Apoptose Definition
Apoptose er en proces, der sker i flercellede, når en celle med vilje “beslutter” at dø. Dette sker ofte til større gavn for hele organismen, såsom når cellens DNA er blevet beskadiget, og det kan blive kræft.
apoptose betegnes som ” programmeret “celledød, fordi det sker på grund af biokemiske instruktioner i cellens DNA; dette er imod processen med” nekrose”, når en celle dør på grund af ydre traumer eller deprivation.,
som mange andre komplekse cellulære processer udløses apoptose af signalmolekyler, der fortæller cellen, at det er tid til at begå cellulært “selvmord.”
De to store typer af apoptose veje er “iboende veje”, hvor en celle modtager et signal til at ødelægge sig selv fra en af sine egne gener eller proteiner som følge af påvisning af DNA-skader, og “ydre veje”, hvor en celle modtager et signal til at starte apoptose fra andre celler i organismen., Den ekstrinsiske vej kan udløses, når organismen erkender, at en celle har overlevet sin nytte eller ikke længere er en god investering for organismen at støtte.
apoptose spiller en rolle i at forårsage og forebygge nogle vigtige medicinske processer. Hos mennesker spiller apoptose en vigtig rolle i forebyggelsen af kræft ved at få celler med beskadiget DNA til at begå “selvmord”, før de kan blive kræft., Det spiller også en rolle i muskelatrofi, hvor kroppen beslutter, at det ikke længere er en god ide at bruge kalorier på at opretholde muskelceller, hvis cellerne ikke bruges regelmæssigt.
Fordi apoptose, der kan forebygge kræft, og på grund af problemer med apoptose kan føre til, at nogle sygdomme, apoptose, der har været studeret intenst af forskere siden 1990’erne.
Funktion af Apoptose
Apoptose er en vigtig evolutionær tilpasning, fordi det giver mulighed for organismer til at ødelægge deres egne celler., Ved første øjekast kan det lyde som en forfærdelig id.. Hvorfor ville du ødelægge en del af dig selv?
Nå, måske hvis den del af dig selv var blevet farlig for resten, som i tilfælde af celler med beskadiget DNA, der kunne blive kræft. Apoptose er en vigtig dræber af præ-kræftceller, og mennesker med mutationer, der forhindrer apoptose i at fungere korrekt, er meget mere tilbøjelige til at få kræft.
multicellulære organismer kan også ønske at miste celler, der ikke længere er nyttige for organismen. Vi deler nogle virkelig spektakulære eksempler på, hvornår celledød er en god ting nedenfor.,
Eksempler på Apoptose
Fra Haletudse til Frø
Et spektakulært eksempel på dette er fundet i frøen haletudser, som ødelægger og re-absorbere hele kroppens strukturer, som de får deres transformation til frøer.
celler fra tadpole ‘ s gæller, finner og hale bliver “fortalt” at dø af apoptosesignaler, når tadpole modnes. Råmaterialerne i disse spredte celler bliver byggematerialer og mad til deres nye voksende lemmer.,
udvikling af humant nervesystem
under den tidlige udvikling af det menneskelige nervesystem dør et stort antal celler gennem apoptose. Hvorfor skulle det være sådan?sandheden er, at forskere ikke er helt sikre på, hvorfor så meget programmeret celledød forekommer i det udviklende nervesystem. Nogle mener, at det skyldes, at dannelse af de rigtige forbindelser er en kompleks og potentielt vanskelig proces for unge neuroner; og fordi maksimal effektivitet i nervesystemet bestemt er i organismens bedste interesse.,
nerver kræver enorme mængder energi for at fungere-faktisk bruger nervesystemet omkring 20-25% af alle kalorier, der forbruges i menneskekroppen!
neuroner skal også finde vej til meget præcise mål. Tidligt i udviklingen vokser neuroner fra rasende opdeling af stamcelle “forældre” og følger kemiske signaler for at forsøge at finde de rigtige målceller at forbinde med. Der skal dannes forbindelser mellem hjernen og huden, mellem hjernen og musklerne, mellem neuroner i hjernen og stang-og kegleceller i nethinden osv..,
for at skabe denne utroligt komplekse målretning vokser det udviklende nervesystem simpelthen alt for mange celler. De, der forbinder effektivt med de korrekte mål, bruges ofte, og de bevares. Men dem, der ikke kontakter effektivt og ikke bruges ofte, dør væk af apoptose.
Det kan være, at denne teori om, hvorfor neuroner dør under udvikling, er korrekt; det kan også være, at forskerne vil gøre vigtige opdagelser, vi har ikke drømt om endnu, der vil forklare, hvorfor der er så meget apoptose i udviklingen af nervesystemet., Mere forskning er bestemt nødvendig!
Musefødder
under embryonisk udvikling starter musens fødder som flade, spadeformede ting. Efterhånden som udviklingen skrider frem, adskilles fødderne i fem forskellige tæer ved processen med – du gættede det-apoptose! Celler, der forbinder tæerne dør af for at skabe de forskellige huller mellem dem.
