Zellbiologie - Rezeptoren und Signaltransduktion

Question 1

Was sind Rezeptoren?

Answer 1

Rezeptoren sind physiologische Angriffspunkte für körpereigene Stoffe wie Neurotransmitter und Hormone, sowie für Pharmaka. Sie sind Makromoleküle, an die diese Stoffe binden und eine zelluläre Wirkung vermitteln

Question 2

Wie wirken Pharmaka an Rezeptoren?

Answer 2

Pharmaka wirken an Rezeptoren als Stimulatoren (Agonisten) oder Inhibitoren (Antagonisten), indem sie die Rezeptoraktivität entweder verstärken oder blockieren

Question 3

In welche 3 Haupttypen werden Rezeptoren unterteilt?

Answer 3

1. intrazelluläre Rezeptoren
2. Rezeptoren der Plasmamembran

Question 4

Welche Arten von Rezeptoren gibt es innerhalb der Rezeptoren der Plasmamembran?

Answer 4

1. Rezeptoren mit Enzymaktivität
2. Ionenkanalrezeptoren
3. G-Protein gekoppelte Rezeptoren

Question 5

Was ist der Unterschied zwischen Agonisten und Antagonisten?

Answer 5

Agonisten sind Stoffe, die die Rezeptoraktivität stimulieren und eine zelluläre Reaktion hervorrufen, während Antagonisten die Rezeptoraktivität hemmen und somit die Wirkung des Agonisten blockieren

Question 6

Was ist Signaltransduktion?

Answer 6

Signaltransduktion ist der Prozess, durch den Zellen auf äußere Reize reagieren, diese umwandeln und ins Zellinnere weiterleiten

Question 7

Was passiert, wenn ein Signalmolekül an einen Rezeptor bindet?

Answer 7

Die Bindung des Signalmoleküls an den Rezeptor verändert dessen dreidimensional Struktur und macht das aktive Zentrum des Rezeptors zugänglich

Question 8

Wie wird eine zelluläre Veränderung durch Signaltransduktion eingeleitet?

Answer 8

Der aktivierte Rezeptor aktiviert einen Signaltransduktionsweg, der die zelluläre Veränderung in Gang setzt

Question 9

Welche Arten von Effekten kann Signaltransduktion hervorrufen?

Answer 9

Signaltransduktion kann kurzfristige Effekte wie Enzymaktivierung und Zellbewegung, sowie langfristige Effekte wie eine geänderte Transkription der DNA hervorrufen

Question 10

Was ist der Unterschied zwischen der Bindung an einen Rezeptor und der Auslösung eines Signals?

Answer 10

Ein Beispiel ist Koffein und Adenin: Beide binden durch ähnliche Struktur an denselben Rezeptor, aber nur Adenosin löst eine Signalübertragung aus

Question 11

Wie wirkt der Corticosteroidrezeptor?

Answer 11

Glucocorticoide binden an den Corticosteroidrezeptor, der dann in den Zellkern gelangt und die Transkription von Genabschnitten beeinflusst, die Proteine mit anti-inflammatorischer Wirkung produzieren

Question 12

Was passiert, wenn ein anderer Transkriptionsfaktor an den Costicosteroidrezeptor bindet?

Answer 12

Wenn ein anderer Transkriptionsfaktor an den Rezeptor bindet, wird die Transkription anderer Genabschnitte verhindert, die normalerweise pro-inflammatorische Gene exprimieren würden

Question 13

Wo befinden sich intrazelluläre Rezeptoren?

Answer 13

Intrazelluläre Rezeptoren befinden sich im Zytoplasma oder im Zellkern

Question 14

Welche Liganden binden an intrazelluläre Rezeptoren?

Answer 14

• Steroidhormone (Glucocorticoide, Estrogen, Androgen)
• Retinoide
• Schilddrüsenhormone

Question 15

Was passiert, wenn ein Ligand an einen intrazellulären Rezeptor bindet?

Answer 15

Es bildet sich ein Ligand-Rezeptor-Komplex, der die Genexpression verändert

Question 16

Was ist die Ligandenbindungsdomäne?

