Zellzyklus, Meiose und die Entstehung von Krebs
Phasen des Zellzyklus: G1, S und G2
G1-Phase: Dies ist eine Periode intensiver Stoffwechselaktivität. Die Größe der Zellen nimmt zu, und zudem werden die zytoplasmatischen Strukturen vermehrt.
S-Phase (Synthese-Phase): Dies ist die Zeit, in der die DNA repliziert wird.
G2-Phase: In dieser Zeit bereitet sich die Zelle auf die Teilung vor; dabei beginnt sich beispielsweise das Chromatin zu kräuseln.
Nach der zweiten Phase beginnt die eigentliche Zellteilung.
Beispiele für Zellteilungsraten
Escherichia coli-Bakterien können sich etwa alle 20 Minuten teilen, während die Teilung menschlicher Hautzellen etwa 15 Tage dauert.
Somatische Zellen und Geschlechtszellen
Somatische Zellen: Diese besitzen beim Menschen 46 Chromosomen. Beispiele hierfür sind Epithelzellen und Knochenzellen. Sie teilen sich durch den Prozess der Mitose.
Somatische Zellen enthalten ein Chromosomenpaar jeder Klasse und werden daher als diploide Zellen bezeichnet.
Geschlechtszellen (Sex-Zellen): Sie sind der Ursprung der Keimzellen, die durch den Prozess der Meiose entstehen. Die Anzahl der Chromosomen in den Geschlechtszellen beträgt 23. Da sie nur ein einzelnes Chromosom von jedem Paar tragen, werden sie als haploide Zellen bezeichnet.
Der Prozess der Meiose
Meiose-Prozess: Diese Art der Zellteilung findet statt, um Gameten oder Keimzellen zu bilden, welche nur die Hälfte der Chromosomen der somatischen Zellen besitzen.
Homologe Chromosomen, die aus jeweils zwei Chromatiden bestehen, finden sich zusammen und paaren sich. Im Anschluss an diese Kopplung bleiben die vier Chromatiden zusammen. Dann findet zwischen den einzelnen Chromatiden der homologen Chromosomen ein Austausch von genetischem Material statt (Crossing-over).
In der Anaphase wandern die homologen Chromosomen zu den Polen der Zelle. Durch diese Trennung erfolgt eine Reduktion der Chromosomenzahl in jeder Tochterzelle.
Die Telophase verläuft ähnlich wie bei der Mitose. Das Ergebnis der Meiose I ist die Bildung von zwei Tochterzellen mit der halben Anzahl an Chromosomen, wobei jedes Chromosom aus zwei Chromatiden besteht.
Die zweite Reifeteilung entspricht einer normalen Mitose nach einer Verdoppelung der DNA. In diesem Abschnitt werden die Schwesterchromatiden der homologen Chromosomen getrennt und wandern in Richtung der Pole. Wenn alle Prozesse abgeschlossen sind, entstehen daraus vier Tochterzellen.
Das Endergebnis der Meiose ist die Bildung von vier Tochterzellen mit der Hälfte der Chromosomen der Mutterzelle. Diese unterscheiden sich aufgrund des Austauschs von genetischem Material von den Chromosomen der Mutterzelle.
Fortpflanzung und Keimzellenproduktion
Die Spermaproduktion erfolgt in den Hoden, während Eizellen in den Eierstöcken produziert werden.
Nach der Pubertät produzieren Männer praktisch ihr ganzes Leben lang Milliarden von Spermien. Eine normale Ejakulation eines erwachsenen Mannes kann zwischen 300 und 400 Millionen Spermien enthalten.
Von den etwa zwei Millionen Oozyten (Eizellen), mit denen Frauen geboren werden, gelangen nur etwa 300 bis 400 in den rund 40 Jahren des reproduktiven Lebens zur Reife. Diese Phase erstreckt sich von der Pubertät (12 bis 14 Jahre) bis zur Menopause (die etwa mit 50 Jahren eintritt).
Mutationen und Krebserkrankungen
Eine Mutation ist eine Veränderung in der Anzahl der Nukleotide der DNA-Sequenz einer Zelle. Mutationen, die in Keimzellen oder deren Vorläuferzellen auftreten, werden an zukünftige Generationen übertragen.
Krebs ist eine Krankheit, bei der sich Zellen aufgrund wiederholter, jedoch anomaler Mitosen übermäßig vermehren. Dies führt zur Bildung einer amorphen Masse, dem Tumor. Dabei werden neue Zellen generiert, die sich ohne Bezug zum umgebenden normalen Gewebe vermehren.
Ein Tumor wird als bösartig bezeichnet, wenn er rasch wächst, in benachbartes Gewebe eindringt und über das Blut oder die Lymphe andere Organe erreicht. Dort können sich die Zellen weiter vermehren und neue Tumoren bilden, die als Metastasen oder Sekundärtumoren bezeichnet werden.
Prävention und Vorsorge
Regelmäßige Vorbeugungsmaßnahmen sind eine der besten Waffen, um diese Krankheit zu bekämpfen. Dazu gehören regelmäßige Vorsorgeuntersuchungen, um frühzeitig funktionelle oder strukturelle Veränderungen im Körper zu erkennen. Sollte eine Erkrankung diagnostiziert werden, ist es wichtig, sich ohne Angst der vom Arzt verordneten Behandlung zu unterziehen.