Biologie 1
1. Semester (Zellteilung und Zellzyklus)
1. Semester (Zellteilung und Zellzyklus)
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Flashcards
Chromosom
langes, aufgerolltes DNA- Molekül, trägt Gene
Somatische Zellen
- alle ausser Sperme- und Eizellen
- 23 Chromosomenpaare
Autosomen
alle "Nicht- geschlechtschromosomen", also alle ausser X und Y
Homologe Chromosomen
die beidne Chromosomen, die ein Paar bilden, tragen die Information für dasselbe (ausgenommen Geschlechtschromosomen)
Gameten
Sperma- und Eizellen, haben 22 Autosomen +1 Geschlechtschromosom, haploide Zellen
Syngamie:
Befruchtung; Verschmelzen von Eizelle und Sperma, führt zur Zygote (diploid)
Genom
Ausstattung der Zelle mit DNA, der genetischen Information
Chromatin
DNA- Protein- Komplex, kontrolliert die Aktivität der Gene
Mitose
Kernteilung
Cytokinese
Teilung des Cytoplasma
Meiose
Variation der Mitose, bei der die Tochterzellen nur die Hälfte der elterlichen Chromosomen erhalten, Geschieht nur in den Geschlechtsorganen
Zellteilung
- Fortpflanzung
- Erneuerung
- Wundheilung
- Regeneration
Findet während der Embryonalentwicklung, im Wachstum und zur Zellerneuerung statt.
Unterschied zwischen Zellteilung und Zellwachstum
Bei der Vermehrung von Zellen wechseln sich Zellwachstum (kontinuierlich) und Zellteilung (diskontinuierlich) ab.
Den Ablauf der Zellteilung ist ein wiederkehrender zyklischer Prozess à Zellzyklus
Regulation der Zellteilung:
Regulation der Zellteilung:
– bezüglich Zellwachstum und DNA-Replikation sorgfältig reguliert und koordiniert
– in allen Eukaryotenzellen, von der Hefe bis zu den Säugerzellen, über eine Serie von Proteinkinasen gesteuert, die genetisch konserviert sind.
– In höheren Eukaryoten über Wachstumsfaktoren gesteuert, so dass Zellen nach Bedarf produziert werden können.
Einzelne Phasen des Zellzykluis (nur "Ablauf")
- G1
- S
- G2
- M
G1- Phase
Zellwachstum und Vorbereiten der Chromosomen für die Replikation
S-Phase
DNA-Synthese zur Verdoppelung des Genoms
G2- Phase
Zellwachstum und Synthese von Proteinen für die Mitose.
M- Phase
Mitose
Verpackungsdichte der Chromosomen
In den Chromosomen ist die DNA um Histone gewickelt. Die so entstandene Kette ist wiederum in sich selbst verdreht und ist zu dem für Chromosome typischen x-förmigen Paket zusammengewickelt. Eine hohe Verpackungsdichte der DNA ist erreicht: der zuvor 5cm lange DNA-Strang ist auf eine Länge von weniger als 5um verkürzt (Faktor 104)!
Phasen der Mitose (nur Namen)
Prophase: Kondensation der Chromosomen, Abbau der Kernhülle
Metaphase:Aufbau des Spindelapparates
Anaphase: Trennung der Chromatiden
Telophase: Entspiralisierung der Chromosomen, Wiederaufbau der Kernhülle
Metaphase
Chromosomen ordnen sich in der Äquatorialebene der Zelle an
Die Chromosmen sind deutlich in ihre beiden Chromatiden gespalten, welche jedoch immer noch durch das Centromer zusammengehalten werden.
Die Spindelfaser des Spindelapparates nehmen mit den Chromosomen Kontakt auf. Am Schluss ist jedes Chromosom mit einer Faser des einen und des anderen Spindelpols verbunden.
Cytokinese einer pflanzlichen Zelle
Die Cytoskinese in Pflanzenzellen läuft anders ab. Es gibt keine Teilungsfurche, dafür wird im Innern eine Zellplatte aus Zellwandmaterial (vereinigte Vesikel die vom Golgi-Apparat stammen) gebildet, welche das Zellplasma für die zwei Tochterzellen trennt.
Später wird daraus dann eine neue Zellwand gebaut und so werden die Tochterzellen endgültig getrennt.
Bedeutung der Kontrolle des Zellzyklus
Es muss gewährleistet werden, dass alle Prozesse in der richtigen Reihenfolge ablaufen, und die externen und internen Bedingungen für die Teilung erfüllt sind.
