Zellzyklus, Zelltod

Question 1

1. Anzahl Zellen in einem Erwachsenen

2. Anzahl sterbende Zellen

Answer 1

1. 100 Billionen

2. 50 mio.

Question 2

Phasen im Zellzyklus

Answer 2

1. Interphase: G1, S, G2

2. Mitose: Prophase, Metaphase, Anaphase, Telophase

Question 3

Merkmale

1. G1
2. S-Phase
3. G2

Answer 3

1. Zellwachstum (Protein- und RNA-Synthese
2. Zellwachstum und Verdoppelung der Chromosomen
3. Zellwachstum und Vorbereitung auf Zellteilung (Verdoppelung Zellorganellen)

Question 4

Richtig/Falsch:

1. Der Zellzyklus dauert in allen Zellen gleich lang.
2. Alle Zellen teilen sich im Laufe des Lebens weiter.
3. Leberzellen durchlaufen den Zellzyklus in einem Jahr.

Answer 4

1. Falsch (Fibroblasten ca. 20 h, Leberzellen 1 Jahr)
2. Falsch: Neuronen und Skelettmuskeln teilen sich nicht
3. Richtig

Question 5

Zellzyklus Beispiele

1. Kontinuierlich teilende Zellen
2. Ruhende Zellen, die sich nach Stimulation teilen
3. Nicht mehr teilungsfähige Zellen
4. Alternde Zellen

Answer 5

1. Hämatopoetische Stammzellen, Stammzellen die Epithelien bilden
2. Die meisten Körperzellen
3. Herzmuskel- und Nervenzellen
4. Zellen mit limitierter Anzahl von Teilungen

Question 6

G0-Phase

1. Merkmale
2. Wann gehen Zellen in diese Phase?

Answer 6

1. Ruhende Phase, kein Zellwachstum, geringe Proteinsyntheserate, Zellzyklus-Kontrollsystem ist auf den G1-Checkpoint fixiert
2. mangelnde Wachstumsfaktoren, Abwesenheit/veränderung stimulatorischer Signale, terminale Differenzierung, zelluläre Seneszenz

Question 7

Rolle der Kontrolle der Zellzyklusphasen

Answer 7

• separate Phasen
• exakte Kontrolle der einzelnen Phasen
• Verhindern von fehlerhafter Zellteilung durch beschädigte DNA, aberrante Chromosomentrennung
• Kontrollfehler —> Krebserkrankung

Question 8

Kontrolle der Zellzyklusphasen - Checkliste

1. Mitose
2. G1
3. S
4. G2

Answer 8

1. Aufbau der mitotischen Spindel
2. Restriktionspunkt, Zellgröße ausreichend, DNA-Schäden, SPF
3. Keine
4. MPF, vollständige Replikation, DNA-Schäden

Question 9

Was ist der MPF und woraus besteht er? Vorkommen?

Answer 9

Mitosis promoting factor

Cyclin dependent kinase: katalytische UE, immer vorhanden
Cyclin B: regulatorische UE, Konzentration oszilliert

Question 10

MPF

1. Aktiv
2. Inaktiv

Answer 10

1. Wenn Thr-161 phosphoryliert ist —> durch CAK (CDK-aktivierende Kinase Cyclin H/cdk7)
2. Wenn Wee1 Kinase Tyr-15 und Thr-14 phosphoryliert

Question 11

Positiver Feedback-Loop des MPF

Answer 11

• inaktiver MPF
• aktivierte CDC25 dephosphoryliert Tyr-15 und Thr-14 —> MPF kann aktiviert werden
• aktivierter MPF phosphoryliert und aktiviert somit CDC25

Question 12

Durch welche Maßnahmen leitet der MPF die Mitose ein?

Answer 12

• Golgi und ER werden abgebaut
• Chromosomenkondensation nach Phosphorylierung von Histon 1
• Abbau von Lamin (Phos. Von Lamin)
• Bildung der Mitosespindel (Phos. Von Mikrotubuli
• Cyclinabbau (neg. Feedback-Loop)
• CDC25-Aktivierung (pos. Feedback-Loop)

Question 13

Erläuter den MPF-Zyklus

Answer 13

• CDK1 immer vorhanden
• Cyclin B wird neu synthetisiert, dann Assoziation mit CDK1
• Phosphorylierung von Thr-161, Thr-14 und Tyr-15
• Dephosphorylierung von Thr-14 und Tyr-15 —> MPF aktiv —> Mitose
• Cyclinabbau
• Dephosphorylierung von CDK1

Question 14

Konzentration verschiedener Cycline- In welcher Phase ist die Konzentration folgender Cycline am höchsten?