Dette er et eksempel på, hvordan programmeret celledød kan bruges til at forme nyttige strukturer og skabe nyttige funktioner, ud over at slippe af med ikke-nødvendige.,
Apoptose og Kræft
En primær funktion af apoptose er at ødelægge celler, der er farlige for resten af organismen. En almindelig årsag til apoptose er, når en celle anerkender, at dens DNA er blevet dårligt beskadiget. I disse tilfælde udløser DNA-skaden apoptoseveje, hvilket sikrer, at cellen ikke kan blive en ondartet kræft.
imidlertid fejler denne proces nogle gange. Alle tilfælde af kræft er formodentlig tilfælde, hvor en beskadiget celle ikke begik apoptose, men i stedet fortsatte med at gøre mere af sig selv.,
apoptose kan muligvis ikke forekomme, hvis essentielle gener, der kræves for det, er blandt dem, der er beskadiget. Nogle læger og forskere har imidlertid studeret apoptose intenst i håb om, at de muligvis kan lære at udløse det specifikt i kræftceller ved hjælp af nye medicin eller andre terapier.som med alle lægemidler, der er designet til at dræbe kræftceller, er udfordringen med lægemidler designet til at inducere apoptose at sikre, at disse lægemidler kun påvirker kræftceller. En medicin, der får sunde celler såvel som kræftformede til at begå programmeret celledød, kan være meget farlig.,
billedet kan heller ikke være helt så simpelt som “kræft opstår, når apoptose fejler.”Forskning har antydet, at nogle kræftformer, der kan opstå i celle populationer, hvor apoptose sker lettere, end det burde; muligvis disse celler har været tvunget til at “lære” at ignorere over-entusiastiske apoptose signaler, og efterfølgende må ikke begå apoptose, selv når de har pådraget sig alvorlige skader.,
anden forskning har afsløret, at kræftceller, der dør på grund af virkningerne af medicin, ofte dør af apoptose – hvilket antyder, at kræftformer, der er specielt apoptose-resistente, også kan være særligt behandlingsresistente.
Der er behov for meget mere forskning om kræftbehandling, og forståelse af apoptoseveje er en ekstremt lovende vej til at skabe nye gennembrud!
Apoptosevej
Der er to hovedtyper af apoptoseveje, som hver illustrerer et vigtigt punkt om, hvordan apoptose udløses, og hvorfor det er nyttigt.,
begge hovedveje er illustreret i nedenstående grafik. Trinnene diskuteres mere detaljeret i følgende lister:
ekstrinsisk vej
i den “ekstrinsiske” vej til apoptose modtages et signal uden for cellen, der instruerer den til at begå programmeret celledød. Dette kan forekomme, hvis cellen ikke længere er nødvendig, eller hvis den er syg.,
Ligesom mange veje for at bringe om komplekse ændringer i en celle, er den ydre vej til apoptose involverer mange trin, som hver kan være “upregulated” eller “downregulated” af genekspression eller af andre molekyler:
Trin 1:
Som de fleste signalering mellem celler, den ydre vej af apoptose starter med et signal molekyle, der binder til en receptor på ydersiden af cellemembranen.
to almindelige typer kemiske budbringere, der udløser den ekstrinsiske vej til apoptose, er FAS og TRAIL., Disse molekyler kan udskilles af naboceller, hvis en celle er beskadiget eller ikke længere er nødvendig.
de receptorer, der binder til FAS og TRAIL kaldes “FASR” for “FAS Receptor” eller “TRAILR” for “TRAIL Receptor.”
som med de fleste receptorproteiner, når FASR og TRAILR støder på deres signalmolekyle – nogle gange kaldet en” ligand ” – binder de sig til det.
bindingsprocessen forårsager ændringer i receptorens intracellulære domæne.
Trin 2:
som reaktion på ændringerne i det intracellulære domæne af TRAILR eller FASR ændres et protein inde i cellen kaldet FADD også.,fadds navn er enten morsomt eller skræmmende: det står for “FAS-Associated Death Domain” – protein.
Når FADD er blevet aktiveret ved ændringer i receptoren, interagerer den med to yderligere proteiner, som fortsætter med at starte processen med celledød.
Trin 3:
Pro-caspase-8 og pro-caspase-10 er inaktive proteiner, indtil de interagerer med en aktiveret FADD. Men hvis to af disse molekyler støder på en aktiveret FADD, bliver de dele af proteinerne, der holder dem inaktive, “spaltet” eller “skåret” væk.,
pro-caspaserne bliver derefter caspase-8 og caspase-10 – som forskere Romantisk har omtalt som “begyndelsen på slutningen” på grund af deres rolle i starten af apoptose.
caspaser-8 og -10 spredes gennem cytoplasmaet og udløser ændringer til flere andre molekyler i hele cellen, herunder budbringere, der starter nedbrydningen af DNA efter at være aktiveret af caspaserne.
