Zelluläre Funktionen, Genetik und Zellteilung: Mitose und Meiose einfach erklärt

Punkt 3: Zelluläre Funktionen

Grundlegende Lebensprozesse

Zellen sind die Basiseinheiten für Leben und Verhalten, einschließlich Ernährung, Interaktion und Fortpflanzung. Einzellige Organismen sind sowohl realistisch als auch Menschen (Anmerkung: Hier scheint eine Verwirrung in der ursprünglichen Formulierung zu sein; der Fokus liegt auf den Funktionen der Zelle).

Ernährung (Stoffwechsel)

Stoffwechsel (Metabolismus) ist der Prozess, bei dem die Zelle Moleküle aus der äußeren Umgebung aufnimmt und Energie nutzt, um zelluläre Strukturen temporär zu erneuern und aufrechtzuerhalten.

Beziehung zur Außenwelt (Reizbarkeit/Homöostase)

Das Verhältnis ermöglicht die Kommunikation der Zelle mit der Außenwelt. Dies erlaubt es den Zellen, sich an Umweltveränderungen anzupassen und die innere Stabilität (Homöostase) aufrechtzuerhalten.

Fortpflanzung (Reproduktion)

Fortpflanzung ist die Bildung neuer Zellen aus bereits existierenden. Bei einzelligen Organismen führt dies zur Entstehung eines neuen Wesens. Bei mehrzelligen Organismen dient sie dazu, Zellen zu ersetzen, die absterben, und die Zellzahl während des Wachstums zu erhöhen.

Die zelluläre Reproduktion überträgt das genetische Material der Mutterzelle auf ihre Nachkommen.

Der Zellkern (Nucleus)

Genetisches Material und Steuerung

Der Zellkern wird als die zelluläre Leitstelle betrachtet, da er das genetische Material (DNA) enthält. Während der Zellteilung (Mitose) befindet sich die DNA in der Interphase in einem nicht kondensierten Zustand.

Bestandteile des Kerns

• Karyoplasma (Kernplasma): Das Medium im Kern.
• Chromatin: Das genetische Material, das aus DNA und Proteinen besteht.
• Nukleolus: Eine kugelförmige Struktur, die an der Herstellung der ribosomalen RNA (rRNA) beteiligt ist.

Chromosomen

Chromosomen sind die kondensierte Form des genetischen Materials, die für den Transport während der Zellteilung nützlich ist. Jedes Chromosom besteht aus zwei identischen Strängen von Chromatin, den sogenannten Chromatiden, die durch ein Zentromer verbunden sind.

Zellteilung: Mitose und Meiose

Die Mitose

Die Mitose ist die Zellteilung, bei der die Tochterzellen genetisch identisch mit der Mutterzelle sind (außer bei Geschlechtszellen). Es ist entscheidend, dass die genetische Information gleichmäßig an jede Tochterzelle weitergegeben wird. Vor der Mitose muss das genetische Material dupliziert werden.

Der wichtigste Prozess ist die Teilung des Kerns (Karyokinese), die in vier grundlegende Phasen unterteilt wird:

1. Prophase
2. Metaphase
3. Anaphase
4. Telophase

Die Mitose führt zur Bildung von zwei Zellen, die die gleiche genetische Information wie die Ausgangszelle besitzen.

Die Meiose

Die Meiose ist ein spezieller Teilungsprozess, der zur Bildung von Keimzellen (Gameten) oder Geschlechtszellen führt. Diese Zellen benötigen nur die Hälfte der genetischen Information (n Chromosomen), damit bei der Befruchtung wieder der diploide Satz (2n) erreicht wird.

Die Meiose besteht aus zwei aufeinanderfolgenden Kernteilungen, die jeweils einer Mitose ähneln.

Punkt 5: Grundkonzepte der Genetik

Gene und Allele

Ein Gen ist die grundlegende Einheit der Vererbung.

Allele und Vererbungsmuster

• Wenn beide Allele gleich sind, wird das Individuum als homozygot bezeichnet.
• Wenn die Allele abweichend sind, ist das Individuum heterozygot.
• Das erste Allel wird als dominant bezeichnet und kommt immer zur Expression.
• Das zweite Allel (rezessiv) kommt nur zur Expression, wenn es in doppelter Ausführung vorliegt.
• Wenn beide Allele gleichermaßen zur Ausprägung fähig sind, spricht man von kodominanten Allelen (Kodominanz).