Biologische Zyklen, Fortpflanzung und Zellkommunikation

Biologische Zyklen

Nach den biologischen Zyklen, zu welchem Zeitpunkt die Meiose auftritt, gibt es drei biologische Zyklen. Haplonte besitzen Stadien von Arten, die

erwachsene Individuen sind haploid, die nur einen Teil der Person, die die Zygote ist, diploid. Die Gameten werden von den Erwachsenen gebildet

durch Mitose. Durch die Verbindung der Gameten bildet sich eine diploide Zygote. Diese Zygote unterliegt der Reifeteilung (zygotische Meiose) und gibt Anlass zu haploiden Zellen,

die zu haploiden Erwachsenen führen. Dieser Zyklus tritt in einigen Algen und einigen Pilzen auf. Diplonte: Die Arten, deren Erwachsener stets

diploid ist, während die Meiose bei der Gametogenese (gametogene Meiose) auftritt. Durch die Vereinigung der Gameten bildet sich eine diploide Zygote,

die auch zu diploiden Erwachsenen führt. Dieser Zyklus ist bei vielen Protozoen, einigen Algen und einigen Pilzen zu finden. Diplohaplonte Zyklus: Eigen

von den Arten, die einen Generationswechsel haben. Es gibt zwei Arten von Generationen, eine haploide und eine diploide, die sich

abwechseln. Die Meiose tritt bei der Sporogenese (sporogene Meiose) auf. Haploide Sporen werden durch Meiose gebildet, die aus diploiden Erwachsenen

entstehen, die als Sporophyt bezeichnet werden. Die Sporen produzieren haploide Gametophyten, und innerhalb dieser Gametophyten befinden sich die Geschlechtsorgane, männliche

(Antheridien) und weibliche (Archegonien). In Form von Antherozoiden im Antheridium und der Eizelle im Archegonium. Nach der Befruchtung des Archegoniums

bildet sich die diploide Zygote, aus der der Sporophyt gebildet wird. Enthalten in den Metaphyten, Algen und einigen Pilzen.

Asexuelle und sexuelle Fortpflanzung

In allen Abteilungen erfolgt die asexuelle Vermehrung durch Zellteilung. Bei der sexuellen Fortpflanzung gibt es immer eine Stufe der Teilung durch Meiose. Bei der

asexuellen Fortpflanzung sind die Nachkommen genetisch identisch, und bei der sexuellen Fortpflanzung sind sie genetisch verschieden. Das bedeutet, dass vor

jeder Veränderung der Umwelt es für ein einzelnes Individuum möglich ist zu überleben. Fast alle mehrzelligen Arten haben jemals

sexuelle Fortpflanzung. Die Variabilität der Nachkommen der sexuellen Fortpflanzung entsteht durch zufällige Rekombination von Genen, die Chromatiden

elterlicher und rekombinanter Art. Während der Bildung von Gameten kombinieren sich die Chromosomen zufällig. Wenn das neue Individuum durch die Vereinigung

zweier Gameten gebildet wird, wird es auch durch Zufall beeinflusst. Ein Nachteil ist, dass die sexuelle Fortpflanzung keine Veränderung bewirkt, wenn die Umwelt am besten

Individuen ähnlich den Eltern hervorbringt. Die sexuelle Fortpflanzung bringt erhebliche Herausforderungen mit sich: Treffen, Paarung, Befruchtung

und die embryonale Entwicklung. Trotz dieser Schwierigkeiten hat die sexuelle Fortpflanzung mehr Vorteile. Zunächst würden Einzelpersonen

einzellige haploide und asexuelle Vermehrung durch Mitose. Um mit ungünstigen Jahreszeiten umzugehen, könnte die Bildung von Sporen initiiert werden,

dann könnte der Austausch von genetischem Material von verschiedenen Individuen erfolgen, und dies könnte mit der Bildung von diploiden Individuen enden,

die genetisches Material vereinen. Um die Meiose wieder aufzunehmen und haploid zu werden, würde ein haplonter Zyklus eingeleitet werden, dann würde die Phase verlängert werden

diploid und der diplohaplonte Zyklus würde erscheinen, und wie er den Zyklus verlängert, sondern diplonte.

Unterschiede zwischen Mitose und Meiose

Die Mitose besteht aus einer Teilung, während der Prozess der Meiose aus zwei Teilungsprozessen besteht (1. und 2. meiotische Teilung). Bei der Mitose entstehen aus einer diploiden Zelle zwei diploide Tochterzellen. Bei der Meiose entstehen aus einer diploiden Zelle vier haploide Tochterzellen. Bei der Mitose

wird die DNA in der Interphase dupliziert, und bei der Meiose auch, aber nicht in der Interkinese (zwischen M1 und M2). Die Mitose gilt für jeden Zelltyp, und

die Meiose nur für Keimzellen. Bei der Mitose haben die beiden Tochterzellen die gleiche genetische Information, und bei der Meiose

haben die vier Tochterzellen unterschiedliche Informationen. In der Prophase 1 der Meiose findet ein Crossing-over und eine genetische Rekombination statt, in der Mitose nicht. In der

Metaphase der Mitose sind die Chromatiden in der Metaphase der Meiose I angeordnet, die Chromosomenpaare sind nebeneinander angeordnet. In der Anaphase

der Mitose werden die Schwesterchromatiden getrennt, in der Anaphase I werden die homologen Chromosomen getrennt.