Trin 4:
et andet inaktivt molekyle kaldet BID omdannes til tBID, når de aktiverede caspaser spalter fra den del af BID, der holder molekylet inaktivt.,
efter at bud er omdannet til tBID, flytter tBID til mitokondrier. tBID aktiverer molekylerne BA and og BAK.
aktiveringen af BA and og BAK er de første trin, der deles af både de ydre og indre veje til apoptose.
trin 1-4, der er anført her, er unikke for den ekstrinsiske vej. Men efter at BA.og BAK er aktiveret, er de efterfølgende trin de samme mellem begge veje.
som sådan er trin 3-7 i den indre vej, der er anført nedenfor, også trin 5-9 i den ekstrinsiske vej!,
Intrinsic Path .ay
Trin 1:
den iboende vej til apoptose udløses af stress eller skade på cellen. Typer af stress og skader, der kan føre cellen til apoptose, inkluderer skade på dens DNA, iltmangel og andre belastninger, der forringer en celles evne til at fungere.
som reaktion på disse skader eller belastninger “beslutter” cellen, at dens fortsatte eksistens kan være farlig eller dyr for organismen som helhed. Det aktiverer derefter et sæt proteiner kaldet ” BH3-kun proteiner.,”
Trin 2:
BH3-kun proteiner er en klasse af proteiner, herunder flere pro – og anti-apoptose proteiner. Apoptose kan opmuntres eller modløses, afhængigt af hvilke BH3-kun proteiner aktiveres eller udtrykkes.
Pro-apoptotiske BH3-kun proteiner aktiverer BA.og BAK – de samme proteiner, der aktiveres af tBID, efter at de er skabt gennem den ekstrinsiske vej til apoptose.
Trin 3:
aktiveret BA and og BAK forårsager en tilstand kendt som “MOMP.”MOMP står for” mitokondriel ydre membranpermeabilitet.,”
MOMP betragtes som” point of no return ” for apoptose. Trinene, der fører op til MOMP, kan stoppes i deres spor af inhibitormolekyler, men når MOMP er opnået, vil cellen afslutte dødsprocessen.
MOMP spiller sin nøglerolle i apoptose ved at tillade frigivelse af cytokrom C i cytoplasmaet.
Trin 4:
under normale omstændigheder spiller cytokrom C en nøglerolle i den mitokondrielle elektrontransportkæde. Under MOMP kan cytokrom C imidlertid undslippe mitokondrierne og fungere som et signalmolekyle i cellecytoplasma.,
cytochrom-C i cellecytoplasma beder om dannelsen af det ildevarslende “apoptosom”-et kompleks af proteiner, der udfører det sidste trin til begyndelsen af cellulær nedbrydning.
Trin 5:
apoptosomet, når det først er dannet, forvandler pro-caspase-9 til caspase-9.
ligesom med aktiveringen af caspaser-8 og -10 i den ekstrinsiske vej til apoptose, er caspase-9 i stand til at udløse yderligere ændringer i hele cellen.
Trin 6:
Caspase-9 udfører flere funktioner til fremme af apoptose. Blandt de vigtigste er aktiveringen af caspases-3 og -7.,
Trin 7:
når caspases-3 og -7 er aktiveret, begynder nedbrydningen af cellulære materialer. Caspase-3 kondenserer og nedbryder cellens DNA.
hvornår forekommer apoptose?
apoptose opstår, når en celles eksistens ikke længere er nyttig for organismen. Dette kan forekomme af nogle få grunde.
Hvis en celle er blevet hårdt stresset eller beskadiget, kan den begå apoptose for at forhindre sig i at blive farlig for organismen som helhed. Celler med DNA-skade kan for eksempel blive kræftformede, så det er bedre for dem at begå apoptose, før det kan ske.,
andre cellulære belastninger, såsom iltmangel, kan også få en celle til at “beslutte”, at det er farligt eller dyrt for værten. Celler, der ikke kan fungere korrekt, kan indlede apoptose, ligesom celler, der har oplevet DNA-skade.
i et tredje scenario kan celler begå apoptose, fordi organismen ikke længere har brug for dem på grund af dens naturlige udvikling.
et berømt eksempel er tadpolen, hvis gill -, fin-og haleceller begår apoptose som tadpole-metamorfoser til en frø., Disse strukturer er nødvendige, når haletudsen lever i vand-men bliver dyre og skadelige, når den bevæger sig på tørt land.
Quui.
1. Hvilket af følgende ville du ikke forvente at udløse apoptose?
A. skade på en celles DNA
B. langvarig iltmangel
C. En organisme, der bevæger sig til et nyt trin i sin livscyklus, hvilket gør nogle celler forældede
D. intet af ovenstående
2., Hvilket af følgende kan forekomme, hvis en mutation gjorde apoptose umulig?
A. nervesystemet udvikler sig muligvis ikke korrekt
B. kræft kan blive meget mere sandsynligt
C. Et insekt kan muligvis ikke gennemgå metamorfoser
D. alle ovenstående
3. Hvad er forskellen mellem de ydre og indre veje for apoptose?
A., Den ekstrinsiske vej udløses af et signal uden for cellen, mens den indre vej udløses af begivenheder inde i cellen.
B. Den ekstrinsiske vej har flere trin, fordi signalet skal videresendes fra cellemembranen.
C. Den ekstrinsiske vej aktiverer BAK og Ba., mens den indre vej ikke gør det.
D. A og B