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Physiologie 2

Wachstum

Wachstum

26
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Kartei Details

Karten 26
Sprache Deutsch
Kategorie Biologie
Stufe Universität
Erstellt / Aktualisiert 04.02.2015 / 08.02.2015
Weblink
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Definitionen des Wachstums und dessen "Bestandteile"

  • Wachstum =  anaboler Ansatz  -  kataboler Abbau 
  • Hyperplasie  =   Zunahme der Zellanzahl
  • Hypertrophie =  Zunahme der Zelldurchmesser und Zelllängen 
  • Bildung extrazellulärer Matrix (ECM)

Extrazelluläre Signale (durch Cytokine hauptsächlich)

  • teilen (Mitose, Meiose)
  • differenzieren
  • sterben (Apoptose, Nekrose)

9 Zytokinsignal-Wirkungen

  • Barriere
  • Botenstoffe
  • Differenzierung
  • Eiweißsynthese
  • Entzündung
  • Gefäßneubildung
  • Immunsystem
  • Zellvermehrung 
  • Zellwanderung

Nenne einige Zytokine / Wachstumsfaktoren

  • EGF
  • EPO
  • IGF (Insulin-like growth factor)
  • IL (Interleukin)
  • INF (Inteferon)
  • Steroide

4 Arten der Signalübermittlung

  • endokrin (durch Blut, bspw. Hormone)
  • parakrin (direkte Umgebung)
  • neuronal (durch Neuronkontakt, Neurotransmitter, synaprischer Spalt)
  • kontaktabhängig (membrangebundener Botenstoffen an Rezeptor)

Phasen des Zellzyklus

  • G0:  Teilungsfähige  Zellen  liegen  vor  Beginn  der  Teilungsaktivität  in  der  Ruhephase (G0)  vor.  In  dieser  G0 Phase  übernimmt  die  Zelle  spezifische   Zellfunktionen (= Arbeitszelle).  
  • G0->G1:  Die Aktivierung der Zellen in der G0 Phase und damit zum Übergang in die G1 Phase wird  durch  Kompetenz-Faktoren  (endo-  bzw.  parakrine  Wachstumsfaktoren) ausgelöst und zusätzlich am V-Punkt durch Progressions-Faktoten (überwiegend endokrine Wachstumsfaktoren) ausgelöst; 
  • G1:  In  der  G1 Phase  (=  prä-synthetischen  Phase)  erfolgt  eine  massive Proteinsynthese; u.a. werden auch Enzyme für die nachfolgende S Phase (= DNA Synthese) erforderlich sind; 
  • G1->S:   Proteinsynthese läuft ab bis Restriktionspunkt (Punkt R oder G1 Checkpoint) erreicht   ist. Auch um diesen Punkt zu überwinden und damit in die S-Phase zu gelangen ist eine  weitere  Stimulation  durch  Progressions-Faktoren  erforderlich.  Bleibt  der Stimulus  aus  so  stagniert  der  Zellzyklus  in  der  späten  G1  Phase  in  einer  Art Warteposition (W-  Punkt). Diese Zellen können aber in den nächsten 5-6 Stunden noch  durch  die  Progressions-Faktoren  stimuliert  werden  und  in  die  S-Phase eintreten (= Kontrolle zum Eintritt in die der DNA Synthesephase   wird  durch meist Wachstumsfaktoren reguliert); 
  • S:  Synthesephase In der S-Phase erfolgt die Verdopplung der DNA; 
  • G2->M:  Der  Übergang  von  der  G2-Phase  zur  Mitose  wird  durch  autokrine  Mechanismen gesteuert; 
  • M:  eigentliche Mitose der Zelle;  alles andere gehört zur Interphase

Übersichtlicher Ablauf der Apoptose (6S)

  1. Todessignal
  2. Schrumpfen der Zelle, Kondensation Chromatin
  3. Blebbing der Zellmembran
  4. Fragmentation der DNA
  5. Zerfall der Zelle in membranumschlossene apoptotische Körper
  6. Phagozytose

Detaillierte Apoptose

  • Ursachen
  • Ablauf

  • Bestrahlung, CD95, APO-1, Fas, TNF-R1, CD120a (direkte Caspase-Kaskade)
  • Oxidativer Stress, Parmaka (indirekt, Cytochrom C Freisetzung ⇒ Caspase-Kaskade
  • Caspase-Kaskade: Initiator-Caspasen (2,8,9) ⇒ Effektor-Caspasen (3,6,7) ⇒ Apoptose

Mitoseablauf (5)

  1. Prophase (Chromatin kondensiert zu Chromosomen, Kernhülle zerfällt)
  2. Metaphase (Aufreihung an der Äquatorialplatte)
  3. Anaphase (Teilung der Chromosomenpaare)
  4. Telophase (Teilung der Zellen)
  5. Interphase (Replikation und Proteinsynthese)

Zeichne den Entwicklungsweg des Zellwachstums

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 s.Abb.

