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Der Zellzyklus ist der zyklische Ablauf von Ereignissen in einer eukaryotischen Zelle von einer Zellteilung zur nächsten. Der Zellzyklus besteht im Regelfall aus Interphase und Mitose (Zellkernteilung). Phasen des Zellzyklus Schema des Zellzyklus. I=Interphase, M=Mitose. Die Dauer der Mitose in Relation zu den anderen Phasen ist zur Veranschaulichung verlängert dargestellt Einzelne Phasen der Mitose Der Zellzyklus der Zelle ist in zwei Phasen gegliedert: Nach der Mitose (Kernteilung) kommt die Zelle in die Interphase (Zwischenphase), auf die wieder eine Mitose folgt. Die Interphase wird in die G 1 -, S- und G 2 -Phase aufgeteilt. Die Bezeichnungen der einzelnen Phasen gehen auf A. Howard und S. R. Pelc (1953) zurück. [1] G 1 -Phase (für engl. gap Lücke, Abstand), postmitotische Phase oder Präsynthesephase: Im Anschluss an die Mitose beginnt die Zelle wieder zu wachsen, Zellbestandteile ( Zytoplasma oder Zytosol, Zellorganellen) werden ergänzt. Die nachfolgende Synthesephase wird durch Produktion von mRNA für Histone und Replikations enzyme ( DNA-Polymerasen, Ligasen) vorbereitet.
Das bedeutet, dass sich eine Zelle verdoppeln kann. Sobald der Zellzyklus abgeschlossen ist, kann jede der neu gebildeten Zellen ihn erneut durchlaufen. Auf diese Weise können also immer mehr Zellen entstehen. Doch aus welchen Phasen besteht der Zellzyklus eigentlich? Zellzyklusphasen – Mitose und Interphase Der Zellzyklus besteht aus zwei Hauptphasen, der M-Phase und der Interphase. Die M-Phase setzt sich aus der Mitose und Cytokinese zusammen. Die Mitose wird auch Kernteilungsphase genannt, weil hier die Teilung des genetischen Materials (DNA) aus dem Zellkern stattfindet. Diese umfasst wiederum vier Phasen: Prophase (P), Metaphase (M), Anaphase (A) und Telophase (T). Nach der Telophase ist die eigentliche Kernteilung abgeschlossen. Damit zwei Tochterzellen entstehen, folgt die Cytokinese (C), also die Durchschnürung des Zytoplasmas. Für eine ausführlichere Beschreibung der Mitose gibt es ein weiteres spannendes Video, das du dir ansehen kannst. Wir werden uns nun genauer mit der Interphase befassen.
Den Teilungsvorgang ( Kernteilung) bezeichnet man in der Biologie bzw. in der Genetik als Mitose. Der Chromosomensatz einer jeden Tochterzelle entspricht dem der Mutterzelle; aus diesem Grund sind die Tochterzellen genetisch identisch. Dies setzt voraus, dass während der Mitose eine Chromosomenhälfte und nicht ganze Chromosomen auf die nachfolgenden Zellen übergehen. Wie lange eine Mitose dauert, hängt vom Lebewesen und dem Zelltyp ab. In der Regel dauert die Mitose jedoch einige Stunden. Im Bereich der Mitose fallen oftmals zwei weitere Begriffe, die jedoch nicht direkt zur Mitose dazu gehören und aus diesem Grund hier nur am Rande erwähnt werden: Cytokinese und Zellzyklus. Bei der Cytokinese wird das Cytoplasma geteilt. Unter einem Zellzyklus versteht man hingegen den Prozess vom Abschluss einer Mitose mit Bildung der Tochterzellen bis zum Ende einer folgenden Mitose. Zellzyklus: Ablauf der Mitose Der Ablauf der Mitose findet in verschiedenen Schritten statt, mit denen wir uns in diesem Abschnitt beschäftigen möchten.
Dies verschafft Krebszellen einen Vorteil gegenüber gesunden Zellen, weil sie sich dadurch unkontrolliert vermehren können. In diesem Zusammenhang spricht man auch von entarteten Zellen. Wie oft teilen sich gesunde Zellen? Die Häufigkeit der Zellteilungen hängt stark von der Art der Zelle und ihrer Funktion ab. Nerven- und Muskelzellen teilen sich fast nie. Leberzellen teilen sich etwa einmal im Jahr. Darmzellen hingegen, die jeden Tag stark beansprucht werden, teilen sich etwa einmal am Tag. Zellzyklus – Zusammenfassung In diesem Video hast du den Zellzyklus kennengelernt. Die wichtigsten Punkte fassen wir noch einmal zusammen: Zellen können sich durch den Zellzyklus vermehren. Die Hauptphasen des Zellzyklus werden M-Phase und Interphase genannt. Die M-Phase setzt sich aus der Mitose und der Cytokinese zusammen. Die Interphase gliedert sich in die G 1 /G 0 -Phase, die S-Phase und die G 2 -Phase. Wenn die Zellen in die G 0 -Phase eintreten, befinden sie sich in der Ruhephase. Wenn sich die Zelle erneut teilen soll, wird das genetische Material in der S-Phase verdoppelt.