1. Cyclin A
2. Cyclin B
3. Cyclin D
4. Cyclin E

Answer 14

1. Während S und G2
2. Während G2 zu M-Übergang
3. In G1 nachdem der Restriktionspunkt überwunden ist
4. Übergang: G1 zu S

Question 15

Cycline

1. Welche gibt es?
2. Eigenschaften

Answer 15

1. Cyclin A bis K

2. Zyklischer Auf- und Abbau, keine intrinsische enzymatische Aktivität, regulieren die Aktivität der CDKs

Question 16

CDK

1. Aufgabe
2. Eigenschaften

Answer 16

1. Serin/Threonin-Kinasen, die andere Proteine phosphorylieren —> in-/ aktivieren
2. Menge ist gleichbleibend, Aktivität durch Cycline reguliert

Question 17

Restriktionspunktkontrolle

1. In welcher Phase?
2. Wodurch beeinflusst?

Answer 17

1. Ende der G1-Phase
2. Äußere Faktoren: Nährstoffangebot, Wachstumsfaktoren, Zelldichte
   Innere Faktoren: Zellmasse, DNA-Gehalt, Integrität, SPF

Question 18

G1-Checkpoint

1. Wodurch können DNA-Schäden induziert werden?
2. Was passiert, wenn Schäden gefunden werden?

Answer 18

1. ROS, UV-Strahlen, ionisierende Strahlen, alkylierende Agentien, …
2. Zellzyklus-Arrest, Apoptose, Tumorentstehung, DNA Reparatur

Question 19

Wie funktioniert der G1-Checkpoint?

Answer 19

• Retinoblastomaprotein (pRb) = Gatekeeper bindet an E2F
• E2F regulieren S-Phase-Gene —> Gene blockiert
• Phosphorylierung von RB verhindert Bindung an E2F —> Gene können transkribiert werden

Question 20

Welche Wachstumsfaktoren gibt es im Zellzyklus?

Answer 20

Cyclin D, CDK4, CDK6, CDK2, Cyclin E, …

Question 21

Welche Faktoren phosphorylieren das Retinoblastomaprotein?

Answer 21

CDK4/6 und Cyclin D

CDK2 und Cyclin E

Question 22

Inhibitoren von CDK/Cyclinen: Beispiele, Ziel der Inibierung, aktiv in welchen Zellzyklusphasen

Answer 22

-CIP/KIP Familie: p21WAF1/CIP1, p27KIP1, P57KIP2 —> inhibieren alle CDK/Cyclin-Komplexe in allen Zellzyklusphasen

INK4 Familie: p16INK4a, p15INK4b, p18INK4c, p19INK4d —> inibieren CDK4 und 6 in G1-Phase

Question 23

Was beeinflusst

1. Die INK4 Familie?
2. Die KIP/CIP Familie?

Answer 23

1. Mangende Wachstumsfaktoren, Zellalterung, hemmende Faktoren
2. Kontakthemmung, DNA-Beschädigung, p53

Question 24

G1- und G2/M check: welcher Faktor spielt eine Rolle?

Answer 24

P53 —> p21–> Replikationsstop

Question 25

Welche Mutation ist in 50 % aller menschlichen Tumoren zu finden?

Answer 25

P53-Mutationen

Question 26

Nenne einen Tumormarker in der S-Phase. Wodurch wird er gehemmt?

Answer 26

PCNA = proliferating cell nuclear antigen p53 —> p21 —> PCNA wird gehemmt —> Replikationsstop

Question 27

Wo spielt der PCNA eine Rolle?

Answer 27

Wird zur DNA Replikation und Reparatur benötigt

Question 28

Nenne 3 Tumormarker

Answer 28

- PCNA - Ki-67: wird in allen teilungsaktiven Zellen exprimiert, nicht in G0-Zellen, fungiert als Proliferationsindex - MItoseindex: Teilungsgeschwindigkeit einer Zellpopulation

Question 29

Was kann CKI bewirken?

Answer 29

Bindet an aktiven CDK/Cyclin-Komplex (nur P-Thr-161) und inaktiviert diesen dadurch

Question 30

Nenne 2 Arten des Zelltods und ihre Eigenschaften.

