben zu können? (4P)
Modulation —> kontrolliert Immunsystem des Wirt
Sequestration —> versteckt sich vor Immunsystem des Wirt
Antigenic Variation —> Oberflächenantigene immer wieder angepasst ==> Immunsystem ohne passende Angriffstrategie
Definieren Sie den Begriff “Parasit”! (2P)
= ein Organismus, der für eine bestimmte Zeit in/an seinen Wirt lebt, von diesem profitiert & diese Interaktion mit dem Wirt benötigt, um seinen Lebenszyklus zu vollenden
-> Meist wird dem Wirt dabei geschadet
Erläutern Sie Mechanismen des angeborenen Immunsystems zur Erkennung von Pathogen-spezifischen Mustern und deren Effektorfunktionen. (4P)
2 wesentliche Mechanismen:
Komplementsystem (KS)
erkennt initial pathogen Oberflächenmoleküle und bewirkt Kaskade von Proteasen -> deren Abspaltungsprodukte lösen Effektorfunktion aus
Opsonisierungschemotaxis
membrane attack complex (=MAC)
Toll-like-receptor (TLRs)
erkennt ebenso pathogen spezifische Muster
führt zu Signalkaskade im interzellulären Bereich
-> kann Immunantwort beeinflussen
PAMPs = Pathogen-spezifische Muster
von PRR erkannt
sie binden beispielsweise an toll-like-receptors (TLRs) die einen leucinreichen extrazellulären Teil und eine intrazelluläre TIR-Domäne haben
-> löst eine Signaltransduktionskaskade in der Zelle aus
Zelle die PAMPs erkannt hat, sendet Immun-Mediatoren aus die verschiedene Funktioenn haben
bewirken Chemotaxis von Zellen der Immunsysteme zum Ort der PAMPs
stärkere Durchblutung
Gefäßwände werden durchlässiger
-> Immunsystem kann auch in Gewebe (nicht nur im Blut) wirken
(nicht alle Punkte!)
Beschreiben Sie die immunologischen Vorgänge, die während einer Entzündung ablaufen! (3P)
Akute Phase: Erkennung pathogenassoziierter Muster (PAMPs) durch Mustererkennungsrezeptoren (PRRs)
Freisetzung von Immunmediatoren (Zytokine, Chemokine) führt zu einer Gefäßerweiterung (Hitze, Rötung, Schwellung) & weitere Invasion weißer Blutkörperchen (z.B. Makrophagen, dendritische Zellen, Neutrophile, Leukozyten) über Chemotaxis
Entfernung des Krankheitserregers durch Phagozytose oder chemische Schäden
Welche Eigenschaften kennzeichnen ein hochentwickeltes Immunsystem (z.B. beim Menschen)? (4P)
Selektivität
Vermeidung von „Horror Autotoxicus“ (Selbst-/Nicht-Selbst-Diskriminierung)
Autoimmunerkrankungen, die mit einem Versagen der Selbst-/Nicht-Selbsterkennung einhergehen
Spezifität
Immunantwort nur gegen Krankheitserreger
Unmittelbarkeit (Geschwindigkeit)
Verhindern, dass sich Infektionserreger im Körper ausbreiten
Erinnerung / Gedächtnis
Fähigkeit, bei wiederkehrenden Infektionen eine effizientere Immunantwort auszulösen (sofern die erste überlebt wird)
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