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Apoptose – genetisch programmierter Zelltod

Apoptose ist der genetisch programmierte Zelltod, während Nekrose den unnatürlichen Zelltod beschreibt, der mit Entzündungsreaktionen einhergeht. Apoptose spielt eine entscheidende Rolle bei der Kontrolle der Zellanzahl und der Beseitigung defekter Zellen, was wichtig für das Immunsystem ist. Möchtest du mehr über den Ablauf der Apoptose und warum sie bei Krebszellen versagt, erfahren? Neugierig geworden? All das und vieles mehr im vollständigen Text!

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Die Autor*innen
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Maja O.
Apoptose – genetisch programmierter Zelltod
lernst du in der 11. Klasse - 12. Klasse - 13. Klasse

Apoptose – genetisch programmierter Zelltod Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Apoptose – genetisch programmierter Zelltod kannst du es wiederholen und üben.
  • Benenne zentrale Aussagen zum genetisch programmierten Zelltod.

    Tipps

    Ein Erwachsener besteht aus 100 Billionen, also 100.000.000.000.000 einzelnen Zellen.

    Zellen, die die Oberfläche von Gewebe bilden, haben oft eine niedrigere Lebenserwartung.

    Lösung

    Die Apoptose ist ein von dem vielzelligen Organismus wie zum Beispiel dem Menschen gewünschter Vorgang, bei dem unerwünschte Zellen aktiv und zielgerichtet absterben. Aktiv bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Zelle aufgrund eines körpereigenen Signals mit dem Sterben beginnt. Wie dieser Vorgang abläuft, ist in der DNA jeder Zelle genau festgelegt. Sobald eine Zelle ihre Funktion nicht mehr richtig erfüllt oder mit Bakterien oder Viren infiziert wurde, wird diese sozusagen gestorben. Bei 100 Billionen Körperzellen ist es auch nicht schlimm, wenn 50 Millionen pro Sekunde den Zelltod einleiten, erst recht nicht, weil pro Sekunde fast genauso viele neu gebildet werden. Die unterschiedliche Lebensdauer der Zellen hängt mit ihrer Funktionsweise zusammen. Manche Drüsenzellen platzen auf, um die in ihrem Inneren synthetisierten Stoffe freizugeben.

  • Bestimme die Funktionsweise der Apoptose.

    Tipps

    Die Endung „-asen" beschreibt meist ein Enzym.

    Lösung

    Der Mechanismus der Apoptose ist in drei Schritte gegliedert:

    • 1. Initiation
    • 2. Exekution
    • 3. Phagocytose
    • Bei der Initiation löst ein spezifisches Signal den Mechanismus aus.
    • Bei der Exekution werden die Zellbestandteile abgebaut und in Vesikel verpackt.
    • Bei der Phagocytose werden die Vesikel und die übrigen Zellfragmente von Nachbarzellen oder Makrophagen aufgenommen.
  • Definiere den Begriff Nekrose.

    Tipps

    Immunreaktionen erfordern Energie.

    Signalinduziert bedeutet, dass etwas aufgrund eines Signals passiert. In der Biologie geschieht dies häufig durch bestimmte Stoffe.

    Lösung
    • Die Apoptose ist ein vom Organismus gewollter, aktiv eingeleiteter Vorgang. Bei der Embryonalentwicklung müssen überflüssige Zellen gerichtet abgebaut werden. Das Immunsystem sorgt für den Abbau infizierter oder kaputter Zellen, und schädlich mutierte Zellen müssen ebenfalls abgebaut werden, um Tumore zu verhindern.
    • Die Nekrose passiert im Prinzip immer dann, wenn man sich verletzt, also wenn eine Zelle durch „Fremdverschulden" stirbt.
    • Manchmal wird die Apoptose von einem äußerlichen Reiz ausgelöst. Häufig geschieht dies durch eine T-Zelle des Immunsystems, welche mit dem sogenannten Todesrezeptor in Wechselwirkung tritt. An anderer Stelle wird eine Verkettung verschiedener Signale von einem zelleigenen Reiz wie zum Beispiel Schäden an der DNA oder osmotischem Stress ausgelöst.
  • Unterscheide die Merkmale der Apoptose und der Nekrose.

