apoptoza definiție
apoptoza este un proces care apare în multicelular atunci când o celulă intenționat „decide” să moară. Acest lucru se întâmplă adesea pentru binele mai mare al întregului organism, cum ar fi atunci când ADN-ul celulei a devenit deteriorat și poate deveni canceros.apoptoza este denumită moarte celulară „programată”, deoarece se întâmplă din cauza instrucțiunilor biochimice din ADN-ul celulei; acest lucru se opune procesului de” necroză”, când o celulă moare din cauza traumei sau privării exterioare.,ca multe alte procese celulare complexe, apoptoza este declanșată de molecule de semnal care spun celulei că este timpul să se sinucidă celular.cele două tipuri majore de căi de apoptoză sunt „căi intrinseci”, unde o celulă primește un semnal pentru a se distruge de la una dintre propriile gene sau proteine datorită detectării leziunilor ADN; și” căi extrinseci”, unde o celulă primește un semnal pentru a începe apoptoza de la alte celule din organism., Calea extrinsecă poate fi declanșată atunci când organismul recunoaște că o celulă și-a depășit utilitatea sau nu mai este o investiție bună pentru organism.apoptoza joacă un rol în provocarea și prevenirea unor procese medicale importante. La om, apoptoza joacă un rol major în prevenirea cancerului, determinând celulele cu ADN deteriorat să se sinucidă înainte de a deveni canceroase., De asemenea, joacă un rol în atrofia mușchilor, unde organismul decide că nu mai este o idee bună să cheltuiți calorii pentru menținerea celulelor musculare dacă celulele nu sunt utilizate în mod regulat.deoarece apoptoza poate preveni cancerul și deoarece problemele cu apoptoza pot duce la unele boli, apoptoza a fost studiată intens de oamenii de știință încă din anii 1990.
funcția apoptozei
apoptoza este o adaptare evolutivă importantă, deoarece permite organismelor să-și distrugă propriile celule., La prima vedere, asta poate suna ca o idee teribilă. De ce ai distruge o parte din tine?ei bine, poate dacă acea parte din tine ar fi devenit periculoasă pentru restul, ca în cazul celulelor cu ADN deteriorat care ar putea deveni canceroase. Apoptoza este un ucigaș major al celulelor precanceroase, iar persoanele cu mutații care împiedică funcționarea corectă a apoptozei sunt mult mai susceptibile de a face cancer.organismele multicelulare pot dori, de asemenea, să piardă celule care nu mai sunt utile organismului. Vom împărtăși câteva exemple cu adevărat spectaculoase despre momentul în care moartea celulară este un lucru bun mai jos.,
Exemple de Apoptoza
De la Mormoloc de Broasca
Un exemplu spectaculos de acest lucru este găsit în broască mormoloci, care distruge și de a re-absorbi întregul corp structuri în care vor fi supuse transformarea lor în broaște.
celulele din branhiile, aripioarele și coada lui tadpole sunt „spuse” să moară prin semnale de apoptoză pe măsură ce tadpole se maturizează. Materiile prime ale acestor celule dissembled devin materiale de construcție și hrană pentru noile lor membre în creștere.,dezvoltarea sistemului nervos uman în timpul dezvoltării timpurii a sistemului nervos uman, un număr mare de celule mor prin apoptoză. De ce ar fi așa?adevărul este că oamenii de știință nu sunt pe deplin siguri de ce apare atât de multă moarte celulară programată în sistemul nervos în curs de dezvoltare. Unii cred că se datorează faptului că formarea conexiunilor corecte este un proces complex și potențial dificil pentru neuronii tineri; și pentru că eficiența maximă a sistemului nervos este cu siguranță în interesul organismului.,nervii necesită cantități uriașe de energie pentru a funcționa – de fapt, sistemul nervos consumă aproximativ 20-25% din toate caloriile consumate în corpul uman!
