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10.1: Was ist der Zellzyklus?

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What is the Cell Cycle?

10.1: What is the Cell Cycle?

10.1: Was ist der Zellzyklus?

The cell cycle refers to the sequence of events occurring throughout a typical cell’s life. In eukaryotic cells, the somatic cell cycle has two stages: interphase and the mitotic phase. During interphase, the cell grows, performs its basic metabolic functions, copies its DNA, and prepares for mitotic cell division. Then, during mitosis and cytokinesis, the cell divides its nuclear and cytoplasmic materials, respectively. This generates two daughter cells that are identical to the original parent cell. The cell cycle is essential for the growth of the organism, replacement of damaged cells, and regeneration of aged cells. Cancer is the result of uncontrolled cell division sparked by a gene mutation.

Cell Cycle Checkpoints

There are three major checkpoints in the eukaryotic cell cycle. At each checkpoint, the progression to the next cell cycle stage can be halted until conditions are more favorable. The G1 checkpoint is the first of these, where a cell’s size, energy, nutrients, DNA quality, and other external factors are evaluated. If the cell is deemed inadequate, it does not continue to the S phase of interphase. The G2 checkpoint is the second checkpoint. Here, the cell ensures that all of the DNA has been replicated and is not damaged before entering mitosis. If any DNA damage is detected that cannot be repaired, the cell may undergo apoptosis, or programmed cell death. The M, or spindle, checkpoint ensures that all the sister chromatids are correctly attached to the spindle microtubules at the metaphase plate before the cell enters anaphase.

Cancer: When the Cell Cycle Goes Awry

Cell cycle checkpoints ensure that healthy cells move through the cell cycle in a regulated way. However, cancer cells often bypass these checkpoints. Each successive round of unchecked cell division produces more damaged daughter cells. Additionally, cancer cells in the human body can divide many more times than normal cells, which can only undergo about 40-60 rounds of division. Cancer cells express telomerase, an enzyme that repairs the wear and tear at the ends of chromosomes that is typically caused by cell division.

Der Zellzyklus beschreibt die Abfolge von Ereignissen, die während des Lebens einer typischen Zelle auftreten. In Eukaryontischen Zellen wird der somatische Zellzyklus in zwei Phasen unterteilt: die Interphase und die mitotische Phase. Während der Interphase wächst die Zelle, führt ihre grundlegenden Stoffwechselfunktionen aus, kopiert ihre DNA und bereitet sich auf die mitotische Zellteilung vor. Während der Mitose und der Zytokinese teilt die Zelle dann ihre Kern bzw. ihr Cytoplasma. Dabei entstehen zwei Tochterzellen, die mit der ursprünglichen Mutterzelle identisch sind. Der Zellzyklus ist für verschiedenste Prozesse unerlässlich. Dazu gehören das Wachstum eines Organismus, der Ersatz von geschädigten Zellen und die Regeneration gealterter Zellen. Krebs ist beispielsweise das Ergebnis unkontrollierter Zellteilungen, welche durch Genmutationen ausgelöst werden können.

Kontrollpunkte des Zellzyklus'

Es gibt drei wichtige Kontrollpunkte im eukaryontischen Zellzyklus. Das Fortschreiten zum nächsten Zellzyklusstadium kann an jedem Kontrollpunkt angehalten werden, bis die Bedingungen günstiger sind. Der Kontrollpunkt G1 ist der erste dieser Kontrollpunkte. An diesem Kontrollpunkt werden die Zellgröße, Energie, Nährstoffe, DNA-Qualität und andere externe Faktoren bewertet. Wenn die Zelle als inadäquat eingestuft wird, geht sie nicht in die S-Phase der Interphase über. Der G2 Kontrollpunkt ist der zweite Kontrollpunkt. Hier stellt die Zelle sicher, dass die gesamte DNA repliziert wurde und nicht beschädigt ist, bevor sie in die Mitose eintritt. Wird eine Beschädigung der DNA festgestellt, die nicht repariert werden kann, tritt die Zelle möglicherweise in die Apoptose ein. Dabei handelt es sich um den programmierten Zelltod. Der M- oder Spindelkontrollpunkt stellt sicher, dass alle Schwesterchromatiden korrekt an den Spindelmikrotubuli an der Metaphasenplatte befestigt sind. Ist dies der Fall, tritt die Zelle in die Anaphase ein.

Krebs: Wenn etwas im Zellzyklus schief läuft

Zellzyklus-Kontrollpunkte stellen sicher, dass sich gesunde Zellen geregelt durch den Zellzyklus bewegen. Krebszellen umgehen diese Kontrollpunkte jedoch häufig. Jeder aufeinanderfolgende Zyklus unkontrollierter Zellteilung produziert mehr geschädigte Tochterzellen. Außerdem teilen sich viele Krebszellen viel häufiger im menschlichen Körper als gewöhnliche Zellen. Normale Zellen teilen sich nur ca. 40-60 Mal. Krebszellen exprimieren jedoch Telomerase. Dies ist ein Enzym, das den Verschleiß an den Enden der Chromosomen, der typischerweise durch die Zellteilung verursacht wird, repariert.

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