Zellzyklus

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Der Zellzyklus ist eine Abfolge von Ereignissen, die das Wachstum und die Vermehrung der Zelle umfassen. Das Endziel ist, dass sich die Zelle in zwei identische Tochterzellen teilt. Jeder Zellzyklus besteht aus zwei Hauptphasen: der Phase, in der sich die Zelle teilt, der sogenannten M-Phase, und der Phase, in der sie sich auf diese Teilung vorbereitet, der sogenannten Interphase.

Die Interphase wird weiter in die G1-, S- und G2-Phase unterteilt.

• Alle Vorgänge während der G1-Phase dienen der Vorbereitung auf die nächste Phase des Zyklus, in der die DNA repliziert wird. 
• In der S-Phase wird die DNA repliziert, um sicherzustellen, dass jede Tochterzelle bei der Teilung die gleiche Menge an DNA erhält. Die Tochterzellen müssen mit der Mutterzelle identisch sein.
• Nachdem die DNA der Zelle repliziert wurde, tritt sie in die G2-Phase ein, in der sie weiter wächst, um sich auf die Zellteilung vorzubereiten. Am Ende der G2-Phase ist die Zelle ausreichend gewachsen, hat verdoppelte Zentrosomen, eine intakte Kernhülle und einen intakten Nukleolus, sowie feines, fadenförmiges Chromatin, das im gesamten Zellkern verteilt ist und die verdoppelte DNA enthält.

Die M-Phase umfasst die Mitose und die Zytokinese. Mitose bezeichnet speziell die Kernteilung, während Zytokinese die Teilung des Zytoplasmas beschreibt. Die Mitose umfasst die Prophase, Prometaphase, Metaphase, Anaphase und Telophase. Die Zytokinese beginnt in der späten Anaphase und endet nach der Telophase. Das Endergebnis der Zellteilung sind zwei Tochterzellen mit derselben Chromosomenzahl wie die Mutterzelle.

Die wichtigsten internen Faktoren für den Fortschritt des Zellzyklus sind Cycline und Cyclin-abhängige Kinasen (CDK). Die Kinasen phosphorylieren Zielproteine und aktivieren sie dadurch. Die Cyclin-CDK-Komplexe bestimmen, ob die Zelle zur nächsten Phase übergehen kann.

Die Qualitätskontrolle erfolgt an mehreren Kontrollpunkten während des Zyklus. Dabei überprüft die Zelle wichtige Aspekte wie etwa, ob die Umgebung für eine Teilung geeignet ist, ob genügend Nährstoffe vorhanden sind, ob die DNA-Replikation korrekt abgelaufen ist und ob die Chromosomen richtig ausgerichtet sind, bevor sie sich trennen. Probleme bei einem dieser Punkte können schwerwiegende Folgen haben, wie zum Beispiel die Entstehung von Krebs.

Inhalte verstehen

Zellzyklus

DNA Replikation

Während der S-Phase des Zellzyklus repliziert sich die DNA. Bei diesem semikonservativen Prozess entsteht aus einem DNA-Molekül durch eine Abfolge von Vorgängen zwei DNA-Moleküle.

Zellteilung

Somatische Zellen teilen sich, indem sie in jedem Zyklus zwei Tochterzellen bilden. Dieser Vorgang findet während der M-Phase des Zellzyklus statt und umfasst die Kernteilung (Mitose) und die Zytoplasmateilung (Zytokinese).

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Zusammenfassung