Bio-PHZH | Themenkreis 2: Zelle – Grundbaustein des Lebens

Die Äquationsteilung, auch als 2. Reifeteilung bezeichnet. – Diese Phase ähnelt nun einer normalen Mitose, nur dass hier ein haploider Chromosomensatz vorliegt. Ansonsten werden die Chromosomen in den normalen Zellkernteilungsphasen voneinander getrennt. Da die Meiose zwei Teilungsschritte durchläuft und jeder einzelne Schritt meist mit einer abschließenden Zytokinese zwei Tochterzellen entstehen lässt, liegen nach der abgeschlossenen Meiose vier haploide Tochterzellen vor.

Eucyten (eu, gr.: gut, schön, cytus, nlat.: Zelle) sind die Zellen der Eukaryoten. Sie besitzen Organellen, die durch Membranen begrenzt sind (Procyte).

Procyten sind kleiner als Eucyten und haben keine membranumhüllten Organellen (pro, lat.: vor, cytus, nlat.: Zelle). Anstelle eines Kerns besitzen sie eine Kernregion. Anstelle von Mitochondrien und PIastiden haben sie Einstülpungen der Zellmembran, welche die Enzyme für die Zellatmung bzw. fur die Fotosynthese tragen. Dictyosomen und ER fehlen. Die Ribosomen liegen alle im Plasma.

Lebewesen mit Procyten heissen Prokaryoten; zu ihnen gehören die Bakterien.

Der Golgi-Apparat besteht aus den miteinander verbundenen Dictyosomen einer Zelle. Ein Dictyosom ist ein Stapel von membranumhüllten scheibenförmigen Hohlräumen mit wulstigem Rand. Es nimmt ständig Vesikel auf und schnürt neue ab.

Dictyosomen sortieren und lagern die hauptsächlich vom ER angelieferten Stoffe und verschicken sie in neuer Kombination in Golgi-Vesikel verpackt und adressiert zu Zielen in der Zelle oder zur Zelloberfläche. Der Golgi-Apparat stellt auch Stoffe her, v. a. Vielfachzucker z. B. für die MitteIlamelIe der Zellwand und für Schleime.

Lysosomen sind Vesikel, die Verdauungsenzyme enthalten (lysis, gr.: Auflösung). Sie werden vom Golgi-Apparat gebildet und dienen zur Zerlegung körperfremder Stoffe in Nahrungsvakuolen und zur Entsorgung bzw. Recyclierung überzähliger Zellbestandteile oder Zellen.

Enzyme sind Eiweisse, die eine bestimmte biochemische Reaktion katalysieren. Sie senken die aufzuwendende Aktivierungsenergie so stark, dass die Reaktion bei Körpertemperatur abläuft.

Proplastiden sind teilungsfähige Vorstufen von Plastiden, die sich zu Chloro-, Chromo- oder Leukoplasten differenzieren können.

Chromatinfäden spiralisieren zu Chromosomen

Kemkörperchen und Kernhülle lösen sich auf

Im Cytoplasma wird der Spindelapparat gebildet

Tetraden-Bildung

homologe Chromosomenpaare paaren sich - dabei überkreuzen sich die Chromatiden (Crossing-over)

Chromosomen Tetraden lagern sich auf der Äquatorialplatte an

Chromosomen werden mittels Centromeren mit dem Spindelapparat verbunden

die homologen Chromosomen werden getrennt und bewegen sich zu den entgegengesetzten Zellpolen (im Gegensatz zur Mitose, wo sich die Schwesterchromatiden trennen)

an den Zellpolen bilden sich neue Zellkerne sowie Kernkörperehen

ein neuer Spindelapparat bildet sich

Chromosomen lagern sich auf der Äquatorialebene an

Chromosomen werden mittels Centromeren mit dem Spindelapparat verbunden

die Schwesterchromatiden werden getrennt und bewegen sich zu den entgegengesetzten Zellpolen (entspricht der Mitose)

an den Zellpolen bilden sich neue Zellkerne sowie Kernkörperchen

vier haploide Zellen sind entstanden, welche allesamt genetisch von der Mutterzelle als auch untereinander verschieden sind

Zellwachstum, Kontrolle: Ist die Zelle gross genug?