neuronii trebuie, de asemenea, să-și găsească drumul către ținte foarte precise. La începutul dezvoltării, neuronii cresc de la „părinții” celulelor stem care se divid furios și urmează semnalele chimice pentru a încerca să găsească celulele țintă corecte cu care să se conecteze. Conexiunile trebuie să se formeze între creier și piele, între creier și mușchi, între neuronii din creier și celulele tijei și conului din retină etc..,pentru a crea această direcționare incredibil de complexă, sistemul nervos în curs de dezvoltare crește pur și simplu prea multe celule. Cele care se conectează eficient cu țintele corecte sunt utilizate frecvent și sunt păstrate. Dar cei care nu fac contact eficient și nu sunt utilizate frecvent mor departe de apoptoza.este posibil ca această teorie despre motivul pentru care neuronii mor în timpul dezvoltării să fie corectă; este posibil, de asemenea, ca oamenii de știință să facă descoperiri importante la care nu am visat încă, care vor explica de ce există atât de multă apoptoză în sistemul nervos în curs de dezvoltare., Mai multe cercetări sunt cu siguranță necesare!în timpul dezvoltării embrionare, picioarele șoarecilor încep ca niște lucruri plate, în formă de lopată. Pe măsură ce dezvoltarea continuă, picioarele se separă în cinci degete distincte prin procesul de – ați ghicit-apoptoză! Celulele care leagă degetele de la picioare mor pentru a crea decalaje distincte între ele.acesta este un exemplu al modului în care moartea celulară programată poate fi utilizată pentru a modela structuri utile și pentru a crea caracteristici utile, pe lângă eliminarea celor care nu sunt necesare.,o funcție primară a apoptozei este distrugerea celulelor periculoase pentru restul organismului. Un motiv comun pentru apoptoză este atunci când o celulă recunoaște că ADN-ul său a fost grav deteriorat. În aceste cazuri, deteriorarea ADN-ului declanșează căi de apoptoză, asigurându-se că celula nu poate deveni un cancer malign.cu toate acestea, în mod clar acest proces eșuează uneori. Toate cazurile de cancer sunt, probabil, cazuri în care o celulă deteriorată nu a comis apoptoză, ci a continuat să facă mai mult de la sine.,apoptoza poate fi incapabilă să apară dacă genele esențiale necesare pentru aceasta se numără printre cele care sunt deteriorate. Cu toate acestea, unii medici și oameni de știință au studiat intens apoptoza în speranța că ar putea învăța să o declanșeze în mod specific în celulele canceroase folosind medicamente noi sau alte terapii.ca și în cazul tuturor medicamentelor concepute pentru a ucide celulele canceroase, provocarea cu medicamente concepute pentru a induce apoptoza este de a se asigura că aceste medicamente afectează numai celulele canceroase. Un medicament care determină celulele sănătoase, precum și cele canceroase să comită moartea celulară programată ar putea fi foarte periculos.,de asemenea, imaginea poate să nu fie la fel de simplă ca „cancerul apare atunci când apoptoza eșuează.”Cercetările au sugerat că unele tipuri de cancer pot apărea în populațiile de celule în care apoptoza apare mai ușor decât ar trebui; eventual, aceste celule au fost forțate să „învețe” să ignore semnalele de apoptoză supra-entuziaste și, ulterior, să nu comită apoptoză chiar și atunci când au suferit daune grave.,alte cercetări au arătat că celulele canceroase care mor din cauza efectelor medicamentelor mor adesea prin apoptoză-sugerând că cancerele care sunt în special rezistente la apoptoză pot fi, de asemenea, rezistente în special la tratament.este nevoie de mult mai multe cercetări pe tema tratamentului cancerului, iar înțelegerea căilor de apoptoză este o cale extrem de promițătoare pentru a face noi descoperiri!există două tipuri majore de căi de apoptoză, fiecare dintre acestea ilustrând un punct important despre modul în care apoptoza este declanșată și de ce este utilă.,ambele căi majore sunt ilustrate în graficul de mai jos. Pașii sunt discutate mai în detaliu în următoarele liste:
Extrinsecă
În „extrinseci” calea spre apoptoza, un semnal este primit din afara celulei instruindu-l să comită moarte celulară programată. Acest lucru poate apărea dacă celula nu mai este necesară sau dacă este bolnavă.,
la fel Ca multe căi pentru a aduce schimbări complexe într-o celulă, calea extrinsecă a apoptozei implică mai multe etape, fiecare dintre care pot fi „stimulată” sau „subexprimate” prin expresia genelor sau prin alte molecule:
Pasul 1:
la fel Ca majoritatea de semnalizare între celule, extrinsecă a apoptozei începe cu un semnal de molecule de legare la un receptor de pe partea exterioară a membranei celulare.două tipuri comune de mesageri chimici care declanșează calea extrinsecă spre apoptoză sunt FAS și TRAIL., Aceste molecule pot fi excretate de celulele vecine dacă o celulă este deteriorată sau nu mai este necesară.receptorii care se leagă de FAS și TRAIL sunt numiți „FASR” pentru „receptorul FAS” sau „TRAILR” pentru „receptorul TRAIL.ca și în cazul majorității proteinelor receptorilor, atunci când FASR și TRAILR se întâlnesc cu molecula lor de semnal – uneori numită „ligand” – se leagă de ea.procesul de legare determină modificări ale domeniului intracelular al receptorului.
Pasul 2:
ca răspuns la modificările din domeniul intracelular al TRAILR sau FASR, se modifică și o proteină din interiorul celulei numită FADD.,
numele lui FADD este fie amuzant, fie terifiant: reprezintă proteina „domeniului morții asociate FAS”.odată ce FADD a fost activat prin modificări ale receptorului, acesta interacționează cu două proteine suplimentare, care continuă să înceapă procesul de moarte celulară.Pasul 3: Pro-caspaza-8 și pro-caspaza-10 sunt proteine inactive până când interacționează cu un FADD activat. Dar dacă două dintre aceste molecule întâlnesc un FADD activat, părțile proteinelor care le mențin inactive sunt „scindate” sau „tăiate”.,pro-caspazele devin apoi caspaza-8 și caspaza-10 – care au fost denumite romantic de oamenii de știință drept „începutul sfârșitului” datorită rolului lor în începerea apoptozei.caspazele-8 și -10 se dispersează prin citoplasmă și declanșează modificări la alte câteva molecule din întreaga celulă, inclusiv mesageri care încep defalcarea ADN-ului după ce au fost activate de caspaze.
Pasul 4:
o altă moleculă inactivă numită BID este transformată în tBID atunci când caspazele activate scindează partea din BID care menține molecula inactivă.,după ce BID este transformat în tBID, tBID se deplasează la mitocondrii. tBID activează moleculele BAX și BAK.activarea BAX și BAK sunt primii pași împărțiți atât de căile extrinseci, cât și de cele intrinseci către apoptoză.pașii 1-4 enumerați aici sunt unici pentru calea extrinsecă. Dar după ce BAX și BAK sunt activate, pașii următori sunt aceiași între ambele căi.ca atare, pașii 3-7 ai căii intrinseci, enumerați mai jos, sunt, de asemenea, pașii 5-9 ai căii extrinseci!,
calea intrinsecă
Pasul 1:
calea intrinsecă către apoptoză este declanșată de stres sau de deteriorarea celulei. Tipurile de stres și daune care pot duce celula la apoptoză includ deteriorarea ADN-ului său, privarea de oxigen și alte stresuri care afectează capacitatea unei celule de a funcționa.ca răspuns la aceste daune sau stres, celula „decide” că existența sa continuă ar putea fi periculoasă sau costisitoare pentru organism ca un întreg. Apoi activează un set de proteine numite „proteine numai BH3.,”
Pasul 2:
proteinele numai BH3 sunt o clasă de proteine care include mai multe proteine pro – și anti-apoptoză. Apoptoza poate fi încurajată sau descurajată, în funcție de care proteine numai BH3 sunt activate sau exprimate.proteinele Pro-apoptotice BH3 activează BAX și BAK-aceleași proteine care sunt activate de tBID după ce sunt create prin calea extrinsecă spre apoptoză.