Die 0, 5 bis 1 Stunde dauernde Mitose ist in die Phasen Prophase, Prometaphase, Metaphase, Anaphase, und Telophase unterteilt. Anschließend an die Mitose findet die Cytokinese, die Zellteilung, statt. G 0 -Phase, Ruhephase: Ausgereifte ( ausdifferenzierte), nicht mehr teilungsfähige Zellen, die eine bestimmte Aufgabe innerhalb des Organismus wahrnehmen, verbleiben in der G 1 -Phase, die dann als G 0 -Phase bezeichnet wird. Zu diesen Zellen zählen beispielsweise Nervenzellen, Muskelzellen oder Erythrozyten. Einige Zelltypen verbleiben nach ihrer Ausdifferenzierung für Wochen oder Monate in der G 0 -Phase, können aber dann wieder in die G 1 -Phase zurückkehren und sich teilen. Beispiele hierfür sind Leberzellen ( Hepatozyten) oder Lymphozyten. Dauer der Phasen Die Dauer der Phasen ist von Zelltyp und Organismus abhängig. Insgesamt vergeht zwischen zwei Zellteilungen durchschnittlich eine Zeit von 12 bis 24 Stunden (bei Säugerzellen in Kultur). Beispiele: Zelltyp G 1 S G 2 M Gesamtdauer des Zellzyklus (Stunden) Schleimpilz ( Physarum polycephalum) sehr kurz 2 4 0, 7 ca.
Zellzyklus – Interphase Der Zeitraum zwischen zwei M-Phasen wird als Interphase bezeichnet, was so viel wie Zwischenphase bedeutet. Das ist etwas unfair, da es so belanglos klingt. Tatsächlich führt die Zelle nämlich in dieser Phase ihre eigentliche Funktion aus. In zeitlicher Hinsicht befindet sich die Zelle also hauptsächlich in der Interphase, die sich aus drei Phasen zusammensetzt: der G 1 /G 0 -Phase, der S-Phase und der G 2 -Phase. G 1 -Phase Nach der M-Phase geht die Zelle in die G 1 -Phase über. Das "G" steht für das englische Wort gap und bedeutet "Lücke". Passender wäre aber die Bezeichnung growth, was übersetzt "Wachstum" heißt, denn genau das passiert hier. Die Zelle nimmt an Volumen zu, es bilden sich Zellorganellen, RNA und Proteine. G 0 -Phase Wenn sich die Zelle vorerst nicht mehr teilen soll, geht sie von der G 1 -Phase in die G 0 -Phase über, eine reversible Ruhephase. Diese kann einige Tage oder sogar Jahre dauern. Die G 0 ‑Phase wird eingeleitet, wenn z. B. nicht genügend Nährstoffe zur Verfügung stehen, eine hohe Populationsdichte herrscht oder die Zelle einen bestimmten Differenzierungsgrad erreicht hat.
Zellen, die dauerhaft in der G 0 -Phase verbleiben, sind beispielsweise ausdifferenzierte Nervenzellen und Muskelzellen. Unter bestimmten Umständen ist es jedoch möglich, dass Zellen in den Zellzyklus zurückkehren und sich erneut teilen. Dies kann durch bestimmte Signalproteine wie z. B. Wachstumsfaktoren geschehen. Ein Beispiel hierfür wären die Leberzellen. S-Phase Wenn die Zelle eine ausreichende Größe erreicht hat oder aus der Ruhephase wieder in die G 1 -Phase zurückkehrt, kann sie sich erneut teilen. Dazu wird zunächst die S-Phase eingeleitet. Das "S" steht hier für "Synthese", da das genetische Material (DNA) zunächst verdoppelt, also synthetisiert werden muss, bevor die Zelle in die M-Phase geht. Man spricht in der Biologie auch von der Replikation der DNA. G 2 -Phase Nach dem Übergang in die G 2 -Phase bereitet sich die Zelle auf die bevorstehende Zellteilung vor. Zu diesem Zweck nimmt das Volumen durch Flüssigkeitsaufnahme stark zu. Darüber hinaus werden vermehrt RNA und mitotische Proteine gebildet.