Es wird entschieden, ob die Zelle den Zyklus ein weiteres Mal durchläuft, oder ob sie sich in eine Dauerzelle differenziert (G0‐Phase).

Synthesephase: Zellwachstum und Verdoppelung der Erbsubstanz

Zelle wächst weiter und schliesst Vorbereitungen für die Mitose ab.

Kontrolle: Ist die DNA vollständig verdoppelt?

Ein neues Lebewesen entsteht aus einem elterlichen Individuum (bei Einzellern) oder aus Teilen davon (bei Vielzellem). Es sind keine Geschlechtsorgane und Keimzellen involviert.

Die Individuen der Tochtergeneration haben genau die gleichen Erbanlagen wie der mütterliche Organismus; solche Nachkommen nennt·man Klone.

Ein neues Lebewesen entsteht durch die Verschmelzung zweier geschlechtlich verschiedener Zellen = Gameten (Pflanzen: Ei und Pollenkorn; Tier: Ei und Spermium), die von zwei verschiedenen Eltern (männlich und weiblich) gebildet wurden. Das Verschmelzungsprodukt ist· eine befruchtete Eizelle = Zygote. Die Verschmelzung der beiden Keimzellen nennt man Befruchtung.

Die Individuen der Tochtergeneration haben Erbanlagen von beiden Eltern; die durch sexuelle Fortpflanzung· entstandenen Nachkommen sind also Kombinationen und deshalb variabel. Durch sexuelle Fortpflanzung kann Neues entstehen (im Gegensatz zur vegetativen Fortpflanzung).

Dictyosomen (dictyon, gr.: Netz, soma, gr.: Körper) sind Stapel von scheibenförmigen durch eine Membran begrenzten Hohlräumen mit wulstigem Rand. Sie nehmen laufend Vesikel auf und schnüren neue ab. Die Dicytosomen einer Zelle sind zum Golgi-Apparat verbunden und dienen als Lager- und Verpackungsorganellen.

Das endoplasmatische Reticulum (endos, gr.: innen, reticulum, gr.: Netzchen) ist ein System von Kanälen und sackartigen Hohlräumen, die durch eine Membran begrenzt sind. Es durchzieht das ganze Cytoplasma und ändert seine Gestalt ständig. Das ER stellt Stoffe her und gibt diese in Vesikein ab.

Das raue ER trägt die Ribosomen, an denen Aminosäuren zu Eiweissen verknüpft werden. Es produziert vor allem Membranproteine, die Enzyme der Lysosomen und Eiweisse für den Export.

Das glatte ER produziert die Membranlipide und trägt Enzyme für die Herstellung und den Abbau von Kohlenhydraten.

Kernkörperchen sind kleine Körperchen aus Eiweissen und RNA im Zellkern. Sie stellen Teile von Ribosomen her und sind in Zellen mit intensiver Eiweisssynthese besonders gross. Pflanzliche Zellkerne enthalten meist mehrere Kernkörperchen.

Die Membran (Biomembran) besteht aus einer Lipid-Doppelschicht und Eiweissen, die nach dem Flüssig-Mosaik-Modell schwimmend in die flüssige Lipid-Doppelschicht eingelagert sind. Die Membran ist selektiv permeabel und kann ihre Durchlässigkeit ändern. Membranen grenzen Zellen und Reaktionsräume ab, ermöglichen und regulieren den Stoff- und Informationsaustausch, vergrössern die Oberfläche und können auf Reize reagieren.

Mitochondrien sind ovale Organellen. Sie sind durch eine Hülle aus zwei Membranen abgegrenzt, enthalten Plasma, DNA und Ribosomen und vermehren sich durch Teilung. Ihre innere Oberfläche ist durch Einstülpungen der inneren Hüllmembran vergrössert und trägt die Enzyme für die Zellatmung. Mitochondrien produzieren ATP.

Die Ribosomen sind winzige Kügelchen aus Eiweissen und RNA, die auf dem rauen ER sitzen oder im Plasma liegen. Sie entstehen durch Selbstaufbau.

