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Krebs – Entstehung eines Tumors 11:39 min

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Transkript Krebs – Entstehung eines Tumors

Hallo! Willkommen zum Video zum Thema Krebs. Als erstes gehen wir auf die Eigenschaften von Krebszellen ein. Danach reden wir über Tumore und die Tumorprogression. Danach besprechen wir die Kontrolle der Zellteilung und gehen auf die Ursachen ein, wieso es zu einer unkontrollierten Zellteilung bei Krebszellen kommt. Wir besprechen auch, welche Gene bei der Krebsentstehung eine Rolle spielen. Die Voraussetzungen, um das Video ideal zu verstehen, sind Kenntnisse über die Genexpression, Mutationen und den Zellzyklus. Unter Krebs versteht man einen Sammelbegriff für Krankheiten, bei denen sich die Zellen unkontrolliert teilen und ihre normale Funktion verlieren. Zu den charakteristischen Merkmalen von Krebszellen gehören also: unkontrollierte Zellteilung, unkontrolliertes Wachstum, Verlust der Funktion und der Spezialisierung und es kommt zu einer Deaktivierung der Apoptose, des gezielten, programmierten Zelltods. Durch die unkontrollierte Vermehrung der Krebszellen entsteht ein Tumor, also eine Geschwulst aus Körpergewebe. Man unterscheidet dabei zwischen gutartigen und bösartigen Tumoren. Ein gutartiger Tumor wächst langsam. Er dringt nicht in das umliegende Gewebe ein. Bösartige Tumoren wachsen hingegen in das gesunde Gewebe ein. Dabei können Tumorzellen über Blut und Lymphe in andere Körperbereiche vordringen und dort Tochtertumore bilden. Man spricht in diesem Fall von Metastasenbildung. Wir wiederholen jetzt die Kontrolle der Zellteilung: Jede Körperzelle durchläuft einen Zellzyklus. Wie du bereits weißt, gliedert er sich in die Mitose, die Cytokinese, bei der letztendlich zwei Zellen entstehen, und die zwischengeschaltete Interphase, die sich in G1-, S- und G2-Phase gliedert. Der Zellzyklus wird von inneren und äußeren Signalen gesteuert. Eine wichtige Rolle spielen hierbei die sogenannten Wachstumsfaktoren. Das sind Proteine, die spezifisch das Wachstum und die Teilung eines bestimmten Zelltyps kontrollieren. Außerdem gibt es in der Zelle am Übergang von einer Phase zu nächsten Qualitätsprüfungen. Diese Kontrollpunkte, auch Checkpoints genannt, werden nur dann passiert, wenn der vorhergehende Arbeitsschritt vollständig und korrekt ausgeführt wurde. Dabei sind spezielle Enzyme beteiligt. Sie werden als Cycline bezeichnet. Sie helfen bei der Kontrolle des Ablaufs des Zellzyklus. Zu bestimmten Zeiten im Zellzyklus bilden die Cycline Komplexe, deren Aktivierung beziehungsweise Deaktivierung unter anderem durch Wachstumshormone gesteuert wird. Außerdem kommt es zu einer Kontrolle durch die genannten Proto-Onkogene, auf die wir jetzt zu sprechen kommen. Bei der Kontrolle der Zellteilung sind vor allem zwei Typen von Genen beteiligt. Die Proto-Onkogene kodieren für Proteine, die das normale Zellwachstum und die Zellteilung stimulieren. Sie sind sehr wichtig für den richtigen Ablauf der Zellteilung. Proto-Onkogene kodieren zum Beispiel für Wachstumsfaktoren. Die zweite Gruppe der Gene, die eine wichtige Rolle bei der Kontrolle der Zellteilung haben, sind die Tumorsuppressorgene. Tumorsupressorgene kodieren für Proteine, die das Zellwachstum hemmen und die Apoptose auslösen. Der Name wurde gewählt, weil die Tumorsuppressorgene die Entstehung eines Tumors verhindern. Wie wird aus einer gesunden Zelle also eine Krebszelle? Aus den bereits gelernten Informationen weißt du, es muss eine Veränderung im Erbmaterial geben, genauer gesagt in den Genen, die wir gerade besprochen haben. Dabei sind in der Regel Mutagene beteiligt. Mutagene erzeugen Veränderungen im Erbmaterial. Sie führen also zu Mutationen. Die erste Art von Mutagenen sind die chemischen Mutagene. Wird eine Substanz als „karzinogen‟ bezeichnet, so ist sie krebserregend. Dazu zählen eine Vielzahl von karzinogenen Substanzen, darunter sind einige zum Beispiel in Zigaretten enthalten. Außerdem gibt es physikalische Mutagene. Dazu zählt zum Beispiel die UV-Strahlung, die radioaktive Strahlung und die Röntgenstrahlung. Alle diese drei Arten von Strahlung können das Krebsrisiko