Zellbiologie: Fortpflanzung, Zellzyklus & Meiose

Fortpflanzung: Der Prozess, durch den Lebewesen neue Generationen von Individuen der gleichen Art hervorbringen.

Zellen: Sie sind essentiell für die Entwicklung neuen Lebens.

Sexuelle Fortpflanzung: Beteiligt sind zwei Eltern, die Gameten produzieren. Es gibt einhäusige und zweihäusige Arten sowie Zwitter. Zwei verschiedene Gameten verschmelzen. Drei Gametogenese-Prozesse finden statt.

• Befruchtung: Die Vereinigung der Gameten bildet eine Zygote (Eizelle).
• Embryonale Entwicklung: Die Zygote durchläuft viele Veränderungen, um ein Lebewesen hervorzubringen. Variabilität führt zur Evolution.

Asexuelle Fortpflanzung:

• Zweiteilung: Bei Protozoen und Algen teilt sich die Mutterzelle in zwei Tochterzellen.
• Knospung: Bei Hefen, Schwämmen und Cnidarien bildet die Mutterzelle Ausstülpungen (Knospen), die sich abtrennen.
• Mehrfachteilung (Pluripartion): Bei Protozoen teilt sich die Mutterzelle in viele Tochterzellen, die später freigesetzt werden.
• Sporenbildung und Abschnürung.

Zellzyklus: Die Abfolge von Ereignissen vom Entstehen einer Zelle bis zu ihrer Teilung und der Bildung neuer Zellen.

• Teilungsphase: Hier findet die Mitose statt.
• G₁-Phase: Die Zelle wächst und bereitet sich vor.
• S-Phase: Die DNA repliziert sich.
• G₂-Phase: Die Zelle bereitet sich auf die Zellteilung vor.

Zellkern in der Interphase:

• Kernhülle: Eine Doppelmembran, die das genetische Material umschließt und Poren für den Ein- und Austritt von RNA etc. aufweist.
• Kernlamina: Verankert die DNA.
• Karyoplasma: Enthält den größten Teil der DNA.
• Chromatin: DNA und Histone (Proteine) bilden den größten Teil des Karyoplasmas. Es gibt weniger kompakte Euchromatin- und dichtere Heterochromatin-Bereiche.
• Nukleolus: Hier werden RNA-Moleküle gebildet, die ins Zytoplasma wandern.
• Zentrosom: Beginnt sich in der G₁-Phase zu verdoppeln und teilt sich in der G₂-Phase.

Chromosomen: DNA-Moleküle, die an Proteine gebunden sind. Sie entstehen durch Kondensation und Verpackung des Chromatins. Chromatin besteht aus Histonen, DNA und Proteinen.

Diploide Zellen: Besitzen zwei Chromosomensätze. Die Chromosomenpaare sehen gleich aus und werden als homologe Chromosomen bezeichnet. Haploide Zellen: Die Chromosomen unterscheiden sich und bilden keine Paare. Sie sind Keimzellen, die sich bei der sexuellen Fortpflanzung zu diploiden Zellen vereinigen. Gameten werden geschlechtsspezifisch gebildet.

Karyotyp: Der vollständige Satz der gepaarten Chromosomen einer Zelle, klassifiziert nach Form und Größe. Die Chromosomenzahl ist artspezifisch.

Cytokinese: Unterschiede in tierischen und pflanzlichen Zellen:

• Tierzellen: Ein kontraktiler Ring verursacht eine Einschnürung in der Zellemitte.
• Pflanzenzellen: Die Zellwand ist steifer als die tierische Zellmembran. Vesikel, die mit Spindelmikrotubuli assoziiert sind, konzentrieren sich in der Äquatorebene. Vesikel des Golgi-Apparates sind beteiligt.

Meiose ist eine spezielle Zellteilung, die aus diploiden Zellen haploide Zellen erzeugt.

Ihre Bedeutung liegt darin, die Chromosomenzahl bei Arten mit sexueller Fortpflanzung konstant zu halten. Väterliche und mütterliche Chromosomen werden zufällig verteilt, was zu unterschiedlichen genetischen Kombinationen führt.

Die haploide Phase ist auf die Gameten beschränkt. Die daraus entstehenden Zellen werden somatische Zellen genannt. Die Bildung von Keimzellen wird als Gametogenese bezeichnet.

Die diploide und haploide Generation unterscheiden sich.

• Farne: Der diploide Sporophyt bildet Sporen, aus denen haploide Gametophyten entstehen.
• Angiospermen: Die Sporophyt- und Gametophyt-Generationen sind getrennt. Der männliche Gametophyt ist der Pollenkorn, der weibliche der Embryosack.