Der Zellzyklus: Phasen, Mitose und Meiose erklärt

Der Zellzyklus: Ein Überblick

Der Zellzyklus besteht aus verschiedenen Phasen, die das Wachstum und die Teilung einer Zelle steuern. Die Interphase, der längste Teil des Zyklus, ist durch das Zellwachstum und die Vorbereitung auf die Teilung gekennzeichnet.

Die Interphase: Vorbereitung auf die Zellteilung

Die Interphase gliedert sich in drei Phasen:

G1-Phase: Wachstum und Stoffwechsel

Die G1-Phase ist die erste Phase der Interphase. Sie beginnt nach der vorherigen Zellteilung und ist eine Phase des Zellwachstums. Am Ende der G1-Phase gibt es einen Punkt, an dem die Zelle sich entweder zur Teilung verpflichtet (R-Punkt) oder in einen Ruhezustand (G0-Phase) eintritt. Zellen in der G0-Phase können durch bestimmte Signale wieder in die G1-Phase zurückkehren.

S-Phase: DNA-Replikation

In der S-Phase wird die DNA repliziert. Die Transkription und Translation von Histonen findet weiterhin statt, während sich ein Zentriol zu einem Prozentriol entwickelt.

G2-Phase: Vorbereitung auf die Mitose

Die G2-Phase beginnt nach Abschluss der DNA-Replikation und endet, wenn die Zellteilung beginnt. In dieser Phase bereitet sich die Zelle auf die Mitose vor.

M-Phase: Zellteilung

Die M-Phase ist die Phase der Zellteilung. Sie ist viel kürzer als die Interphase und umfasst die Mitose (Kernteilung) und die Zytokinese (Zellteilung). Während der Mitose verschwinden die Kernhülle und der Nukleolus.

Die Dauer der einzelnen Phasen des Zellzyklus (G1, S, G2 und M) hängt von der Zellart, den physiologischen Bedingungen und Faktoren wie der Temperatur ab. In einem 24-Stunden-Zellzyklus dauert die G1-Phase etwa 11 Stunden, die S-Phase etwa 8 Stunden, die G2-Phase etwa 4 Stunden und die M-Phase etwa 1 Stunde.

Mitose und Meiose: Zwei Arten der Zellteilung

Es gibt zwei Hauptarten der Zellteilung: Mitose und Meiose.

Mitose: Identische Tochterzellen

Die Mitose ist eine Kernteilung (Karyokinese) gefolgt von der Zytokinese (Zellteilung). Sie führt zur Bildung von zwei genetisch identischen Tochterzellen mit der gleichen Anzahl von Chromosomen wie die Mutterzelle. Während der Mitose gibt es keine Überkreuzungen oder Synapsen. In der Anaphase werden die Schwesterchromatiden voneinander getrennt.

Meiose: Reduktionsteilung für die sexuelle Fortpflanzung

Die Meiose umfasst zwei Kernteilungen (Karyokinese) und zwei Zytokinesen. Sie führt zur Bildung von vier Tochterzellen mit der Hälfte der Chromosomenzahl der ursprünglichen Zelle. Während der Prophase I findet eine Synapse statt, und es kommt zu Überkreuzungen (Chiasmata). In der Anaphase I werden homologe Chromosomen getrennt.

Biologische Bedeutung der Meiose

Auf genetischer Ebene ist die Meiose eine Quelle der genetischen Variabilität. Durch die zufällige Trennung und das Crossing-over entstehen neue Kombinationen von Genen auf den Chromosomen. Dies führt zu genetischer Rekombination. Die Verteilung der Chromatiden erfolgt zufällig, sodass jede der vier resultierenden Zellen eine unterschiedliche Kombination von Genen enthält. Diese Zellen sind dem Druck der natürlichen Selektion ausgesetzt, sodass nur die am besten angepassten überleben.

Auf zellulärer Ebene führt die Meiose zur Reduktion der Chromosomenzahl von diploiden zu haploiden Zellen. Die aus der Meiose hervorgehenden haploiden Zellen sind entweder Geschlechtszellen (Gameten) oder Sporen.