erhöhen. Damit eine gesunde Zelle zu einer Krebszelle wird, muss also ein Proto-Onkogen durch eine Mutation in ein Onkogen umgewandelt werden. Ein Onkogen ist ein Krebsgen. Zum Beispiel kann durch eine Punktmutation ein Wachstumsfaktor entstehen, der aktiver als das normale Protein ist, man spricht von einem hyperaktiven Protein. Dieses hyperaktive Protein kann zu einem erhöhten Zellwachstum und einer erhöhten Zellteilungsrate führen, mit anderen Worten zur Krebsbildung. Außerdem kann durch eine Genamplifikation das Proto-Onkogen in ungewöhnlich vielen Kopien vorliegen. Dadurch resultiert ein Überschuss des normalen Proteins. Durch die erhöhte Anzahl der Wachstumsfaktoren wird die Wachstums- und Zellteilungsrate ebenfalls erhöht und es kommt zu Krebsbildung. Eine weitere Möglichkeit ist die Translokation. Darunter versteht man die Verlagerung eines Genabschnitts an einen anderen Ort in der DNA. Dieser Prozess kann zur Folge haben, dass ein Proto-Onkogen von einem besonders aktiven Promotor eingebaut wird. Dadurch kommt es auch zum Überschuss des normalen Proteins. Auch in diesem Fall wird die Zellwachstums- und Zellteilungsrate erhöht und es wird Krebs entstehen. In allen drei Fällen wurde das Proto-Onkogen in ein Onkogen, also in ein Krebsgen, umgewandelt. Wir kommen jetzt auf die Tumorsuppressorgene zu sprechen: Wie du bereits weißt, kodieren Tumorsuppressorgene Proteine, die das Zellwachstum hemmen. Wenn ein Tumorsuppressorgen aufgrund einer Mutation defekt ist, können diese Proteine das Zellwachstum nicht mehr hemmen. Wir fassen die genetischen Ursachen von Krebs zusammen: Es gibt zwei Arten von Genen, die bei der Kontrolle des normalen Zellzyklus beteiligt sind. Proto-Onkogene kodieren für Proteine, die den Zellzyklus stimulieren. Die Tumorsuppressorgene kodieren hingegen für Proteine, die den Zellzyklus hemmen. Wie du bereits weißt, trägt jede diploide Körperzelle zwei homologe Chromosomen mit den gleichen Genen. Somit liegen immer zwei Allele vor. Mutationen in einem Proto-Onkogen zum Onkogen verhalten sich dominant. Bereits ein mutiertes Allel bewirkt, dass ein hyperaktives Protein gebildet werden kann, das den Zellzyklus übermäßig stimuliert. Solange die Tumorsuppressorgene aktiv sind, liegen jedoch weiterhin Proteine vor, die den Zellzyklus hemmen können. Somit verhindern die Tumorsuppressorgene die Entstehung von Krebs und somit eines Tumors. Mutationen, die ein Tumorsuppressorgen unwirksam machen, sind rezessiv. Wenn nur ein Allel mutiert ist, liegen trotzdem noch intakte Proteine vor, die den Zellzyklus hemmen. Erst wenn beide Allele mutiert sind, liegen keine hemmenden Proteine mehr vor. In dem Fall, dass in beiden Genen, also in den Proto-Onkogenen und in den Tumorsuppressorgenen, Mutationen vorliegen, kann die gesunde Zelle zu einer Krebszelle mutieren. Man spricht auch von der Zwei-Treffer-Theorie. Die Zwei-Treffer-Theorie geht davon aus, dass mindesten zwei Mutationen notwendig sind, um Zellen zu Krebszellen entarten zu lassen. Wir kommen jetzt zur Zusammenfassung des Videos: Krebs ist die Folge von genetischen Veränderungen, die den Zellzyklus beeinflussen. Eine Krebszelle wird charakterisiert durch ihre unkontrollierte Vermehrung und das unkontrollierte Wachstum. Dabei verliert sie ihre Funktion beziehungsweise Spezialisierung. Außerdem kommt es zur Deaktivierung der Apoptose, also des programmierten Zelltods. Wir haben danach über die Tumorprogression und die Metastasenbildung geredet. Danach ging es um die Kontrolle des Zellzyklus. Der Zellzyklus wird von stimulierenden und hemmenden Proteinen kontrolliert. Danach haben wir über die genetischen Ursachen der Krebsentstehung geredet. Proto-Onkogene kodieren für Proteine, die den Zellzyklus stimulieren. Tumorsuppressorgene kodieren für Proteine, die den Zellzyklus hemmen. Wir haben über die Zwei-Treffer-Theorie geredet. Mutationen in einem Proto-Onkogen verhalten sich dominant. Dadurch wird ein Proto-Onkogen zu einem Onkogen. Mutationen in einem Tumorsuppressorgen verhalten sich hingegen rezessiv. Wenn in beiden Genen eine Mutation vorliegt, kommt es zur Krebsentstehung. Danke für deine Aufmerksamkeit. Bis zum nächsten Video, tschüss!