    Tipps

    Zu einer Entzündung kommt es immer dann, wenn Stoffe (zum Beispiel Zellbestandteile) aus dem Gewebe heraus transportiert werden müssen.

    Lösung

    Ein wesentlicher Unterschied zwischen Apoptose und Nekrose besteht darin, dass durch die sehr zielgerichteten und geplanten Prozesse der Apoptose verhindert wird, dass die entstehenden Zellbestandteile der toten Zelle in das umliegende Gewebe ausgeschüttet werden. Wäre dies der Fall, würden Entzündungsreaktionen entstehen, die dazu führen sollen, diese Fremdkörper aus dem Gewebe herauszutransportieren. Bei der Apoptose werden die Zellreste vermehrt auf die umliegenden Zellen verteilt, wodurch die Nährstoffe und Zellbestandteile nicht verlorengehen, sondern sozusagen recycelt werden. Ein weiterer wichtiger Unterschied ist, dass bei der Apoptose Prozesse unter Energieverbrauch (ATP) ablaufen, damit der Zelltod in geregelte Bahnen gelenkt werden kann. Dieser Energieverbrauch ist aber geringer als die energetischen Kosten, die bei der durch die Nekrose verursachten Immunreaktion entstehen.

  • Fasse die Merkmale der Apoptose zusammen.

    Tipps

    Bei der Apoptose wird zuerst ermittelt, bei welcher Zelle sie stattfinden soll. Als nächstes wird sie durchgeführt, und schließlich werden die Zellfragmente recycelt.

    Ein Erwachsener besteht aus 100 Billionen (100.000.000.000.000) einzelner Zellen.

    Lösung

    • Im menschlichen Körper sterben pro Sekunde 50.000.000 Körperzellen (50 mio. nicht 5 mio.)
    • Die Apoptose ist ein sinnvoller, streng regulierter Prozess, der durch körpereigene Prozesse ausgelöst wird. Das Sterben von Zellen durch z.B. Verletzungen wird Nekrose genannt.
    Die Apoptose ist ein wichtiger Mechanismus, um die schädlichen Auswirkungen defekter und kranker Zellen zu verhindern. Ist beispielsweise eine Epithelzelle der Haut defekt, könnten Keime ungehindert in den Organismus eindringen. Daher muss diese ausgetauscht werden. Im Grunde funktioniert die Apoptose wie der erste Schritt bei der Reparatur eines Autos: Ist ein Teil defekt und kann nicht repariert werden, muss dieses ausgebaut werden, damit es ersetzt werden kann. Dieser Prozess des Ausbaus ist mit der Apoptose zu vergleichen, nur das hier (im Gegensatz zu einer Autowerkstatt) die kaputten Zellbestandteile im Organismus verbleiben und wiederverwendet werden können.

  • Erläutere den medizinischen Nutzen der Apoptose.

    Tipps

    Nicht nur eine beeinträchtigte Apoptose kann Erkrankungen verursachen. Auch eine verstärkte Apoptose kann sämtliche Krankheiten wie Multiple Sklerose oder das Parkinson-Syndrom hervorrufen.

    Lösung

    Wissenschafter haben herausgefunden, dass eine beeinträchtigte oder verstärkte Apoptose die Ursache für sämtliche Erkrankungen sein kann. Die Ursache von Krebserkrankungen ist die gehemmte Apoptose. Diese wird von den Krebszellen inaktiviert, sodass der Körper nicht auf die Tumorzellen reagieren und diese entarteten Zellen zerstören kann. Daher suchen Wissenschaftler nach Wegen, die gehemmte Apoptose durch körpereigene Botenstoffe wieder zu aktivieren. Wichtig dabei ist, dass die Apoptose speziell in den Tumorzellen aktiviert werden soll, sodass gesunde Zellen davon keinen Schaden nehmen.

    Wissenschaftler glauben, dass diese Therapie als Waffe gegen den Krebs und sämtliche andere Krankheiten genutzt werden kann.