Schematischer Ablauf der Zelldifferenzierung, Wachstum und Transport bzw. Stoffwechsel im Leben

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s.u.

Zellbestandteile

  • Bakterie allgemein
  • Moleküle und Untermoleküle

  • 70% Wasser
  • Proteine 15% (AS)
  • Lipide 2% (Fettsäuren)
  • Nukleinsäuren 7% (1 DNA, 6 RNA) (Nukleotide)
  • Polysaccharide 2% (Zucker)
  • Small molecules, Ionen 4 %

Proteinsynthese in der Muskulatur

  • Muskelproteine
    • kontraktile Proteine (Aktin, Myosin)
    • lösliche Proteine (Myoglobin, Enzyme etc.)
  • Bindegewebsproteine
    • Pre-Pro-Kollagen
    • Entwicklung zu Kollagen

Myogenese

mesodermale Stammzelle => Teilung => Myoblasten =>  primäre/sekundäre Myotuben => Myofasern (Typ I / II)

mesodermale Stammzelle => Satellitenzelle  => Anlagerung Myotuben

Protein-Turnover Erklärung

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Anabole stehen katabolen Prozessen gegenüber. Je nachdem erfolgt Netto-Zu- oder Abnahme der Proteinmasse

Protein-Turnover Erklärung

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Anabole stehen katabolen Prozessen gegenüber. Je nachdem erfolgt Netto-Zu- oder Abnahme der Proteinmasse

Regeln zum Proteinmetabolismus

  • kleinere Tiere haben anteilig zum Körpergewicht höheren Protein-Turnover (g/kg) 
  • nahrhaftere Muttermilch bei kleineren Tieren, mehr Protein, Fett und Trockensubstanz enthalten, schnelleres erreichen des Endgewichts

  • Zusammensetzung Nährstoffpool
  • Einsatz für:

  • Futter, Körperdepots
  • Erhaltung, Wachstum, Gravidität, Laktation

Reihenfolge Gewebewachstum

  Gehirn ⇒ Knochen ⇒ Muskel ⇒ Fett 

Allometrische Gleichung 

\(Y = b * x^k\)

  • Y Masse eines spezifischen Muskels
  • b - Konstante
  • x - gesamte Muskelmasse
  • k Wachstumskoeffizent (Verhältnis Y zu x)

k=1 ist demnach Durchschnitt

Faktoren der Wachstumsregulation (Muskel)

endogen: 

  • Genotyp, Geschlecht
  • Regulative Systeme: Hormon-, Nerven-, und Immunsystem
  • Alter

exogen:

  • Ernährung
  • Photoperiode
  • Stress
  • physische Aktivität
  • Manipulation der endogenen regulativen Systeme

Wachstumsrelevante Hormone

  • Insulin und  Glucagon 
  • Hormone der somatotropen Achse [ GH, IGF-1,  IGF-2 ] 
  • Sexualsteroide [ Androgene, Östrogene, Progesteron ] 
  • Schilddrüsenhormone [ T3 und T4 ] 
  • Glucocorticoide 
  • beta-Agonisten 

Effekte von Wachstumshormon (GH) auf die verschiedenen Gewebe und physiologischen Systeme 

Fettgewebe 

  • Gesteigerte Lipolyse 
  • Vermehrte  beta-Oxidation 
  • Zunahme der freien Fettsäuren im Plasma 

 
Proteingewebe 

  • Stimulation der Proteinsynthese 
  • Verringerte Stickstoff Ausscheidung 
  • Verringerter Stickstoff in Blut und Harnstoff 

 
Bindegewebe 

  • gesteigerte Kollagen Synthese 

 
Zellstoffwechsel 

  • Stimulation der Nukleinsäuresynthese 
  • Hemmung der Glukoseaufnahme 

 
Mineralien 

  • gesteigerte Calciumabsorption 
  • vermehrt anorganische Phosphate im Serum  


 
               
 

 
 
 

 

 
 

Regulation des IGF-1 in Gewebezellen

  • Hypothalamus schüttet Somatoliberin (GHRH, aktivierend) oder Somatostatin (hemmend) aus
  • Hypophyse schüttet Wachstumshormon aus
  • Wachstumshormonrezeptor in Gewebezelle und Leberzelle (verbesserte Ernährung) werden gebunden und aktivieren IGF-1 Expression
  • endokrine oder para/autokrine Aktivierung des IGF-1 Rezeptors

Gentransfer zur Förderung von

  • Wachstum
  • Gesundheit
  • Resistenzen
  • Widerstandskraft
  • größere Milchproduktion o. ä.
  • Herstellung rekombinanter Impfstoffe (Schweine-Insulin-Umwandlung, Produktion in Schwein oder Bakteren)

4 Arten der Wachstumsstörung

  • Chondrodystroper Zwerg (X-Chromosom bedingte Störung der Knochenbildung)
  • Hypokalorischer Zwerg (Mangelernährung)
  • Hypophysärer Zwerg (GH-Mangel, GHR-Defekt)
  • Familiärer Zwerg (erbliche Störung)