9 Kommentare
  1. hallo :)
    Wieso sagen Sie bei Minute 6:44, dass das Protoonkogen in Kopie vorliegt obwohl Sie auf der Folie die Onkoogene in Vielzahl zeigen. Eigentlich müssten doch durch diese Genampifikation das Protoonkogen in Onkoogene mutieren und diese dann kopiert werden. Also das verstehe ich nich ganz ..

    Von Uroosa, vor mehr als 2 Jahren
  2. Hallo Wolfram,
    Genmutationen können eine Krebsentstehung auf zwei Arten begünstigen: durch die Aktivierung von Onkogenen und durch die Hemmung von Tumorsupressorgenen.
    Nach aktueller Forschung tritt bei der Krebsentstehung, durch verschiedenste Mutationen, meist beides gleichzeitig auf.

    Von Anna-Maria Z., vor mehr als 4 Jahren
  3. *beide

    Von Wolfram S., vor mehr als 4 Jahren
  4. Hi :), müssen bei Gene ( Tumorsuppressorgene und das Proto-Onkogen ) geschädigt sein damit ein Tumor entstehen kann ? So hab ich das zumindest verstanden.

    Von Wolfram S., vor mehr als 4 Jahren
  5. Hallo Anja,

    das Onkogen beschreibt jenes Gen, welches die Wachstumsfaktoren produziert. Bei diesen Wachstumsfaktoren können normale Wachstumsfaktoren (normale Proteine) und hyperaktive Wachstumsfaktoren (Proteine) unterschieden werden. In jedem Fall sind es allerdings Proteine. Da durch Genampflifikation und Translokation stets eine große Menge dieser Wachstumsfaktoren produziert werden, vermehren und wachsen die Zellen krnakhaft unaufhaltsam und bilden Tumore. Hier macht es die Masse der sonst normalen Proteine. Bei einer Punktmutation wird nicht die Menge der Wachstumsfaktoren erhöht, sondern desses Aktivität. Deshlab spricht man von hyperaktiven Proteinen.

    Von Jan Ruppe, vor mehr als 5 Jahren
  1. hallo :) so wie ich es versranden habe entsteht durch die Mutation des Proto-Onkogens ein Onkogen. warum ist bei der Genamplifikation und der Translokation die rede von einem normalen Protein aber gleichzeitig entstehen in allen drei Fällen Onkogene, also eigentlich keine normalen Proteine?
    lg

    Von Anja 18, vor mehr als 5 Jahren
  2. Okey :) Danke für die schnelle Antwort! Dann habe ich doch alles richtig verstanden :D

    Von Lisaroe, vor etwa 6 Jahren
  3. Danke :-) Die Bezeichnung Zwei-Treffer-Theorie bezieht sich auf die zwei verschiedenen beteiligten Gene (Tumorsuppressorgen und Onkogen), nicht auf die Anzahl der Mutationen in den Allelen. Sehr schön, das du mitgedacht hast! Würde man sich auf die Anzahl der Mutationen beziehen, so wären laut der Theorie (mindestens) 3 Mutationen für die Krebsentstehung verantwortlich. Erst wenn beide Allele eines Tumorsuppressorgens (rezessiv)ausgeschaltet sind und das Protoonkogen zu einem Onkogen (dominant) mutiert ist, kommt es zu unkontrollierter Teilung der Zelle.

