Zellzyklus und Meiose: Eine Übersicht

Der Zellzyklus

Der Zellzyklus ist eine Reihe von Veränderungen, die eine Zelle von ihrer Entstehung bis zur Teilung durchläuft.

Interphase

Die Interphase ist der Zeitraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Mitosen (Zellteilungen). Sie nimmt den größten Teil des Zellzyklus ein. In dieser Phase wächst die Zelle und der Zellstoffwechsel findet statt.

Es gibt drei Perioden:

G₁-Phase

Dies ist der Zeitraum zwischen der Teilung und der DNA-Synthese. Hauptsächlich werden Proteine synthetisiert und die Zelle vergrößert sich.

In Zellen, die sich nicht teilen, befindet sich die Zelle in der G₀-Phase.

S-Phase

In dieser Phase findet die DNA-Replikation statt und Histone werden synthetisiert. Als Ergebnis besteht jedes Chromosom aus 2 Chromatiden.

G₂-Phase

Gene werden transkribiert und translatiert, um Proteine zu synthetisieren, die für die Zellteilung benötigt werden. Die Zentriolen werden dupliziert.

M-Phase

In dieser Phase finden die Mitose (Teilung des Kerns) und die Zytokinese (Teilung des Zytoplasmas) statt. Bei der Zellteilung entstehen 2 Tochterzellen mit identischem genetischen Material.

Mitose

Auch als Karyokinese bekannt, ist dies die gerechte Verteilung des Erbmaterials, das sich in der S-Phase verdoppelt hat, zwischen den beiden Tochterzellen, die sich bilden.

• Prophase: Chromatinkondensation, wodurch die Chromosomen sichtbar werden und aus zwei am Zentromer verbundenen Chromatiden bestehen. Die Zentriolen, die sich in der G₂-Phase verdoppelt haben, beginnen sich zu trennen, bis sie sich an entgegengesetzten Polen der Zelle befinden. Zwischen ihnen bilden sich polare Mikrotubuli, die die mitotische Spindel oder den achromatischen Apparat bilden. Die Kernmembran und der Nukleolus verschwinden, und die Chromosomen verteilen sich. Es werden Kinetochore gebildet, an die sich Mikrotubuli anheften.
• Metaphase: Die Chromosomen erreichen ihre maximale Kondensation. Die Spindel ist vollständig ausgebildet und erstreckt sich zwischen den beiden Polen der Zelle. Die Mikrotubuli ordnen die Chromosomen in der Äquatorialebene der mitotischen Spindel an, wobei sich das Zentromer an der Äquatorialplatte befindet. Die Chromatiden sind zu einem Pol ausgerichtet.
• Anaphase: Die beiden Chromatiden beginnen sich zu trennen, bis sich jedes an einem Pol befindet, was durch die Mikrotubuli ermöglicht wird.
• Telophase: Die Nukleolen bilden sich neu und die Chromosomen dekondensieren. Aus dem ER bildet sich eine neue Kernhülle um jede Gruppe von Chromosomen, wodurch zwei Kernbereiche an beiden Polen entstehen.

Meiose

Aus einer diploiden Zelle entstehen 4 haploide Zellen, die genetisch verschieden sind und sich von der Mutterzelle unterscheiden. Diese Zellen sind die Keimzellen. Es findet ein Austausch von genetischem Material zwischen den Chromatiden homologer Chromosomen statt: genetische Rekombination.

In der S-Phase der Interphase findet die Verdopplung der DNA statt, wodurch Chromosomen entstehen, die aus zwei am Zentromer verbundenen Chromatiden bestehen.

Meiose I

In der ersten meiotischen Teilung paaren sich die homologen Chromosomen, es findet ein Austausch von genetischem Material zwischen homologen Chromatiden statt und die homologen Chromosomen werden getrennt.

Prophase I

• Leptotän: Die Chromosomen kondensieren und werden unter dem Mikroskop sichtbar. Jedes besteht aus zwei Chromatiden.
• Zygotän: Die homologen Chromosomen paaren sich und bilden eine Tetrade durch einen Proteinkomplex namens Synaptonemaler Komplex, um vollständig ausgerichtet zu sein (Synapse).
• Pachytän: Crossing-over oder Austausch von genetischem Material zwischen den Chromatiden der homologen Chromosomen findet statt.
• Diplotän: Die homologen Chromosomen beginnen sich zu trennen, bleiben aber durch die Punkte verbunden, an denen Crossing-over stattgefunden hat, die als Chiasmata bezeichnet werden.
• Diakinese: Jedes Paar von Chromatiden ist am Zentromer verbunden, und die homologen Chromosomen sind durch Chiasmata verbunden (zwischen Nicht-Schwesterchromatiden). Der Nukleolus verschwindet und die Kernmembran löst sich auf.

Metaphase I

Die Tetraden sind durch Chiasmata verbunden und in der Äquatorialplatte angeordnet.

Anaphase I

Die Paare homologer Chromosomen beginnen sich zu trennen und werden durch die Spindelfasern zu entgegengesetzten Polen gezogen. Jedes Chromosom eines Paares, das aus zwei Chromatiden besteht, die genetische Rekombination erfahren haben, ist zu einem Pol der Zelle ausgerichtet.

Telophase I

Die Kernmembran und der Nukleolus bilden sich neu. Es entstehen zwei Tochterzellen mit der Hälfte der Chromosomenzahl der Mutterzelle und mit zwei Chromatiden pro Chromosom.

Meiose II

Findet gleichzeitig in den beiden Zellen statt. Es ist eine Teilung ohne vorherige DNA-Synthese.

Prophase II

Die Kernmembran verschwindet, die Chromosomen kondensieren und die Spindel bildet sich.

Metaphase II

Die Chromosomen sind in der Äquatorialplatte angeordnet und bestehen jeweils aus zwei Chromatiden.

Anaphase II

Die Zentromere trennen sich, und jedes Chromatid wandert zu einem entgegengesetzten Pol.

Telophase II

Die Kernmembran bildet sich um die Chromosomen, die dekondensieren. Die Zytokinese findet statt.