Zelldifferenzierung [Stammzellen, totipotent, pluripotent, unipotent) - [Biologie, Oberstufe]
TeacherToby
https://www.youtube.com/watch?v=T5mbgcDJHwU

Transkript (automatisch erstellt)

0:01 [musik] In diesem Video werden wir uns mit der Zelldifferenzierung beschäftigen, einem
0:12 Vorgang, bei dem sich aus ursprünglich identischen Zellen sehr unterschiedliche Zelltypen differenzieren bzw.
0:18 entwickeln. Welche Zellen sind es, die in der Lage sind, sich zu unterschiedlichen Zelltypen zu
0:24 differenzieren? Und welche verschiedenen Zelltypen gibt es überhaupt und welche Funktionen erfüllen Sie?
0:30 Die Zellen von uns Menschen sowie auch die von anderen Wirbeltieren sehen keinesfalls alle gleich aus. Im
0:36 Gegenteil, je nachdem, wo wir uns im menschlichen Körper die Zellstruktur von Gewebe angucken, fällt auf, wie
0:42 unterschiedlich diese Zellen in ihrem Aufbau sind. Wie ihr gleich noch sehen werdet, die Struktur einer Zelle ist eng
0:49 an ihre Funktion geknüpft. Oder anders formuliert, der ganz bestimmte Aufbau einer Zelle ermöglicht überhaupt erst
0:56 ihre Funktion. [musik] Schauen wir uns die spezialisierten Zelltypen und ihre Funktionen mal
1:01 genauer an. Muskelzellen sind die Motoren unseres Körpers. Eine Muskelzelle ist in der Lage zu
1:07 kontrahieren, sich zusammenzuziehen. Egal, ob ihr mit einer Handel trainiert oder einfach nur aus einem Glas trinkt.
1:14 Bei beiden Vorgängen ziehen sich die Zellen der quergestreiften Skelettmuskulatur zusammen und verkürzen
1:20 sich. Dadurch ermöglichen sie Bewegung und Kraft. Skelettmuskelzellen, die auch als Muskelfasern bezeichnet werden, sind
1:29 nicht nur lang gestreckt, sie sind auch voll gepackt mit sogenannten Myiofibrillen. Dünnen Fasern aus
1:35 spezialisierten Proteinen, unter anderem Aktin und Myosin, die für die Kontraktion verantwortlich sind. Immer
1:42 dann, wenn ihr mit einer Hantel euren Arm beugt und den Bizeps anspannt, gleiten die Aktinfilamente über die
1:50 Myosinfilamente, wodurch sich das Sakomer, die funktionelle Einheit einer Myophilbrille
1:56 verkürzt und der Muskel zusammenzieht. Genau die gegenteilige Bewegung der Aktinfilamente sorgt wiederum dafür,
2:04 dass sich die Muskelzellen auch wieder entspannen. Ihr seht also, der ganz spezifische Aufbau der Muskelzelle
2:10 ermöglicht also ihre Funktion, sich zu kontrahieren und wieder zu entspannen. An dieser Stelle sei erwähnt, dass es
2:16 neben der quergestreiften Skelettmuskulatur auch glatte Muskulatur, die z.B. Organwände
2:21 auskleidet und die Herzmuskulatur gibt. All diese Zelltypen sind dazu befähigt, sich zu kontrahieren. Wie wichtig, dass
2:29 sich unsere Herzmuskulatur kontrahiert und somit den Herzschlag ermöglicht. Ein weiterer Zelltyp sind Nervenzellen, auch
2:37 Neurone genannt. Nervenzellen sind die Informationsüberträger im Körper. Euer Gehirn ist in der Lage
2:44 in Sekunden schnelle die Informationen dieses Videos zu verarbeiten, sodass ihr euch theoretisch noch währenddessen
2:50 Notizen machen könnt. Betrachten wir uns die Nervenzellen in unserem Gehirn, fällt ihr länglicher Aufbau auf. Die
2:57 Struktur einer Nervenzelle mit einer Vielzahl an Dendriten ausgestattet zu sein, ermöglicht ihr, dass sie mit einer
3:04 Vielzahl weiterer Nervenzellen in Kontakt treten kann und damit auch sehr effektiv Informationen von diesen
3:09 aufnehmen kann. Denn durch die vielen Verzweigungen der Dendriten wird die Oberfläche in diesem Bereich der
3:15 Nervenzelle um ein Vielfaches erhöht. [musik] Eine große Oberfläche, die die Kontaktaufnahme erheblich vereinfacht.
3:23 Die langen Fortsätze von Nervenzellen, die sogenannten Axone, ermöglichen es ihnen [musik] auch über lange Distanzen
3:30 Informationen weiterzulen, z.B. vom Gehirn bis zu unseren Beinen. Die bikonkave Form von Eritrozyten erlaubt
3:38 es ihn Sauerstoff sehr effektiv aufzunehmen und die Fähigkeit sich zu verformen erlaubt es ihnen auch kleinste
3:45 Kapillaren, kleinste Blutgefäße zu durchqueren und so das Gewebe mit Sauerstoff und Nährstoffe zu versorgen.