Rolle der Zellkommunikation

Alle Lebewesen bewegen sich in einer Umgebung, in der

Veränderungen, Anreize auftreten, und die Reaktion auf diese Veränderungen hängt vom Überleben des Individuums ab. Im Falle von einzelligen Organismen

muss eine einzelne Zelle Reize erfassen und die am besten geeignete Reaktion entwickeln. In vielzelligen Organismen sind die Zellen

auf die Erfassung verschiedener Reize spezialisiert, wie z. B. Sinnesorgane, andere Zellen sind auf die Übertragung von Signalen spezialisiert,

wie das Nervensystem und die endokrinen Zellen, und andere können Reaktionen ausführen, wie z. B. Muskel- und Drüsenzellen. Damit alle

diese Zellen koordiniert werden, erfolgt die Kommunikation durch chemische Stoffe.

Muster der Kommunikation zwischen Zellen

In pflanzlichen Zellen ist die Kommunikation zwischen Zellen durch die Zellwand bedingt, aber auch durch den Saft,

der pflanzliche Hormone transportiert, die Nachrichten an andere Teile der Pflanze übermitteln. Die Kommunikation erfolgt jedoch vor allem über

Plasmodesmen. Diese Lücken verbinden das Zytoplasma benachbarter Zellen. 1 - Direkte Verbindung tritt zwischen benachbarten Zellen auf, da beide

Kanäle haben, durch die Ionen und kleine Moleküle passieren. Diese Art der Kommunikation ist sehr wichtig für die Entwicklung

des Embryos. 2 - Signalmoleküle, die an die Membran gebunden sind, es gibt eine Zelle mit einem Signalmolekül und eine Zielzelle mit

einem Rezeptormolekül, das das Signal aufnimmt. Dies ist wichtig bei der Immunantwort. 3 - Fernkommunikation durch sezernierte Moleküle. Eine Zelle sendet

Signalmoleküle, und die Zielzelle hat einen Rezeptor, der sie einfängt. Innerhalb dieser Art gibt es drei Möglichkeiten: a) Parakrine Signalübertragung

Signalmoleküle wirken auf nahegelegene Zielzellen. b) Endokrine Signalübertragung. Endokrine Drüsen senden Signalmoleküle aus,

die Hormone sind und über das Blut im ganzen Körper verteilt werden. c) Synaptische Signalübertragung. Nervenzellen fangen Reize ein, die

Nervenimpulse auslösen, die mit hoher Geschwindigkeit durch die Zelle übertragen werden, und die Synapse überträgt sie von Zelle zu Zelle. In der Synapse

setzt das präsynaptische Neuron Neurotransmitter in den synaptischen Spalt frei, und diese werden an das postsynaptische Neuron übertragen, wodurch sich der

Nervenimpuls fortsetzt.

Rezeptoren, Stimulation und Signalweg (Transduktion)

Zwischen Signalmolekülen und Rezeptoren besteht eine

spezielle Verbindung, die die Struktur des Rezeptors verändert und die Zelle beginnt zu reagieren. Es gibt zwei Arten von Rezeptoren: Intrazelluläre,

Signalmoleküle sind klein, fettlöslich und wasserunlöslich. Diese Moleküle können die Membranen durchqueren. Sie werden durch

Transportproteine im Blut transportiert. Wenn sie die Zielzellen erreichen, trennen sie sich vom Protein und durchqueren die Membran, wo sie an den

intrazellulären Rezeptor binden. Es bildet sich ein Hormon-Rezeptor-Komplex im Kern, der die Synthese von Proteinen und die damit verbundene Veränderung

der physiologischen Zelle induziert. Membranrezeptoren sind große Moleküle, wasserlöslich und lipidunlöslich, daher können sie nicht

die Membran durchqueren. In diesem Fall befinden sich die Rezeptoren in der Membran und wirken als Signalgeber. Es gibt drei Arten von

Membranrezeptoren: - Ionenkanal-gekoppelte Rezeptoren befinden sich in Nervenzellen und induzieren durch Botenstoffe die Öffnung oder

Schließung einiger Ionenkanäle, was die synaptische Übertragung und Muskelkontraktion beeinflusst. - Enzym-assoziierte Rezeptoren wirken

wie Enzyme. Die am besten untersuchten sind Proteinkinasen, die die Membran durchqueren, wobei sich der Rezeptor auf der Außenseite

und der Katalysator auf der Innenseite befindet. Insulinrezeptoren. - G-Protein-gekoppelte Rezeptoren. Wenn diese Rezeptoren an

das Signalmolekül binden, ändert sich ihre Konformation und sie können an das G-Protein binden, wodurch sich dessen Konformation ändert und es wiederum einen "second messenger" aktiviert,

der auf andere Proteine einwirkt und eine Kaskade von Reaktionen auslöst. Die Botenstoffe wären cAMP und Calciumionen.