Zellzyklus, DNA und Mitose: Grundlagen der Zellbiologie

Zellzyklus und Zellteilung

Der Zellzyklus umfasst die Zeitspanne zwischen der Entstehung einer Zelle und ihrer eigenen Teilung. Während dieser Zeit wächst die Zelle, entwickelt ihre vitalen Aktivitäten und verdoppelt ihr Chromatin.

Interphase

In der Interphase bereitet sich die Zelle auf die Teilung vor. Die DNA wird verdoppelt, und ihre Bestandteile kondensieren zu Chromosomen.

Aufbau und Eigenschaften der DNA

Struktur der DNA

Die DNA besteht aus Nukleotiden. Jedes Nukleotid setzt sich aus einer Desoxyribose, einer organischen Stickstoffbase und einer Phosphatgruppe zusammen. Zwei Ketten aus Polynukleotiden bilden eine Doppelhelix, deren Basen sich gegenseitig ergänzen.

Eigenschaften der DNA

• Doppelhelix: Zwei Stränge sind antiparallel angeordnet und ergänzen einander.
• Informationsspeicher: Die vier Nukleotide enthalten die Erbinformationen für die Nachkommen.
• Steuerung: Die DNA steuert die Aktivität der Zelle und den Zellzyklus.

Die Phasen der Mitose

1. Prophase: Die DNA kondensiert zu Chromosomen. Die Zentriolen duplizieren sich und wandern zu gegenüberliegenden Polen der Zelle. Die Kernmembran verschwindet.
2. Metaphase: Die Chromosomen ordnen sich am Äquator der Zelle an und bilden die Spindelapparat-Verbindung.
3. Anaphase: Die Chromosomen werden am Zentromer getrennt, und die Chromatiden wandern zu den Polen.
4. Telophase: An jedem Pol befindet sich ein vollständiger Satz Chromatiden. Das Chromatin dekondensiert, der Spindelapparat verschwindet und die Kernmembran bildet sich neu.

Zelltheorie

Nach der Zelltheorie ist die Zelle die strukturelle, funktionelle und genetische Einheit aller Lebewesen. Alle Organismen bestehen aus einer oder mehreren Zellen, und jede Zelle entsteht aus einer bereits bestehenden Zelle.

Mikroorganismen

Mikroorganismen sind nur unter dem Mikroskop sichtbar. Dazu gehören prokaryotische Bakterien sowie eukaryotische Algen, Pilze, Hefen und Viren.

Aufbau der Zelle

Zellbestandteile

• Plasmamembran: Eine dünne Hülle, die die Zelle nach außen abgrenzt und den Stoffaustausch kontrolliert.
• Zytoplasma: Der innere Bereich der Zelle, der das Zytosol und verschiedene Organellen enthält.
• Erbmaterial: Moleküle, die die Informationen für Aufbau und Funktion der Zelle speichern.

Unterschiede zwischen pflanzlicher und tierischer Zelle

• Pflanzliche Zelle: Polyedrische Form, Zellwand, Vakuolen und Chloroplasten.
• Tierische Zelle: Rundliche, unregelmäßige Form, Zentriolen, keine Zellwand und keine Chloroplasten.

Der Zellkern

Der Zellkern steuert die zellulären Aktivitäten und enthält die DNA als Träger der Erbinformation.

• Kernmembran: Doppelte Membran, die den Kerninhalt abgrenzt.
• Karyoplasma: Die flüssige Substanz im Kern, in der Moleküle für die Kernaktivität verteilt sind.
• Nukleolus: Der Bereich, in dem die Ribosomen gebildet werden.
• Chromatin: Die Substanz aus DNA und Proteinen, die das Kernplasma bildet.