    Von Maja O., vor etwa 6 Jahren
  4. super erklärt :)
    aber muss die zwei-treffer-theorie nicht eigendlich drei-treffer-theorie heißen ? Weil zwei Mutationen ( eine bei den Proto-onkogenen und eine bei den Tumor-s.) ja noch keinen Krebs auslösen. Wenn ich es richtig verstanden habe ist das Tumor suppresorgen ja rezessiv und deswegen muss dort auch das zweite Gen eine Mutation haben oder ?

    lg

    Von Lisaroe, vor etwa 6 Jahren
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Krebs – Entstehung eines Tumors Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Krebs – Entstehung eines Tumors kannst du es wiederholen und üben.

  • Benenne zentrale Aussagen zur Krankheit Krebs.

    Tipps

    Zu den chemischen Cancerogenen gehören die Teerstoffe in Zigaretten.

    Protoonkogene können durch verschiedene Mechanismen zu Krebs begünstigenden Genen werden.

    Lösung

    Es gibt Gene, die für Wachstumsfaktoren codieren. Zu diesen Genen gehören die Protoonkogene. Durch eine Mutation, Translokation oder Genamplifikation können Protoonkogene zu Onkogenen werden, die dann Zellen zu übermäßiger Teilung anregen. Gene, die für Wachstumshemmstoffe codieren, nennt man Tumorsuppressorgene. Das wichtigste Tumorsuppressorgen ist das p53-Gen. Durch eine Mutation kann es seine Funktion nicht mehr ausüben und infolgedessen kann sich die geschädigte Zelle ungehindert teilen und es entstehen Wucherungen. Die Mutationen eines Tumorsuppressorgens oder eines Protoonkogens kann durch chemische Mutagene, wie z.B. Tabakrauch, oder physikalische Mutagene, wie z.B. UV-Strahlung, Röntgenstrahlung und radioaktive Strahlung, ausgelöst werden. Diese krebsauslösenden Faktoren bezeichnet man auch als Cancerogene.

  • Benenne Charakteristika der Krankheit Krebs.

    Tipps

    In der Medizin werden die Begriffe Krebs und bösartiger Tumor synonym verwendet.

    Es gibt sowohl gutartige Tumore als auch bösartige Tumore.

    Lösung

    Krebs ist die Folge genetischer Veränderungen, zum Beispiel einer Mutationen. Diese Veränderungen beeinflussen den Zellzyklus. Krebszellen haben charakteristische Merkmale. Sie wachsen und teilen sich unkontrolliert, sie verlieren ihre Funktion bzw. Spezialisierung und es kommt zur Deaktivierung der Apoptose. Die Apoptose bezeichnet den genetisch programmierten Zelltod. Als Folge dieser Deaktivierung können sich Zellen unkontrolliert teilen und es kommt so zur Gewebeneubildung, auch Zellwucherung genannt. Diese Gewebeneubildung wird als Tumor bezeichnet. Bösartige Tumore bezeichnet man in der Medizin auch als Krebs. Ein Beispiel ist der Brustkrebs, welcher die häufigste Krebserkrankung von Frauen ist. Im Gegensatz zu gutartigen Tumoren wachsen bösartige Tumore schnell, können in andere Körperbereiche vordringen und Metastasen bilden. Beim Brustkrebs können Tumorzellen unter anderem in die Lymphknoten wandern und dort Tochtergeschwülste (Metastasen) bilden. Zu den gutartigen Tumoren gehören Muttermale und Lipome. Lipome sind Fettgewebsgeschwulste, die als Knoten unter der Haut ertastbar sind.

  • Beschreibe die DNA-Reparatur nach UV-Einwirkung.

    Tipps

    Zu den Endonucleasen gehören Restriktionsenzyme, die DNA schneiden können.

    DNA-Ligasen können DNA-Fragmente verknüpfen.

    Lösung

    Die Endonucleasen bzw. Restriktionsenzyme schneiden den defekten DNA-Abschnitt heraus. Im Anschluss katalysiert die DNA-Polymerase die Synthese des nun fehlenden DNA-Fragments aus Desoxyribonukleotiden, indem sie den verbleibenden DNA- Einzelstrang als Matrize (Vorlage) nutzt. Danach verknüpft die DNA-Ligase die neu entstandenen DNA-Stücke. Dabei bildet die DNA-Ligase eine Esterbindung zwischen einem Phosphatrest und dem Zucker Desoxyribose aus.

  • Ordne den verschiedenen Genen die richtige Wirkung oder Funktion zu.