Answer 16

Die Ligandenbindungsdomäne ist der spezielle Bereich des Rezeptors, an den die Liganden binden, um den Rezeptor zu aktivieren

Question 17

Was ist die Effektordomäne bei intrazellulären Rezeptoren?

Answer 17

Die Effektordomäne ist der Teil des Rezeptors, der an die DNA bindet. Sie bindet an spezifische Anschnitte der DNA und aktiviert die Genexpression

Question 18

Was bewirkt der Ligand-Rezeptor-Komplex an der DNA?

Answer 18

Es bindet an spezifische Abschnitte der DNA, was zu einer geänderten Genexpression führt und die Transkription bestimmter Gene auslöst

Question 19

Was sind Rezeptoren der Plasmamembran?

Answer 19

Es sind Rezeptoren mit Enzymaktivität - mit Tyrosinkinase-Eigenschaft

Question 20

Welche Arten von Rezeptoren der Plasmamembran gibt es?

Answer 20

• Rezeptoren mit Tyrosinkinase-Aktivität (Bsp.: Insulinrezeptoren)
• Rezeptoren mit assoziierten Tyrosinkinasen (Bsp.: Zytokinrezeptoren)
• Rezeptoren mit Guanylatcyclase-Aktivität
• Rezeptoren mit Serin/Threoninkinasen

Question 21

Wie ist der Aufbau eines Rezeptors mit Enzymaktivität?

Answer 21

Der Rezeptor besteht aus einer extrazellulären Ligandenbindungsdomäne, einer Plasmamembrandomäne und einer intrazellulären Effektordomäne

Question 22

Was passiert bei der Ligandenbindung an einen Rezeptor mit Enzymaktivität?

Answer 22

Die Ligandenbindung führt zur Dimerisierung des Rezeptors, wodurch 2 Rezeptormoleküle in unmittelbare Nähe kommen und dadurch Signalprozesse wie Wachstum Differenzierung angestoßen werden

Question 23

Was passiert nach der Insulinbindung an den Insulinrezeptor?

Answer 23

Es kommt zur Dimerisierung der Rezeptoren, Aktivierung der Tyrosinkinase und Phosphorylierung von Tyrosinresten. Dies trägt zur Steuerung des Zellwachstums und der Zelldifferenzierung bei

Question 24

Was ist Crossphosphorylierung und was bewirkt sie?

Answer 24

Crossphosphorylierung ist die Phosphorylierung des Rezeptors am gegenüberliegenden Ende, was dazu führt, dass andere Proteine, wie z.B. der Glukosetransporter, phosphoryliert und aktiviert werden, um Glukose aus der Zellumgebung aufzunehmen

Question 25

Was passiert bei der Aktivierung von Wachstumsfaktorrezeptoren?

Answer 25

Die Aktivierung von Wachstumsfaktorrezeptoren führt zu einer kaskadenartigen Signalverstärkung, bei der das Signal amplifiziert und verstärkt wird, was zu einer stärkeren zellulären Antwort führt

Question 26

Welche therapeutischen Anwendungen gibt es für Rezeptoren mit Enzymaktivität?

Answer 26

• Insulinrezeptor: Behandlung von Diabetes
• Erythropoietin-Rezeptor: Therapie der Anämie
• ANF-Rezeptor: Behandlung der Herzinsuffizienz

Question 27

In welchen Typen können Ionenkanalrezeptoren unterteilt werden?

Answer 27

Ionenkanalrezeptoren können nach ihrer Selektivität in Na+, K+, Ca2+ und Cl- Kanäle unterteilt werden

Question 28

Was ist die treibende Kraft für die Ionenbewegung in Ionenkanälen?

Answer 28

Der Konzentrationsgradient zwischen dem Extrazellularraum und dem Intrazellularraum

Question 29

Welche Konzentrationen herrschen für die Ionen Na+, K+ und Ca2+ im Extrazellularraum und Intrazellularraum?

