10.5: Interphase

Der Zellzyklus dauert in einer durchschnittlichen menschlichen Zelle ca. 24 Stunden und läuft in zwei verschiedenen Phasen ab: der Interphase und der Mitose (M). Die Interphase umfasst drei Phasen des Zellzyklus (G₁, S und G₂). Während der Interphase wachsen die Zellen und replizieren ihre DNA zur Vorbereitung auf die Mitose. Die Interphase macht ca. 95 Prozent des eukaryotischen Zellzyklus aus.

Phasen der Interphase

Nach jeder Periode der Mitose und Zytokinese treten eukaryotische Zellen in die Interphase ein. In dieser wachsen sie und replizieren die DNA zur Vorbereitung auf die nächste mitotische Teilung.

Während der G₁ (Gap 1) Phase wachsen die Zellen kontinuierlich und bereiten sich auf die DNA-Replikation vor. Während dieser Phase sind die Zellen metabolisch aktiv und kopieren essenzielle Organellen und biochemische Moleküle, wie beispielsweise Proteine.

In der anschließenden S-(Synthese-) Phase der Interphase duplizieren die Zellen ihre nukleare DNA, die noch als halbkondensiertes Chromatin verpackt ist. In der S-Phase duplizieren die Zellen auch das Zentrosom, wo die Mikrotubuli arrangiert werden um die mitotischen Spindel zu bilden. Die mitotische Spindel trennt die Chromosomen während der Mitose.

In der G₂ (Gap 2) Phase, welche der DNA-Synthese folgt, wachsen die Zellen weiter und synthetisieren Proteine und Organellen, um sich auf die Mitose vorzubereiten.

In menschlichen Zellen dauert die G₁ Phase etwa 11 Stunden, die S-Phase etwa 8 Stunden und die G₂ Phase etwa 4 Stunden. Während der G₁ Phase sind die Zellen diploid (2n, ein Paar von jedem Chromosom). Nach der Replikation in der S-Phase erhöhen die Zellen ihren DNA-Gehalt auf 4n. Die Zellen bleiben bis zur Zytokinese 4n, dann wird ihr DNA-Gehalt auf 2n reduziert.

In eukaryotischen Zellen ist der größte Teil des Zellzyklus die Interphase, die in drei Phasen unterteilt ist: G1, S und und G2. In G1, der ersten Lückenphase, wächst eine neu erzeugte Tochterzelle an Größe und bereitet sich auf die DNA-Vervielfältigung in der nächsten Phase vor. In S, der Synthesephase, duplizieren die Zellen ihre Kern-DNA, die als Chromatin verpackt bleibt.

Die Zellen duplizieren auch die Zentrosomen, die Mikrotubuli-Organisationsstruktur, die den mitotischen Spindelapparat bildet. Schließlich wachsen in G2, der zweiten Lückenphase, die Zellen weiter, vermehren Organellen und Proteine, die für die Mitose benötigt werden, und füllen ihre Energiespeicher auf. Die Zelle ist nun bereit, in das erste Stadium der Mitose einzutreten.

• Cell Cycle – Series of stages a cell undergoes to grow, replicate DNA, and divide into two daughter cells.
• Interphase – Longest cell cycle phase where cells grow, replicate DNA, and prepare for mitosis.
• G1 Phase – First growth phase marked by active metabolism and organelle duplication.
• S Phase – Phase when DNA is replicated and centrosomes are duplicated for cell division.
• G2 Phase – Final interphase stage with continued growth and protein synthesis before mitosis.

• Define Interphase Phases – Recognize the G1, S, and G2 stages where cells grow, replicate DNA, and prepare for mitosis (e.g., cell cycle).
• Understand DNA Replication – Learn how DNA strands are duplicated during the S phase using semiconservative synthesis (e.g., synthesis).
• Track Cell Growth – Identify key processes in G1 and G2 like organelle duplication and protein synthesis before mitosis (e.g., growth).
• Compare DNA Content – Follow chromosome duplication from diploid (2n) to tetraploid (4n) and return to 2n after cytokinesis.
• Prepare for Mitosis – Understand interphase as a foundation for cell division.

• What is interphase in the cell cycle and why is it essential for cell division?
• What happens in the S phase of the interphase and why is DNA replication important?
• What happens during the G2 phase of interphase and how does it prepare the cell for mitosis?

• Students – Understand what happens during interphase and why it is essential in the cell cycle.
• Educators – Provides a clear framework for teaching the stages of interphase (G1, S, and G2) and their role in cell division.
• Researchers – Reinforces the importance of interphase in preparing cells for mitosis or meiosis.
• Science Enthusiasts – Offers insights into how cells grow, duplicate DNA, and preserve genetic stability before dividing.