Fehler führen häufig zu Tumoren!
Kontrolle wird durch spezifische Proteine, wie Zykline und Zyklin- abhängige Kinasen (Cdk‘s), und Wachstumsfaktoren reguliert.
Kontrollpunkte werden als „Checkpoints“ bezeichnet
Warum hat Meiose 2 Teilungen
• Meiose für Bildung von Keimzellen, damit sie haploid
werden
• Meiose I = Reduktionsteilung
• Meiose II = Mitose
• Der diploide Chromosomensatz wird zum haploiden
reduziert
• Es entstehen 4 Tochterzellen, die je den halben
Chromosomensatz der Ursprungszelle enthält.
Meiose I (Phasen)
Prophase I:
Chromosomen verdichten sich.
Die homologen Chromosomen (jede besteht aus 2 Schwesterchromatiden)
paaren sich und tauschen Stücke aus.
Metaphase I
• Die Chromatiden sind auf der Metaphasenplatte angeordnet.
• Fasern von beiden Polen nehmen Kontakt mit den Chromosomen auf
.Anaphase I
• Der Spindelapparat transportiert die Chromosomen zu den Polen.
- Die Schwesterchromatiden bleiben jedoch durch das Centromer miteinander
verbunden.
Telophase I
An den Polen sammeln sich je die haploiden Sätze, jedes Chromosombesteht aber immer noch aus zwei Chromatiden.
Zelle wird geteilt.
Meiose I: Prophase I
dauert lange, 5 Stadien Aneinanderlagerung der homologen Chromosomen zum synaptonemalen Komplex
1. 2. 3. 4. 5.
1. Leptotän (erste Spiralisierung der Chromosomen; an Kernmembran fixiert)
2. Zygotän (Paarung homologer Chromosomen; Bildung des synaptonemalen Komplexes)
3. Pachytän (Unterteilung in zwei Chromatiden sichtbar (Tetrade); Crossing-over)
4.Diplotän (Parallelanordnung lockert sich; Kreuzungsstellen als Chiasmata sichtbar)
5. Diakinese (Chromosomen haben maximale Kondensation; Auflösung der Kernmembran
Meiose II
Prophase II
• Es bildet sich ein neuer Spindelapparat
• Die Chromosomen bewegen sich zur Metaphaseplatte
Metaphase II
• Chromosomen ordnen sich wie bei der Mitose an, wobei die
Schwesterchromatiden der Chromosomen zu den
entgegengesetzten Polen zeigen.
Anaphase II
• Schwesterchromatiden trennen sich am Centromer und bewegensich zu den entgegengesetzten Polen. Sie sind jetzt individuelle Chromosomen geworden.
Telophase II
• An den beiden Zellpolen bilden sich die Kerne
• Es existieren nun 4 Tochterzellen mit je einem haploiden
Chromosomensatz.
Unterschiede Mitose/ Meiose
Mitose:
Zahl der Zellteilungen:
- 1 (Prophase, Metaphase, Anaphase, Telophase)
Chromosomensatz zu Beginn der Teilungsvorgänge:
- Säuger diploid (verdoppelt)
Dauer der Prophase
- kurz
Endergebnis (Zahl der Tochterzellen, Chromosomenzahl)
- 2, jede diploid
Meiose:
Zahl der Zellteilungen
- 2 (jeweils bestehend aus Prophase, Metaphase, Anaphase, Telophase)
Chromosmensatz zu Beginn der Teilungsvorgänge:
- diploid, verdoppelt
Dauer der Prophase:
- deutlich länger
Endergebnis (Zahl der Tochterzellen, Chromosomenzahl)
- 4, haploid
Neusortierung der genetischen Information (bei Meiose) und Vorteile:
• Freie Rekombination der Chromosomen
- In der Metaphase I ist es zufällig, welches Chromosom des homologen Paares gegen welchen Pol ausgerichtet ist -> zufällige Verteilung der mütterlichen und väterlichen Chromosomen.
Inter- und intrachromosomale Rekombination in der Meiose: neue Mischung, neue Eigenschaften
Sexuelle Fortpflanzung: Variabilität
Variabilität und Selektion als Grundlage der Evolution neuer Arten
Forschung genetischer Manipulation
• Crossing over
- In der Prophase I entstehen Chromosomen, die ein einzigartiges Gemisch aus väterlichem und mütterlichem Material darstellen.
• Zufällige Befruchtung
- Wenn jeder Elternteil 2n verschiedene Gameten erzeugen kann, so produzieren die Eltern zusammen eine Zygote,