Zelltypen, Mitose, Meiose und Zellkernstruktur

Arten von Zellen in mehrzelligen Organismen

• Diploide Zellen: Sie besitzen zwei Kopien jedes Chromosomentyps (symbolisiert als 2n). Beim Menschen enthalten somatische Körperzellen 46 Chromosomen (2x23).
• Haploide Zellen: Sie besitzen eine einzige Kopie jedes Chromosomentyps (symbolisiert als n). Beim Menschen sind dies die Keimzellen (Eizellen und Spermien) mit 23 Chromosomen.

Der Zellzyklus

Innerhalb des Lebenszyklus einer Zelle unterscheidet man:

• Interphase: Die Wachstumsphase, das Intervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Teilungen.
• Zellteilung: Die Phase, in der aus einer Mutterzelle zwei Tochterzellen entstehen.

Ablauf der Zellteilung

Die Zellteilung besteht aus:

1. Mitose (Karyokinese): Die Teilung des Zellkerns.
2. Zytokinese: Die Teilung des Zytoplasmas.

Mitose: Die Kernteilung

Die Mitose ist ein kontinuierlicher Prozess, der in vier Phasen unterteilt wird:

1. Prophase: Das Chromatin kondensiert zu Chromosomen. Jedes Chromosom besteht aus zwei identischen Chromatiden, die durch ein Zentromer verbunden sind. Am Zentromer bilden sich Kinetochore, die die Mikrotubuli organisieren.
2. Metaphase: Durch die Kinetochor-Mikrotubuli werden die Chromosomen in der Äquatorialebene (Metaphasenplatte) ausgerichtet.
3. Anaphase: Die Kinetochor-Mikrotubuli verkürzen sich. Die Schwesterchromatiden werden zu den entgegengesetzten Polen gezogen.
4. Telophase: Die Chromosomen dekondensieren wieder zu Chromatin. Der Nukleolus bildet sich neu, und die Kernhülle wird aus Vesikeln des endoplasmatischen Retikulums rekonstruiert.

Zytokinese: Teilung des Zytoplasmas

• Tierische Zellen, Protozoen und Algen: Die Teilung erfolgt durch Einschnürung oder Segmentierung.
• Pflanzenzellen: Die Teilung erfolgt durch ein Septum (Zellplatte), das aus der Verschmelzung von Vesikeln des Golgi-Apparats entsteht. Es verbleiben Poren, die sogenannten Plasmodesmen.

Meiose

Das genetische Material wird in der S-Phase repliziert. Die Segregation der Chromosomen während der ersten Reifeteilung reduziert den DNA-Gehalt auf die Hälfte.

Struktur des Zellkerns

Der Zellkern besteht aus:

• Kernhülle: Eine Doppelmembran mit Kernporen.
• Karyoplasma: Die Matrix des Kerns.
• Chromatin: Die DNA-Protein-Struktur.
• Nukleolus: Ort der Ribosomenbildung.

Besondere Formen:

• Synzytium: Eine mehrkernige Zelle.
• Plasmodium: Eine mehrkernige Zelle, die durch aufeinanderfolgende Teilungen ohne Zytokinese entsteht.

Funktionen der Kernhülle

• Trennung von Karyoplasma und Zytoplasma.
• Regulation des Stoffaustauschs.
• Beteiligung der Kernlamina an der Chromatin-Kondensation.

Karyoplasma und Nukleolus

Das Karyoplasma ist eine kolloidale Dispersion, in der DNA-Replikation und Gen-Transkription stattfinden. Der Nukleolus besteht aus RNA und Proteinen.

Chromatin

Chromatin besteht aus DNA, die mit Histon-Proteinen assoziiert ist. Es weist je nach Phase des Zellzyklus unterschiedliche Verdichtungsgrade auf. Die Chromatinfaser (100 Å) ist wie eine Perlenkette aus Nukleosomen aufgebaut.