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 also begrenzt
ab bestimmter Zahl an Teilungen erkennt Zelle verkürzten Telomere als DNA-Schäden —> aktiviert p53 -> stoppt / verhindert weitere Zellteilungen
-> verhindert unkontrollierbare Zellteilung von Krebszellen
wenn auch p53 ausgeschaltet -> verhindert keine weiteren Zellzyklen
Telomere verkürzt sich weiter -> Chromosomen irgendwann als Doppelstrangbruch (=DSB) erkannt & mit anderen DSBs falsch verknüpft (NHEJ / Fusion)
=>Bildung dizentrischer Chromosomen (Brücken)
=> Chromosomentranslokation (Bruch): Stück eines Chromosoms löst sich ab & hängt sich an anderes Chromosom an
breakage-fusion-bridge-Zyklus (Fusion -> Brücke -> Bruch -> …)
-> Chromosomeninstabilität (CIN) & Genommutationen
==> Krebsbildung
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?
p53
—> Apoptose (= programmierter Zelltod)
—> Zellzyklus-Arrest ->Reperatur
NHEJ (nicht-homologe Endverknüpfung)
mögliche InDels (=genet. Variation durch Einfügen oder Löschen von DNA-Sequenzen in einem Genom)
HDR-Reperatur (homologiegesteuerte Reperatur)
fehlerfrei
p53 = DNA-damage checkpoint
ohne p53 fehlt Kontrolle bei DNA-Schäden -> ungehinderte weitere Zellteilung von Zellen mit beschädigten Genomen
==> Telomererosion -> DSBs
==> Fusionen (NHEJ)
==> dizentrische Chromosomen (Brücken)
==> in Anaphase zerrissen (Brüche) -> Chromosomentranslokation (Mutation)
==> DSBs ==> … (BFB-Zyklus)
Zellzyklus nicht gestoppt -> ungehemmte vermehrung mutierter Zellen => Krebsbildung
[bei Verlust häufen sich Schäden (Telomererosion -> Strangbruch -> (NHE3) “Reparatur” (BFB-cycle)]
(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
MPF = Cdk1 + Cyclin B [Cdk = Cyclin-abhängige Kinase]
katalytische Aktivität: Ser-Thr-Proteinkinase / Serin/Threonin-Kinase
Regulation
Phosphatase (CdC25) -> entfernt inhibierende Phosphate (PO3^2-) an Thr15 & Tyr15 => Aktivierung von MPF
Kinase (Wee1) -> phosphoryliert Cdk1 an Thr15 & Tyr15 => Inaktivierung von MPF
(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.
APC-Substrate:
Securin —> hemmt Seperase (= Protease -> spaltet Cohesine)
Cyclin B1 —> steuert Eintritt & Erhalt der Mitose
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 katalytische Spaltung 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 katalytische Spaltung & 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 Gehirn (an Hypothalamus) weitergeleitet
-> bewirkt Ausschüttung von Oxitocin aus Neorohypophyse
-> 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
… zell-spezif. Gene & Enzyme haben
Bsp.: Epinephrin (Adrenalin) kann Durchblutung der großen Skelettmuskeln erhöhen, jedoch Durchblutung des Verdauungstrakts verringern & außerdem den Glykogenabbau stimulieren (macht dem Körper Zucker verfügbar)
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