    Tipps

    Wenn das p53-Gen durch eine Mutation nicht mehr funktionsfähig ist, kann die geschädigte Zelle sich unkontrolliert teilen.

    Lösung

    Protoonkogene sind Gene, die für Wachstumsfaktoren codieren. Übersetzt man Protoonkogen wörtlich, heißt es „Krebsvorläufergen “. Mutiert ein Protoonkogen, z.B. durch die Einwirkung von radioaktiver Strahlung, wird es zum Onkogen. Das entstandene Onkogen bewirkt dann unkontrollierte Zellteilung, die zu Tumoren führt. Tumorsuppressorgene sind Gene, die für Wachstumshemmstoffe codieren. Tumorsuppressorgen heißt wörtlich übersetzt „tumorunterdrückendes Gen “. Das p53-Gen ist das wichtigste Tumorsuppressorgen. Normalerweise codiert das p53-Gen für den Transkriptionsfaktor p53, der die Zellteilung nach der Schädigung der DNA verhindert und deren Reparatur bewirkt. Ist eine Reparatur unmöglich, löst p53 programmierten Zelltod aus, auch Apoptose genannt, und die Zelle stirbt. Durch eine Mutation kann das p53-Gen funktionsunfähig werden. Dann kann sich die Zelle mit der geschädigten DNA unkontrolliert teilen und ein Tumor kann entstehen.

  • Entscheide, unter welchen Bedingungen Krebs entsteht.

    Tipps

    Ein gesunder Mensch hat immer zwei Kopien des Tumorsuppressorgens.

    Lösung

    Die Zwei-Treffer-Theorie oder auch Knudson-Hypothese geht davon aus, dass mindestens zwei Mutationen notwendig sind, um eine gesunde Zelle zu einer Krebszelle entarten zu lassen. Diese Mutationen führen zu einer Mutation des Tumorsuppressorgens, können aber auch zu einer Deletion des Tumorsuppressorgens führen.

  • Beschreibe die Entwicklung eines Tumors in der Schleimhaut.

    Tipps

    Bösartige Tumorzellen können in andere Gewebeschichten und Körperbereiche eindringen.

    Lösung

    Ein bösartiger Tumor, hier der Lungenkrebs, entsteht meist aus einer einzelnen mutierten Zelle. Die Bildung einer Krebszelle erfolgt in mehreren Schritten und erfordert mehrere Mutationsschritte. Im ersten Bild ist der normale bzw. gesunde Zustand der Lungenschleimhaut dargestellt. Die Schleimhaut besteht aus mehreren oberen Zellschichten und der Basalzellschicht. Die Lungenschleimhaut kleidet die Lunge aus. Im zweiten Bild hat sich die mutierte Zelle bereits mehrfach geteilt, sodass eine mehrschichtige Basalzellschicht entstanden ist. Hier ist die Basalzellschicht der Schleimhaut zweischichtig dargestellt. In diesem Stadium teilen sich die Zellen noch langsam und unsere Immunabwehr kann die mutierten Zellen zerstören. Im dritten Bild ist es zu einer zweiten Mutation gekommen, die zu schnellen, stark vermehrten Zellteilungen führt. Die Zellen der Basalzellschicht vermehren sich unkontrolliert und dringen in die oberen Zellschichten der Schleimhaut ein. Die Basalzellschicht wuchert. Die Immunabwehr kann die sich schnell teilenden, zweifach mutierten Zellen nun nicht mehr zerstören und es kommt zu weiteren Wucherungen. Zu diesem Zeitpunkt spricht man noch von einem gutartigen Tumor, da sich die Wucherungen bisher nur auf die Schleimhaut begrenzen. In Bild fünf hat eine weitere Mutation stattgefunden, z.B. des p53-Gens. Die Tumorzellen sind jetzt nicht ausschließlich auf das Schleimhautgewebe begrenzt, sondern sind in das Bindegewebe eingedrungen. Ab jetzt spricht man von einem bösartigen Tumor. In Bild sechs breiten sich die bösartigen Tumorzellen durch vermehrte Teilung immer weiter ins Bindegewebe aus. Tumorzellen produzieren gewebeabbauende Enzyme, welche in der Lage sind, die Wände von Blutgefäßen zu zerstören. Als Folge können die Tumorzellen in die Blutgefäße eindringen und sich dann über das Blutgefäßsystem weiter ausbreiten. Im späteren Verlauf siedeln sich die Krebszellen in anderen Körperbereichen, z.B. den Lymphknoten, an und können dort Metastasen bilden.