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

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.

Die Meiose oder Reduktionsteilung halbiert die Chromosomenzahl. Sie besteht aus zwei Kernteilungen und führt von einem diploiden Kern zu vier haploiden Tochterkernen. Diese sind im Erbgut verschieden. In,s_ der ersten Teilung wird die Chromosomenzahl halbiert (reduziert). Jeder Tochterkern erhält von den beiden homologen Chromosomen je eines. Im zweiten Schritt werden – wie bei der Mitose – die beiden Schwesterchromatiden von jedem Chromosom getrennt.

Im Zellzyklus folgt auf eine Zellteilung eine Interphase, in der die Zelle wächst und das Erbgut verdoppelt.

Das Centromer ist die Stelle des Chromosoms, an der die beiden Schwesterchromatiden bis zur Anaphase verbunden sind. Hier setzen die Spindelfasern an.

Als diploid (diploos, gr.: doppelt) bezeichnet man einen Kern bzw. eine Zelle mit doppeltem Chromosomensatz. Je zwei Chromosomen sind homolog. Sie sehen gleich aus und enthalten die Gene für die gleichen Merkmale. Die Körperzellen der meisten Vielzeller sind diploid.

Als haploid (haplos, gr.: einfach) bezeichnet man Kerne bzw. Zellen mit einem einfachen Chromosomensatz aus n verschiedenen Chromosomen.

Die Eizelle ist der grosse, unbewegliche weibliche Gamet, der bei der geschlechtlichen Fortpflanzung mit dem männlichen Gameten (Spermium) zur Zygote verschmilzt.

Gameten oder Keimzellen sind die bei der geschlechtlichen Fortpflanzung gebildeten haploiden Zellen. Zwei Gameten vereinigen sich zu einer Zygote, die sich dann zum Nachkommen entwickelt. Meist werden zwei Gametensorten mit unterschiedlichem Geschlecht gebildet: Eizellen und Spermien.

Die Zygote (zygotos, gr.: verbunden) entsteht bei der geschlechtlichen Fortpflanzung durch die Verschmelzung von zwei Gameten. Sie ist meist diploid.

Als Genom oder auch Erbgut eines Lebewesens bezeichnet man die Gesamtheit der vererbbaren Information einer Zelle oder die Gesamtheit der materiellen Träger der vererbbaren Information, also die Gesamtheit der Chromosomen, der Gene oder der Desoxyribonukleinsäure (DNA).

Ein Gen ist ein Teil der Erbinformation (gennan, gr.: erzeugen). Es ist ein Abschnitt der DNA, der die Information für den Bau eines Eiweisses (bzw. einer RNA) enthält. Ein Gen bestimmt oder beeinflusst ein Merkmal des Lebewesens.

Diploide Zellen besitzen 2n Chromosomen (beim Menschen als 2 x 23 = 46), von denen je zwei gleich, aussehen und die Gene für die gleichen Merkmale tragen. Man nennt sie homologe Chromosomen.

Diffusion (diffundere, lat.: ausbreiten) ist die Durchmischung von Stoffen durch die ungerichtete Eigenbewegung ihrer Teilchen. Jeder Stoff diffundiert – unabhängig von anderen Stoffen – seinem Konzentrationsgefälle folgend. Die Diffusionsgeschwindigkeit eines Stoffes ist umso höher, je grösser sein Konzentrationsgefälle und je höher die Temperatur ist. Die erleichterte Diffusion ist eine selektive und regelbare Diffusion bestimmter Ionen und hydrophiler Moleküle durch Eiweisstunnel oder Carrier der Membran.

Osmose ist die Diffusion von Wasser durch eine selektiv permeable Membran. Das Wasser diffundiert schneller zur Lösung mit der höheren Konzentration gelöster Stoffe, weil seine Konzentration hier tiefer ist. Wie jede Diffusion vermindert auch die Osmose das Konzentrationsgefälle. Das Wasser diffundiert zur Lösung mit der höheren Konzentration gelöster Stoffe. In dieser steigt dadurch der Druck, sie heisst darum hypertonisch (hyper, gr.: über, tonos, gr.: Spannung). Die Lösung mit der tieferen Konzentration nennt man hypotonisch (hypo, gr.: darunter), weil ihr Druck durch die Abgabe von Wasser sinkt. Das Wasser diffundiert schneller von der hypotonischen zur hypertonischen Lösung, weil es hier die tiefere Konzentration hat.

Die Reduktionsteilung, auch 1. Reifeteilung. – Hier wird der Chromosomensatz der diploiden Zelle reduziert, wobei die Chromosomen auf verschiedene Arten miteinander rekombiniert werden können. Schon nach der Reduktionsteilung weisen die Zellen nur noch einen einzigen Chromosomensatz auf, müssen aber noch eine Teilung durchlaufen. Dies liegt daran, dass die Chromosomen immer noch zwei Chromatiden haben, da sich ja nur der Chromosomensatz, nicht die Chromosomen selbst getrennt haben. So wird nach der Reduktionsteilung auch keine Replikation angestoßen, und nach einer sehr kurzen Interphase folgt die Äquationsteilung

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)