Pasul 3:
BAX activat și BAK provoca o afecțiune cunoscută sub numele de ” MOMP.”MOMP înseamnă” permeabilitatea membranei exterioare mitocondriale.,MOMP este considerat „punctul fără întoarcere” pentru apoptoză. Pașii care duc la MOMP pot fi opriți pe urmele lor de molecule de inhibitor, dar odată ce MOMP a fost atins, celula va finaliza procesul de deces.MOMP joacă rolul său cheie în apoptoză, permițând eliberarea citocromului C în citoplasmă.în condiții normale, citocromul C joacă un rol cheie în lanțul de transport al electronilor mitocondriali. Cu toate acestea, în timpul MOMP, citocromul C poate scăpa de mitocondrii și poate acționa ca o moleculă de semnalizare în citoplasma celulară.,citocromul-C în citoplasma celulară determină formarea „apoptozomului” care sună amenințător-un complex de proteine care efectuează ultimul pas spre începutul defalcării celulare.pasul 5: apoptozomul, odată format, transformă pro-caspaza-9 în caspază-9.la fel ca și în cazul activării caspazelor-8 și -10 în calea extrinsecă spre apoptoză, caspaza-9 este capabilă să declanșeze modificări suplimentare în întreaga celulă.pasul 6: caspaza-9 îndeplinește mai multe funcții pentru a promova apoptoza. Printre cele mai importante se numără activarea caspazelor-3 și -7.,
Pasul 7:
Odată activat, caspazele-3 și -7 încep defalcarea materialelor celulare. Caspaza – 3 condensează și descompune ADN-ul celulei.
când apare apoptoza?apoptoza apare atunci când existența unei celule nu mai este utilă organismului. Acest lucru poate apărea din câteva motive.dacă o celulă a devenit grav stresată sau deteriorată, ea poate comite apoptoză pentru a preveni ca ea însăși să devină periculoasă pentru organism în ansamblu. Celulele cu leziuni ale ADN-ului, de exemplu, pot deveni canceroase, deci este mai bine pentru ei să comită apoptoză înainte ca acest lucru să se întâmple.,alte tensiuni celulare, cum ar fi privarea de oxigen, pot determina, de asemenea, o celulă să „decidă” că este periculoasă sau costisitoare pentru gazdă. Celulele care nu pot funcționa corect pot iniția apoptoza, la fel ca celulele care au suferit leziuni ale ADN-ului.într-un al treilea scenariu, celulele pot comite apoptoză, deoarece organismul nu mai are nevoie de ele datorită dezvoltării sale naturale.un exemplu celebru este cel al mormolocului, ale cărui celule branhiale, aripioare și coadă comit apoptoza pe măsură ce mormolocul se metamorfozează într-o broască., Aceste structuri sunt necesare atunci când mormolocul trăiește în apă – dar devin costisitoare și dăunătoare atunci când se deplasează pe uscat.
test
1. Care dintre următoarele nu v-ați aștepta să declanșeze apoptoza?
A. deteriorarea ADN-ului unei celule
B. privarea de oxigen pe termen lung
C. Un organism care se deplasează într-o nouă etapă a ciclului său de viață, făcând unele celule învechite
D. niciuna dintre cele de mai sus
2., Care dintre următoarele ar putea apărea dacă o mutație a făcut apoptoza imposibilă?
A. sistemul nervos s-ar putea să nu se dezvolte în mod corespunzător
B. cancerul ar putea deveni mult mai probabil
C. o insectă ar putea să nu poată suferi metamorfoze
D. toate cele de mai sus
3. Care este diferența dintre căile extrinseci și intrinseci ale apoptozei?
A., Calea extrinsecă este declanșată de un semnal din afara celulei, în timp ce calea intrinsecă este declanșată de evenimente din interiorul celulei.
B. calea extrinsecă are mai mulți pași, deoarece semnalul trebuie transmis din membrana celulară.
C. calea extrinsecă activează BAK și BAX, în timp ce calea intrinsecă nu.
D. A și B