Answer 30

Apoptose: Zelle schrumpft, Apoptosekörperchen entstehen, Phagozytose -bei Embryogenese, Zellschädigung, Entzug von Wachstumsfaktoren Nekrose: Schwellung, Lyse, Inflammation - bei schwerer Zellschädigung

Question 31

Vorgang Nekrose

Answer 31

Traume —> Zellen und Organelle schwellen an, Chromatin kondensiert, Membranen durchlässig —> Flüssigkeitseinstrom —> Zellstrukturen dissoziieren —> Lyse, Phagozyten treten ein, Inflammation

Question 32

Vorgang Apoptose

Answer 32

- Mikrovilli kontrahieren, intrazelluläre junctions werden aufgebrochen, Chromatin kondensiert - Zelle schrumpft, Chromatin kondensiert - Blasenbildung, Chromatin kondensiert weiter - Zellfragmente werden in apoptotische Vesikel verpackt - Phagozytose durch benachbarte Zellen und Makrophagen

Question 33

Physiologische Funktion der Apoptose

Answer 33

``` Unerwünschte Zellen werden zerstört: - formende Strukturen - Strukturen, die nicht mehr benötigt werden - Kontrolle der Zellzahlen - Eliminierung autoreaktiver Thymocyten - Herunterregulation des Immunsystems - Eliminierung von Tumorzellen und viren-befallender Zellen Aufbau neuronaler Netzwerke ```

Question 34

Was ist eine Folge einer Störung in der Apoptose?

Answer 34

Syndaktylie, z.B. wenn Finger zusammengewachsen sind

Question 35

Phasen der Apoptose

Answer 35

- Induktionsphase bei gesunder Zelle - Exekutionsphase bei zum Tode verurteilte Zelle - Endphase —> tote Zelle, Beseitigung der Zellreste

Question 36

Todessignale bei der Apoptose

Answer 36

-Entzug von Wachstumsfaktoren, Hormonen und Zell-Zell-Kontakten -Aktivierung von Todesrezeptoren -DNA-Schädigung -Stoffwechsel- / Zellzyklusstörungen Zytotoxische T-Zellen —> Mitochondrien setzen Cytochrom c frei, Bcl/Bax —> Caspasen

Question 37

Bcl-Familie 1. Gruppen und Beispiele 2. Funktion 3. Wirkung 4. Freisetzung aus 5. Wo zu finden/ wie liegen sie vor? 6. Apoptosesignal

Answer 37

1. Pro-apoptotisch:Bax, Bak, Bok, Bad anti-apoptotisch: Bcl2, Bcl-xL 2. Regulation der Apoptose 3. Intrinsisch / extrinsisch 4. Dem Mitochondrium 5. Tetramer aus pro- und anti-, an Zellmembran der Mito. 6. Tetramer aus Bax bildet Pore —> Cyt c ins Zytoplasma

Question 38

Intrinsischer Weg der Apoptose

Answer 38

- DNA Schaden —> p53 bindet an Promotor von Bax und Pume - Tetramer aus Bax im Mito. —> Cyt c wird ins Cytoplasma freigesetzt - Cyt c bindet an Pro-Caspase 9 —> schneidet sich selbst —> aktive Caspase-9 - Casp-9 aktiviert Effektor-Caspasen (z.B. 3,6,7) —> Apoptose

Question 39

Extrinsischer Weg der Apoptose

Answer 39

-Rezeptor-abhängig -TNF alpha, TRAIL -Aktivierung der Casp-8 —> Konformationsänderung durch Schneiden —> Aktivierung von Effektorcaspasen Aktivierte Casp-8 kann zusätzlich mitochondr. Apoptoseweg aktivieren

Question 40

Caspasen 1. Beispiel und Schnittstelle 2. Formen 3. Unterschiedliche Gruppen 4. Effekte

Answer 40

1. Cystein-Proteasen spalten nach Asp 2. Inaktive Pro-Formen, aktive Heterotetramere mit katalytischem Zentrum 3. Initiatorcaspasen: Casp-8, 9 Effektorkaspasen: Casp-3, 6, 7 4. Auflösung der Zellstruktur, DNA-Fragmentierung, Inaktivierung der DNA-Reparatur und Überlebensproteinen

Question 41

Apoptose Wo schneiden Endonukleasen? Was für Abschnitte entstehen?

Answer 41

- An der linker DNA | - DNA (um 2 Histone gewickelt) mit ca 180 Basenpaaren

Question 42

Oberflächensignale von apoptotischen Zellen für Phagocyten

Answer 42

Phosphatidylserin- in gesunden Zellen nach Innen gerichtet, in apoptotischen Zellen außen