DNA-Replikation, Meiose und Zelltransport

DNA-Replikation

In prokaryotischen Zellen

Es gibt einen Ursprung der Replikation. Die Replikationsgabel zeigt die Trennung und Replikation. Der Fortschritt ist bidirektional, was die Zeit verkürzt. Die Replikationsproteine sind in einem Komplex namens Replisom organisiert. Die DNA-Replikation in Prokaryoten erfolgt mit einer Geschwindigkeit von 500 Nukleotiden pro Sekunde.

In eukaryotischen Zellen

Der Prozess ist im Wesentlichen derselbe, aber die DNA ist viel linearer und größer. Es gibt mehrere Ursprünge der Replikation und der Prozess ist bidirektional. Der Fortschritt ist langsamer als in Prokaryoten, da mehr Proteine mit der DNA assoziiert freigegeben werden müssen. Die DNA-Replikation, die nur einmal in jeder Zellgeneration stattfindet, benötigt viele Enzyme und eine große Menge an Energie in Form von ATP (denken Sie daran, dass nach der S-Phase des Zellzyklus Zellen eine G-Phase durchlaufen, unter anderem um Energie für die nächste Phase der Zellteilung zurückzugewinnen). Die Replikation der DNA beim Menschen wird mit einer Geschwindigkeit von 50 Nukleotiden pro Sekunde durchgeführt. Die Nukleotide müssen vorbereitet und zusammen mit der Energie, um sie zu verbinden, in den Zellkern transportiert werden.

Meiose I

Interphase I

Die Interphase vor der ersten meiotischen Teilung ist ein komplexer Vorgang, der in 5 Subphasen unterteilt ist:

Leptotän

Die erste Stufe der Prophase I ist das Leptotän, in dem sich die einzelnen Chromosomen im Zellkern zu langen Fäden verdichten.

Zygotän

Die homologen Chromosomen beginnen, sich über ihre gesamte Länge zu paaren. Dies wird als Synapse bezeichnet und der entstehende Komplex ist als Bivalent bekannt.

Pachytän

Sobald die homologen Chromosomen vollständig gepaart sind und Bivalente bilden, tritt das Crossing-over auf, bei dem nicht-homologe Schwesterchromatiden genetisches Material austauschen.

Diplotän

Die Chromosomen kondensieren weiter, bis die beiden Chromatiden jedes Chromosoms sichtbar werden.

Diakinese

Dieses Stadium ist schwer vom Diplotän zu unterscheiden. Die Chromosomen sind etwas stärker kondensiert.

Prophase I

Die Kernmembran verschwindet.

Metaphase I

Die homologen Chromosomen richten sich in der Äquatorialebene aus.

Anaphase I

Die Chromosomenpaare werden getrennt.

Telophase I

Jede Tochterzelle hat jetzt die Hälfte der Chromosomenzahl, aber jedes Chromosom besteht aus einem Paar von Chromatiden.

Meiose II

Prophase II

Die Kernmembran verschwindet und die Spindelapparat wird gebildet.

Metaphase II

Spindelfasern binden an die Kinetochoren der Chromosomen.

Anaphase II

Die Chromatiden trennen sich an ihren Zentromeren und ein Satz von Chromosomen bewegt sich zu jedem Pol.

Telophase II

In der Telophase II befindet sich ein Mitglied jedes homologen Paares an jedem Pol.

Endozytose und Exozytose

Diese Verfahren ermöglichen den Transport großer Moleküle durch Bildung von membranösen Vesikeln, die mit Clathrin (einem Protein) beschichtet sind. Endozytose bezeichnet die Aufnahme von Stoffen in die Zelle und Exozytose die Abgabe von Stoffen aus der Zelle. Die Endozytose dient der Nährstoffaufnahme und die Exozytose der Abwehr und Sekretion. Beide Prozesse beruhen auf der Fähigkeit der Membran, sich selbst zu formen und zu verändern. Wenn ein Virus in ein Endosom eindringt, kann es von einem Lysosom zerstört werden. Nach der Exozytose wird die Membran wiederhergestellt. Manchmal benötigt die Exozytose Rezeptoren, wie im Immunsystem. Unter dem Mikroskop erscheint das Vesikel als ein Beutel, der von Clathrin-Filamenten umgeben ist.