3:52 Zellen, die den Dünnndarm auskleiden, haben eine stark vergrößerte Oberfläche durch ihre zahlreichen Zellfortssätze,
3:59 den sogenannten Mikrovillly. Aber auch der dünnarm selbst ist nicht glatt, sondern besteht aus
4:05 fingerförmigen Ausstülpungen, den Darmzotten, die die Oberfläche vergrößern. Darmzotten und Mikrovli
4:13 bewirken eine Oberflächenvergrößerung des Dünndarms auf etwa 200 m², was in etwa das 20fachen unserer
4:21 Körperoberfläche entspricht. Die Struktur des Dünndarms stark gefaltet zu sein und damit seine Oberfläche stark zu
4:27 vergrößern trägt zu seiner sehr effizienten Nährstoffaufnahme bei. [musik]
4:32 Nährstoffe können sehr effizient resorbiert und damit dem Körper wieder zugeführt werden. All diese
4:39 unterschiedlichen Zelltypen, der Mensch verfügt über ca. 200 verschiedene Zelltypen, entstammen aus ursprünglich
4:46 identischen undifferenzierten Zellen, den sogenannten Stammzellen. Stammzellen sind wahre alleskönner.
4:52 [musik] wobei alle Tiere von dieser Fähigkeit mit zunehmender Differenzierung etwas
4:57 einbüßen. Im Frühstadium des Embryos in den ersten Zellteilungen sind seine Zellen noch totipotent. Sie besitzen die
5:05 Fähigkeit, sich in alle Zelltypen zu differenzieren, ebenso weiterer embryonaler Zellen. [musik]
5:11 Diese Zellen besitzen also die Fähigkeit, sich zu einem gesamten Organismus entwickeln zu können. In der
5:17 weiteren Phase der Embryonalentwicklung verlieren Stammzellen ein Teil dieser Fähigkeit. Sie sind zwar noch
5:24 pluripotent, besitzen also die Fähigkeit, sich in die meisten anderen Zelltypen zu differenzieren, aber sie
5:32 können neuen Embryonen mehr herstellen. In einem adulten erwachsenen Organismus [musik] sind viele Zellen unipotent. Sie
5:41 können lediglich einen einzigen [musik] Zelltyp hervorbringen und zwar den eigenen.
5:46 Es wäre jedoch denkbar schlecht, wenn alle Zellen des adulten menschlichen Körpers unipotent wären. Bei einer
5:53 Schädigung des Gewebes kann es äußerst hilfreich sein, dass Stammzellen aktiviert werden, die sich zu demjenigen
6:00 Zelltyp differenzieren, der geschädigt wurde. Bestimmte Zellen sind auch noch im erwachsenen Alter in der Lage, sich
6:07 zu zahlreichen ihnen verwandten Zelltypen zu differenzieren und tragen somit dazu bei, tote Zellen zu ersetzen
6:14 und Gewebe zu erhalten. Man bezeichnet sie auch als multipotente Stammzellen. Bei uns kommen multipotente Stammzellen
6:22 beispielsweise in Geweben vor, in denen häufig Zellen ersetzt werden müssen. Dies ist z.B. wie der Fall bei der
6:29 Epidermis, also der Oberhaut, der Darmschleimhaut und dem Knochenmark. Hier werden die Blutzellen gebildet.
6:36 [musik] Die Stammzellen von erwachsenen Tieren sind nicht totipotent, weil ihre
6:41 Fähigkeit zur Differenzierung auf eine relativ geringe Anzahl an Zelltypen beschränkt ist. [musik] Deshalb sind
6:49 Stammzellen adulter, erwachsener Tiere [musik] multipotent. Die Themen Stammzellen,
6:55 Stammzellforschung und Stammzelltransplantation sind so spannend, dass ich euch das
7:00 entsprechende Video an dieser Stelle oben rechts einmal verlinke, insofern ich es dann fertig habe. Der Prozess der
7:07 Zelldifferenzierung ist natürlich nicht nur auf tierische Zellen beschränkt. Auch Pflanzen sind durch das vorhanden
7:13 sein von Stammzellen dazu befähigt, [musik] dass diese undfferenzierten Zellen sich
7:18 zu unterschiedlichen Zelltypen differenzieren und damit nicht genug, denn Pflanzen sind zeitlebens [musik]
7:24 totent. Diese Eigenschaft verdanken sie miren. [musik] Das sind bestimmte Bereiche von
7:31 undfferenzierten Zellen, die dafür sorgen, dass Pflanzen zeitlebens weiterwachsen können und sich zu
7:36 unterschiedlichsten Zelltypen differenzieren. Entnimmt man dieses undifferenzierte
7:42 Gewebe meratischer Zellen einer Pflanze und pflanzt es unter optimalen Bedingungen wieder ein, so kann eine
7:49 komplett neue Pflanze daraus entstehen. [musik] Die Fähigkeit zur Totipotenz von Merthem
7:55 machen sich Biologen in vielen Forschungsbereichen wie z.B. der Landwirtschaft zu nutze, um durch
7:59 Vermehrung und Züchtung genetisch identische Pflanzen zu generieren. Ja.