Zellteilung

Der Zellzyklus bezieht sich auf die Abfolge von Ereignissen im Leben einer typischen Zelle - einschließlich Wachstum, DNA-Replikation und Vorbereitung auf die Zellteilung. Für sich sexuell fortpflanzende Organismen beginnt das Leben als Zygote, eine befruchtete Eizelle. Im Laufe der Zeit wächst und teilt sich diese ursprüngliche einzelne Zelle auf kontrollierte Weise, um ein mehrzelliges, komplexes Individuum zu erzeugen. Die Zellen setzen diesen Prozess fort, insbesondere um das Gewebe während des Alterns zu erhalten und zu reparieren.

Schauen

wir uns das nun genauer an. In Eukaryoten ist die doppelsträngige DNA speziell in einem membrangebundenen Zellkern organisiert, um den begrenzten Platz der Zelle aufzunehmen. Auf der ersten Ebene der Verdichtung wird die DNA fest um bestimmte Proteine gewickelt, die Histone genannt werden. Diese Kombination von DNA-Proteinpartikeln wird dann wiederholt und in Arrays verpackt, die als Nukleosomen bekannt sind und zusammen mit der Linker-DNA gewickelte Chromatinfasern bilden. Schließlich verdichten zusätzliche faserige Proteine das Chromatin noch weiter und packen große DNA-Längen in eng verdichtete Einheiten. Werden als Chromosomen erkannt, abhängig von der Phase der Zellteilung.

Um sich auf die Teilung vorzubereiten, müssen die Zellen die Interphase durchlaufen, die in drei Stadien unterteilt ist. G1, S und G2. In G1, der ersten Lückenphase, wächst eine neu erzeugte Tochterzelle an Größe und bereitet sich auf die DNA-Duplikation in der nächsten Phase vor. In S, der Synthesephase, duplizieren die Zellen nun ihre Kern-DNA, die als Chromatin verpackt bleibt. Zellen duplizieren auch die Zentrosomen, die Mikrotubuli-organisierenden Strukturen, die den mitotischen Spindelapparat bilden. In G2, der zweiten Lückenphase, wachsen die Zellen schließlich weiter, vermehren Organellen und Proteine, die für die Mitose benötigt werden, und füllen ihre Energiespeicher wieder auf. Die Zelle ist nun bereit, in das erste Stadium der Mitose einzutreten.

Die Mitose besteht aus fünf einzigartigen Stadien und ist eine Form der Teilung, bei der das genetische Material einer Zelle auf zwei Tochterzellen aufgeteilt wird. Zuerst kondensiert nukleinisches Chromatin während der Prophase beim Menschen zu X-förmigen Chromosomen, die aus Schwesterchromatidenpaaren bestehen, die an Zentromerübergängen befestigt sind. Gleichzeitig wandern Zentrosomen außerhalb des Zellkerns zu entgegengesetzten Seiten der Zelle. Während sie dies tun, beginnen Mikrotubuli-Stäbchen aus jedem zu wachsen. Entweder nach innen oder nach außen, so dass ein netzartiger Spindelapparat entsteht. Als nächstes löst sich die Kernhülle während der Prometaphase auf und setzt die Chromosomen dem anderen Inhalt der Zelle aus. Proteinstrukturen treten auch auf beiden Seiten der Zentromere auf, eine für jedes Chromatid. Sobald sich diese Kinetochore gebildet haben, befestigen sich ausdehnende innere Mikrotubuli an ihnen, wobei jedes Schwesterchromatid an einen anderen Pol gebunden ist.

Die

Mitose schreitet dann in die Metaphase fort, in der der Spindelapparat die Chromosomen so anordnet, dass sie in ähnlicher Weise in einer festen Reihe entlang des Äquators der Zelle ausgerichtet sind. Während der Anaphase verkürzen sich die mit Kinetochor fixierten Mikrotubuli. Und Schwesterchromatiden, die nun einzeln als Chromosomen bezeichnet werden, werden auseinandergezerrt. Diese und andere Mikrotubuli-Dynamiken verlängern die Zelle zusätzlich. Schließlich landen die Chromosomen während der Telophase an gegenüberliegenden Zellseiten. Und der Spindelapparat löst sich auf. Das Erbgut löst sich, und es entstehen zwei Kernhüllen, eine um jeden Chromosomensatz. Während der Telophase teilt ein bestimmter Prozess, der technisch gesehen kein Mitosestadium ist, die Zytokinese, die Zelle. Das Endergebnis der Mitose ist also ein Zellpaar, das genetisch identisch mit seinem Vorläufer ist.

Leider können Mutationen Schäden an Genen verursachen, die die Zellzyklusregulation steuern, was dazu führt, dass die Zellteilung unkontrolliert abläuft. In diesem Fall produziert jede aufeinanderfolgende Zellteilung Tochterzellen mit noch mehr Schaden... und die fehlerhafte Wachstumsregulation führt schließlich zur Bildung von Zellmassen, die als Tumore bezeichnet werden.

In diesem Lab untersuchen Sie die verschiedenen Stadien der Mitose anhand von Zellen der Zwiebelwurzelspitzen. Und untersuchen Sie dann, was passiert, wenn die Kontrolle über den Zellzyklus verloren geht.