Answer 29

• Natrium (Na+): höher im Extrazellularraum als im Intrazellularraum
• Kalium (K+): höher im Intrazellularraum als im Extrazellularraum
• Calcium (Ca2+): höher im Extrazellularraum als im Intrazellularraum

Question 30

Welche Faktoren beeinflussen das Ausmaß des Ionenfllusses durch Ionenkanäle?

Answer 30

Das Ausmaß des Ionenflusses hängt ab von:
- Konzentrationsgradienten
- Zahl der geöffneten Kanäle
- Öffnungsdauer
- Permeabilität

Question 31

Wie ist der Aufbau eines ligandenaktivierten Ionenkanals?

Answer 31

Es besteht aus 5 Untereinheiten, die jeweils aus 4 Transmembrandomänen bestehen. Diese sind miteinander verbunden und bilden eine Pore, die es Ionen ermöglicht, hindurchzufließen

Question 32

Was ist die Funktion der extrazellulären Ligandenbindungsdomäne in einem ligandenaktivierten Ionenkanal?

Answer 32

Die extrazelluläre Ligandenbindungsdomäne ermögliht die Bindung des Liganden, wodurch der Ionenkanal geöffnet wird und Ionen hindurchfließen können

Question 33

Was passiert beim Azetycholinrezeptor, wenn der Ligand bindet?

Answer 33

Beim Azetylcholinrezeptor führt die Ligandenbindung zur Öffnung des Kanals, wodurch Natriumionen in die Zelle einströmen können

Question 34

Was sind die Hauptmerkmale von G-Protein gekoppelten Rezeptoren (7-Helix-Rezeptoren)?

Answer 34

G-Protein gekoppelte Rezeptoren besitzen 7 Transmembransegmente, eine extrazelluläre Ligandenbindungsdommäne und eine intrazelluläre Effektordomäne, die mit einem G-Protein interagiert

Question 35

Was passiert nach der Bindung eines Liganden an einen G-Protein gekoppelten Rezeptor?

Answer 35

Die Ligandenbindung führt zu einer Konformationsänderung des Rezeptors, wodurch das G-Protein aktiviert wird

Question 36

Wie funktioniert die Aktivierung eines G-Proteins?

Answer 36

1. Im Ruhezustand ist GDP an der Alpha-Untereinheit gebunden
2. Nach Ligandenbindung wird GDDP durch GTP ersetzt
3. Die aktivierte Alpha-Untereinheit interagiert mit Zielproteinen und die Beta-Gamma-Untereinheit kann Ionenkanäle beeinflussen
4. Die GTP-Spaltung zu GDP beendet den Prozess und das System kehrt in den Ausgangszustand zurück

Question 37

Welche G-Protein gekoppelte Enzyme bilden Second Messenger und welche Moleküle erzeugen sie?

Answer 37

• Adenylatcyclase erzeugt cAMP
• Guanylatcyclase erzeugt cGMP
• Phospholipase erzeugt IP3 und DAG aus PIP2

Question 38

Was passiert im IP3/DAG Signalweg und welche Bedeutung hat er?

Answer 38

• Die Phospholipase C wird aktiviert, was IP33 und DAG bildet
• IP3 führt zur Freisetzung von Calcium aus dem ER, was für die Muskelfunktion wichtig ist

Question 39

Wie funktioniert der cAMP vermittelt Signaltransduktionsweg im Geruchssinn?

Answer 39

• Geruchsmoleküle aktivieren den Geruchsrezeptor, der Adenylatcyclase aktiviert, wodurch cAMP gebildet wird
• cAMP öffnet einen Ionenkanal und Natrium- sowie Calcium-Ionen strömen ein, was zur Weiterleitung der Information an das Gehirn führt

Question 39

Welche Rolle spielt NO als Botenstoff im Körper?

Answer 39

• NO wird als Second Messenger zwischen Acetylcholin und der glatten Muskulatur verwendet
• Es wird aus Arginin gebildet und aktiviert Guanylatcyclase, die die Bildung von cGMP stimuliert, was zur Entspannung der Muskulatur führt