Arbeitsblatt: Zelldifferenzierung_Stammzellen

Name: Kopie von: Zelldifferenzierung mit Übungen 07.11.2021 Zelldifferenzierung: Wie Alleskönner zu Spezialisten werden 1 Lies den Text. Verwende deinen Marker sparsam! annagomer • • • • Schau dir die Zeichnung rechts genau an. Mache Dir Notizen für deinen Vortrag. Unterstreiche neue Wörter. Mache die Wörter- Übung im Anschluss. Als Differenzierung (von lat. differre sich unterscheiden) wird in der Entwicklungsbiologie die Entwicklung von Zellen oder Geweben von einem weniger spezialisierten in einen stärker spezialisierten Zustand bezeichnet. Die Differenzierung ist zusammen mit der Zellteilung verantwortlich dafür, einem mehrzelligen Lebewesen seine Form zu verleihen. Differenzierungsprozesse treten einerseits bei der individuellen Entwicklung eines vielzelligen Organismus auf, der sich aus einer befruchteten Eizelle ( Zygote) zu einem komplexen Gebilde mit vielen verschiedenen Zelltypen und Gewebetypen entwickelt. Auch in ausgewachsenen Individuen spielen Differenzierungsprozesse wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der Körperfunktionen. Bei Lebewesen mit sexueller Fortpflanzung beginnt die Entwicklung mit einer einzigen Zelle, der befruchteten Eizelle (Zygote), welche alle Zelltypen des vollständigen Organismus hervorbringen kann. Diese Eigenschaft wird als „Totipotenz bezeichnet (von lat. totus alles und potentia Macht, Fähigkeit). Durch Zellteilung gehen aus dieser mehrere Tochterzellen hervor, die sich auf verschiedene Rollen spezialisieren. Insbesondere bei Tieren geht dieser Vorgang mit der sogenannten Determination einher. Das bedeutet, dass die eingeschlagene Richtung der Spezialisierung auf nachfolgende Zellgenerationen weitergegeben wird. Eine determinierte Zelle behält damit ihr Entwicklungsprogramm auch dann bei, wenn sie zum Beispiel an einen anderen Ort innerhalb des Organismus verpflanzt wird. Hierdurch schränkt sich die Potenz der Zelllinie immer weiter ein, von pluripotenten embryonalen Stammzellen (von lat. pluriens – mehrfach), welche alle Zelltypen des Embryos hervorbringen können, über unipotente Körperstammzellen welche nur die Zelltypen eines bestimmten Gewebes hervorbringen können, bis zu fest und endgültig differenzierten Körperzellen. Diese verlieren meist die Teilungsfähigkeit und haben häufig nur eine begrenzte Lebensdauer. Allerdings können Zellen unter bestimmten Umständen ihre Differenzierung verlieren. Diese Prozesse spielen zum Beispiel bei der Wundheilung und der Entstehung von Krebs eine Rolle. Seite 1/4 Name: Kopie von: Zelldifferenzierung mit Übungen 07.11.2021 annagomer Schon in einem sehr frühen Stadium werden neu gebildete Zellen auf ihre künftige Aufgabe festgelegt. Die ersten Zellen des Embryos sind noch totipotent ( total, potentzu allem fähig). Doch nach und nach spezialisieren sich diese ersten Zellen für verschiedene Aufgaben im Organismus. Während dieser Differenzierungsphase wird die Zelle durch strukturelle und funktionelle Spezialisierung auf ihre künftigen Aufgaben vorbereitet und mit den dafür erforderlichen Strukturen ausgestattet. Dabei bleiben alle Erbanlagen (Gene) zwar erhalten, aber nur bestimmte Gene werden abgelesen. Bei der Differenzierung kann es zu großen Unterschieden in der Gestalt, der Größe und im inneren Bau der Zellen kommen. Die Differenzierung ist ein genetisch gesteuerter Vorgang. Während eine totipotente Zelle (embryonale Zelle) noch zu jedem beliebigen Zelltyp ausdifferenzieren kann, sind die Zellen des Dauergewebes von festgelegter Struktur und Funktion. Nur in Ausnahmefällen (z. B. Krebs) können sie ihre Totipotenz wiedererlangen. Aber auch in einem erwachsenen Lebewesen sind nicht alle Zellen ausdifferenziert. Immer sorgen teilungsfähige Zellen in bestimmten Organen für Nachschub an Dauerzellen. Zellen der Pflanzenwurzeln oder Stammzellen