Zellzyklus und Zellteilung

• G0-Phase: Zelle teilt sich nicht. Bsp: Memorycell
• G1-Phase: Zellwachstum und Vorbereitung der Chromosomen auf Replikation
• S-Phase: DNA-Synthese zur Verdopplung des Genoms
• G2-Phase: Zellwachstum und Synthese von Proteinen für Mitose
• M-Phase: Mitose

==> G1- bis G2-Phase = Interphase

• DNA-Doppelstrang ist um Histone gewickelt, welche wiederum in sich verdreht ist => X-Förmig
• Erreichen einer hohen Verpackungsdichte, damit die Chromosomen in der Mitose verteilt werden können

• Prophase: Kondensation der Chromosomen, Abbau der Kernhülle
• Metaphase: Aufbau des Spindelapparates
• Anaphase: Trennung der Chromatiden
• Telophase: Entspiralisierung der Chromoso  men, Wiederaufbau der Kernhülle

• Zellgrösse nimmt zu
• DNA der Chromosomen wird repliziert und das Centrosom verdoppelt

• Prophase
  • Kondensation der Chromosomen
  • Aufbau der Mitosespindel
  • Spindeltubuli haben noch keinen Zugang zu den kondensierten Chromosomen => Kernhülle ist noch intakt
• Promethaphase
  • Auflösung der Kernhülle
  • Anheftung der Chromosomen an die Mitosespindel

• Chromosomen ordnen sich an der Äquatorialebene der Zelle an
• Chromosomen sind deutlich in ihre beiden Chromatiden gespalten, werden jedoch noch immer durch das Centromer zusammengehalten
• Spindelfaser des Spindelapparates nehmen mit den Chromosomen Kontakt auf. Am Schluss ist jedes Chromosom mit einer Faser des einen und des anderen Spindelpols verbunden

• Durch Trennung des Centromers werden die Chromosomen geteilt (Zerfällt in die beiden Chromatiden)
• Die jeweiligen Chromatiden rücken auseinander. Die Chromatiden werden durch die Spindelfasen je an einen Spindelpol gezogen

• Rückbildung des Spindelapparates
• Umwandlung der Chromatiden in Chromatinfäden, es entsteht in beiden Zellpolen ein Chromatingerüst
• Es bildet sich ein Kern um jedes Chromatingerüst
• Durch die Neubildung teilt sich die Zelle in der Region der Äquatorialebene

• Tier
  • Im Bereich der Furche liegt ein kontraktiler Ring aus Mikrofilamenten (Aktin-Myosin-Ring) welcher sich zusammenzieht, bis die Furche so gross ist, dass sich die Zel  len vollständig abgeschnürt haben
• Pflanze
  • Keine Teilungsfurche
  • Im Innern der Zelle wird eine Zellplatte aus Zellmaterial gebildet, welche Mutter- und Tochterzellen trennt
  • Später wird daraus eine neue Zellwand gebaut

• Gewährleistung,, dass alle Prozesse in der richtigen Reihenfolge ablaufen
• Gewährleistung, dass externe und interne Bedingungen für Teilung erfüllt sind
• Fehler im Kontrollsystem führen häufig zu Tumoren!
• Kontrolle durch spezifische Proteine: Zykine, Zyklinabhaengige Kinasen (Cdk’s) und Wachstumsfaktoren

• Checkpoints
  • M-G1-Phase: Chromosom komplett getrennt
  • G1-S-Phase: Zellgrösse?, Umweltbedingungen, DNA beschädigt?
  • S-G2-Phase: Übergang
  • G2-M-Phase: Zellgrösse?, DNA repliziert?

• Meiose I: Reduktionsteilung => diploider Chromosomensatz wird zum haploiden Status reduziert
• Meiose II: Mitose
• Keimzellen (Spermium, Eizelle) sind haploid
  • Haploid: eine Kopie des genetischen Materials aufgeteilt auf Chromosomen
  • Diploid: zwei Kopien des genetischen Materials aufgeteilt auf Chromosomen

• Diploider Chromosomen  satz wird zum haploiden Status reduziert, um Verdopplung des Chromosomensatzes bei Befruchtung zu kompensieren
• Meiose setzt sich aus zwei Zellteilungen zusammen (Meiose I und II)
• Es entstehen vier Tochterzellen, von denen jede den halben Chromosomensatz der Ursprungszelle enthält

• Zahl der Zellteilungen

  • eine (Mitose)

  • zwei (Meiose)

• Chromosomensatz zu Beginn der Teilungsvorgaenge

  • (haploid), diploid (oder polyploid) (Mitose)

  • Diploid (2n) (Meiose)

• Dauer der Prophase

  • Relativ kurz

  • Deutlich länger

• Endergebnis (Zahl der Tochterzellen, Chromosomenzahl)

  • Zwei, jede diploid (oder entsprechend); genetisch mit der Mutterzelle identisch

  • Vier, haploid; weder mit der Mutterzelle noch mit der Schwesterzelle identisch

• Bedeutung für den Organismus

  • Entwicklung eines vielzelligen Organismus; Wachstum; Heilungsprozess

  • Herstellung von Geschlechtszellen; Reduktion der Chromosomenzahl auf die Hälfte

• Freie Rekombination der Chromosomen
  • Verteilung der mütterlichen und väterlichen Chromosomen in der Metaphase I erfolgt zufällig
• Crossingover
  • Gemisch aus väterlichem und mütterlichem Material
• Zufaellige Befruchtung
  • Jeder Elternteil erzeugt 2n verschiedene Gameten und zusammen eine Zygote, die eine 2n x 2n mögliche Rekombination darstellt
• Sexuelle Fortpflanzung: Erhöhung der genetischen Variabilität
• Neue Mischung, neue Eigenschaften
• Variabilität und Selektion als Grundlage der Evolution neuer Arten

• Nondisjunction
  • Bei der Meiose I trennt sich ein homologes Chromosomenpaar oder in der Meiose II ein Schwesterchromatidenpaar nicht
    • Aneuploidie: eines der vier Gameten enthält zwei Chromosomen desselben Typs
    • Monosomie: ein anderer Gamet geht leer aus

==> Trisomien und Monosomien sind meist letal, da bei Trisomie Balance der Genprodukte gestört ist und bei Monosomie Auswirkung letaler Gene nicht kompensiert werden kann

• Chromosom: langes, aufgerolltes DNA – Molekül, trägt 100e-1000e von Genen
• Somatische Zellen: alle ausser Sperma- und Eizellen; 23 Chromosomenpaare (mit Lichtmikroskop sichtbar)
• Autosomen: alle  „Nicht - Geschlechtschromosomen“, also alle ausser X und Y
• Homologe Chromosomen: die beiden Chromosomen, die ein Paar bilden; tragen die Informationen für dasselbe (Ausnahme dabei sind die Geschlechtschromosomen)
• Gameten: Sperma- und Eizellen, haben 22 Autosomen +1Geschlechtschromosom 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 Aktivitat 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