Die Ribosomen bilden durch die Verknüpfung von Aminosäuren Eiweisse. Jedes Eiweiss wird nach einem eigenen Rezept, das der Kern in Form der messenger-RNA (mRNA) liefert, hergestellt.

Vakuolen sind Kompartimente mit nicht-plasmatischem Inhalt. Sie können zur Speicherung und zum Stoffabbau dienen. Die grosse Vakuole der Pflanzenzelle entsteht beim materialsparenden Wachstum der Zelle. Sie enthält Zellsaft.

Der Zellkern ist ein kugeliges bis linsenförmiges Organell (0 5-20 IJm). Er ist durch die Kernhülle vom Plasma abgegrenzt und enthält Kernplasma, Chromatin und Kernkörperchen. Der Kern ist Träger des Erbgutes und steuert die Zelle, indem er mRNA für die Synthese von Enzymen ans Plasma abgibt.

Ein Organell ist ein Bestandteil der Zelle mit einer bestimmten Funktion (organon, gr.: Werkzeug). Organelle sind wie die Organe im Organismus nur als Teil des Ganzen funktionsfähig.

Die Zellwand wird von Pflanzenzellen durch die Ausscheidung des Wandmaterials aufgebaut (Zellwandplatte). Sie besteht aus einer Grundsubstanz, in die Cellulosefasern eingebettet sind.

In der Primärwand, die der MitteIlamelIe aufgelagert wird, liegen die Cellulosefasern ungeordnet.

In den einzelnen Schichten der Sekundärwand, die bei der Verdickung der Wand gebildet wird, liegen sie parallel.

Das Cytoplasma ist der Protoplast ohne Zellkern. Es besteht aus dem Grundplasma und allen Organellen ausser dem Zellkern.

Ein Chromatid ist ein mehrfach spiralisierte Chromatinfaser während der Mitose.

Chromosomen sind die Transportform des Erbgutes während der Mitose. Jedes Chromosom hat eine charakteristische Gestalt, Grösse und (nach Färbung) ein typisches Bandenmuster. Jedes Chromosom trägt bestimmte Gene.

Zu Beginn der Mitose besteht jedes Chromosom aus zwei Chromatiden.

Am Ende der Mitose besteht jedes Chromosom aus einem Chromatid.

Homologe Chromosomen sehen gleich aus und tragen die Gene für die gleichen Merkmale.

Die Interphase ist der Zeitraum zwischen zwei Zellteilungen (inter, lat.: zwischen). Die Zelle wächst und verdoppelt ihr Erbgut.

Die Mitose (mitos, gr.: Faden) ist eine Kernteilung, bei der sich ein Kern in zwei identische Tochterkerne teilt. Das in der Interphase verdoppelte Erbgut wird so auf zwei Tochterkerne verteilt, dass diese identisch sind. Die Zahl der Chromosomen bleibt unverändert. Jedes Chromosom besteht zu Beginn der Mitose aus zwei Chromatiden, danach nur aus einem. Im Ablauf.folgen sich vier Phasen:

Prophase, Metaphase, Anaphase, Telophase.

Die Prophase ist die erste Phase der Mitose (pro, lat.: vor). Kernhülle und Kernkörperchen lösen sich auf und die Chromatinfasern spiralisieren sich zu Chromatiden. Die beiden Schwesterchromatiden bilden je ein Zweichromatiden-Chromosom. Im Cytoplasma entsteht der Spindelapparat.

Die Metaphase ist die zweite Phase der Mitose. Die Centromere der Chromosomen werden mit dem Spindelapparat verbunden und in die Mitte der Zelle (Äquatorialebene) gezogen (meta, gr.: inmitten).

Die Anaphase ist die dritte Phase der Mitose, in der jedes Chromosom in seine beiden Schwesterchromatiden geteilt wird. Das Centromer teilt sich und je ein Schwesterchromatid wandert entlang den Spindelfasern zu einem Pol.

Die Telophase ist die letzte Phase der Mitose (telos, gr.: Ende). Bei beiden Tochterkernen bilden sich die Kernhüllen und die Kernkörperchen neu. Die Chromatiden entspiralisieren sich zu Chromatinfasern. Der Spindelapparat löst sich auf.