im Knochenmark oder in der Haut bei Säugern sind Beispiele dafür. Aus der Differenzierung hervorgegangene Zellverbände, bestehend aus Zellen gleicher Gestalt und Funktion, werden als Gewebe bezeichnet. Aus den Bildungsgeweben gehen so Dauergewebe hervor, die ihre Funktionen über sehr unterschiedlich lange Zeiträume erfüllen können. Mehrere Gewebetypen bilden zusammen eine Funktionseinheit, die man Organ nennt. Innerhalb eines Organs bilden sich dabei ganz charakteristische Muster von Geweben heraus. Am Aufbau und den Funktionen eines Organs beteiligen sich mehrere Gewebetypen. Nahezu 200 verschiedene Zelltypen lassen sich zum Beispiel beim Menschen unterscheiden. Stammzelle Seite 2/4 Name: Kopie von: Zelldifferenzierung mit Übungen 2 Mache dir hier Notizen für Deinen Vortrag! 3 Ordne zu! pluri(ens) Potentia Funktion Determination Zygote annagomer differre uno, uni totus, total 4 07.11.2021 alles viel Können, Fähigkeit unterscheiden befruchtete Eizelle Festlegung Aufgabe ein, eine Bewerte deine Arbeitsleistung. sehr gut gut nicht so gut Qualität Selbstständigkeit Tempo Motivation Seite 3/4 Name: 1 Kopie von: Zelldifferenzierung mit Übungen 07.11.2021 Lies den Text. • Unterstreiche neue Wörter. Kläre sie. • Mache Dir Notizen für deinen Vortrag. • Beschreibe mit den Informationen aus dem Text, was unipotente Stammzellen können. 2 Gezüchtete Haut rettet Siebenjährigen. Erstmals haben Stammzellforscher großflächig gezüchtete Haut verpflanzt und so eine lebensbedrohliche Krankheit therapiert. Ein Einzelfall. Doch die Methode hat Zukunft. 5 10 annagomer 15 20 25 30 Sie heißen Schmetterlingskinder und ihre Krankheit ist selten, aber grausam. Wer an Epidermolysis bullosa leidet, hat extrem empfindliche Haut, zerbrechlich wie die Flügel eines Schmetterlings. Kleinste Verletzungen führen zu Blasen. Daraus können sich je nach Schwere der Krankheit Wunden und sogar Tumore entwickeln. Es gibt zehn verschiedene Typen, die mal milder, mal schwerer verlaufen, und keine Heilung. In manchen Fällen führt die Krankheit zum Tod. Sie sitzt in den Genen, ist schon da, wenn die Kinder zur Welt kommen. Ansteckend ist sie nicht. Forschern der Universität Bochum ist es nun gelungen, die Leiden eines schwer kranken Epidermolysis-bullosa-Patienten zu lindern. Mit aus Stammzellen gezüchteter Haut. Der Therapieerfolg ist noch ein Einzelfall, die Behandlung war mit großen Risiken verbunden. Die Ergebnisse sind trotzdem beeindruckend. Die Ärzte hatten den Eltern des Jungen die Therapie vorgeschlagen, nachdem der Siebenjährige mit schweren Symptomen in die Klinik gekommen war. 60 Prozent seiner Hautoberfläche war wund, von Bakterien infiziert und löste sich ab. Dadurch hatte er sehr hohes Fieber und die lebensgefährliche Blutvergiftung. Der Zustand des Kindes verschlechterte sich. Den Ärzten blieb nur noch auf den Tod des Patienten zu warten oder die riskante Verpflanzung gezüchteter Haut. Viele Operationen und ernste Risiken. Sie schnitten aus einem noch gesunden Hautteil ein etwa vier Quadratzentimeter großes Stück heraus. Anschließend züchteten sie aus der Haut- Probe (mit den Stammzellen) genug gesunde Haut, um die Wunden des Jungen abzudecken. Das erforderte noch einmal mehrere Operationen. Ein weiteres Risiko bestand darin, dass der Körper des kranken Jungen die neue Haut als fremd hätte erkennen und abstoßen können. Auch 21 Monate nach dem Eingriff ist das nicht geschehen. Noch dazu funktionierte in der neuen Haut die Zellteilung: Sie erneuerte sich über den Verlauf eines jeden Monats – wie bei Gesunden auch. Zwei Jahre nach dem Eingriff bildeten sich noch immer keine neuen Blasen. Die Haut hielt Verletzungen aus und heilte normal ab. Der Junge geht inzwischen zur Schule und macht Sport, was vorher aufgrund der Verletzungsgefahr undenkbar gewesen wäre. von Saskia Gerhard, Zeit vom 8. November 2017 Seite 4/4