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biologie artikel (Interpretation und charakterisierung)

Meiose und mitose






Der Zellzyklus! br /

/> Allg.: -Vielzellige Lebewesen entwickeln sich aus einer


Zelle, der befruchteten Eizelle.

- Während des Wachstums laufen eine Vielzahl


von Zellteilungen ab

- Im ausgewachsenen Organismus dient die


Zellteilung der Erneuerung und der Reparatur.



Teilungsfähigtkeit verschiedener Zellen





-> Teilungsfähigkeit:

- Einzeller teilen sich sehr schnell ( Verdoppelung in 1- 2 std.)

- Bei Säugetieren dauert die Zellteilung 10-24 std.




-> Zellteilungsaktivität:

- Zellen, die sich nur bei Schäden teilen (Leber)

- Zellen, die sich mehrfach pro Tag teilen, wegen einem


hohen Verschleiß (Darm)

- Zellen, die ihre Teilungsfähigkeit verloren haben


(→ Herzmuskel, Augenlinse, Gehirnzellen)




Der Zellzyklus



- es gehen 2 genetisch identische Zellen hervor


-> Zellbestandteile und Cytoplasma werden gleichmäßig auf


Tochterzellen verteilt.


-> Dafür: - DNA nimmt Transportform an (kann bei der


Aufteilung nicht mehr so schnell beschädigt


werden)


- Moleküle kondensieren


à genetische Information kann nicht mehr


abgelesen werden


à Zellstoffwechsel kommt zum erliegen.

- um genetisch identische Zellen entstehen zu lassen, muss die Erbsubstanz verdoppelt werden


à dafür muss DNA in Arbeitsform vorliegen, damit sie


abgelesen werden kann

- Wachstum und Trennung in unterschiedlichen Prozessen


à diese sind zeitlich und räumlich voneinander getrennt


à regelmäßige Abfolge = Zellzyklus

- 2 Abschnitte: 1. Wachstums- bzw. Interphase


2. Teilungs- bzw. Mitosephase



Interphase: = die Vorbereitung der Zellteilung

- längste Zeit liegen Zellen in der Interphase vor

- 3 Phasen: - G1-Phase = starkes Wachstum der Zelle


à Arbeitsphase


- S-Phase = Verdoppelung der Erbinformation


- G2-Phase = starkes Wachstum der Zelle


à Arbeitsphase




S : Synthese der DNA


G1+G2 : Damit die Zellen wachsen können, wird


die genetische Information abgelesen


und in Proteine umgesetzt

- G0-Phase: Teilungsaktivität ist eingestellt, Zellen


verharren in Arbeitsphase


(àAugenlinse, Herzmuskel, Gehirnzellen)




Mitosephase:




- 2 Phasen: Mitose und Cytokinese


- Mitose: 4 Phasen


=> Prophase: - Auflösung der Kernhülle


- Spiralisierung/Verdichtung der


Chromosomen


è 2-Chromatiden-Chromosomen


werden sichtbar


- Bildung des Spindelapparats


è trennt später


Schwesterchromatiden


=>Metaphase: - Bewegung der Chromosomen


zum Mittelpunkt


- Anordnung an der


Metaphaseplatte


(=Äquatorialplatte)


à jetzt Chromatiden max.


verkürzt


(- Ablauf mit Colchicin blockiert


Chromosomenbestand gut


überprüfbar)


=>Anaphase:- Verbindungen der


Schwesterchromatiden am


Centromer werden gelöst


(wahrscheinlich durch Anstieg der


Ca²+ - Konzentration)


- Die voneinander getrennten


Schwesterchromatiden bewegen


sich zu den entgegengesetzten Polen


(è erfolgt durch den


Spindelapparat)

=> Telophase: - Ankunft der Chromatiden an den


Polen


- an jedem Pol ein vollständiger


Satz 1-Chromatid-Chromosom.


- Entspiralisierung (DNA geht von


Transportform wieder in


Arbeitsform über)


- neue Kernmembranen bilden sich


(= die Umkehrung der Prophase)


- bei beiden neuen Tochterzellen


bildet sich auf der Höhe der


Metaphaseplatte eine neue


Zellmembran aus, dieser Prozess


wird in der Cytokinese


abgeschlossen.


è Cytokinese beginnt!!!




Cytokinese = Zellteilung

Tierische Zelle: - Zellen werden im Bereich der


Zellmitte durchgeschnürt


è hierfür sind kontraktile Fasern


aus Aktin u. Myosin


verantwortlich (à spielen auch


bei der Muskelkontraktion eine


Rolle)


- Aktin u. Myosin bilden unter der


Zellmembran einen Ring, der die


Membran nach innen zieht, bis


Tochterzellen getrennt sind.

Pflanzliche Zelle: - mit fester Zellmembran


- teilt sich das Cytoplasma, indem


senkrecht zwischen der


entstehenden Tochterzelle eine


Zellwand aufgebaut wird.

ð Im Inneren der Ursprungszelle lagern sich


Membranumhüllte Bläschen an, die


"Baumaterial" für die neue Zellwand


enthalten und verschmelzen zu einer Platte (=Zellplatte)

ð daraus gehen Zellmembranen hervor


zwischen denen eine neue Zellwand entsteht.




Steuerung und Regelung



-Organismus unter Kontrolle -> Vermehrung der einzelnen Zellen beschränkt und wird nur bei Bedarf aktiviert


- Faktoren, die Zyklus beeinflussen:


=> Fehlen wichtiger Nährstoffe -> keine Zellteilung mehr


=> optimales Vorhandensein v. Nährstoffen -> Zellteilung


nur, wenn zusätzlich Wachstumsfaktor (=Regularstoff)


vorhanden ist.


-> Wachstumsfaktor z.B. von Blutblättchen freigesetzt,


die in der Nähe der Wunde zerfallen ->löst bei Zellen


die Wundverschluß bilden Zellteilung aus.


=> hohe Zelldichte hemmt Zellteilung; trägt dazu bei das


Anzahl der Zellen konstant bleibt.


=> Abnahme der Zelldichte regt Teilung an


(-> starker Blutverlust è es werden verstärkt Blutzellen


gebildet)

- korrekter Ablauf ist für das Überleben eines Organismus


von entscheidender Bedeutung


è deshalb an jedem Übergang zur neuen Phase sog.


Qualitätsprüfungen.

- Kontrollpunkte werden nur passiert, wenn vorhergehender Arbeitsschritt vollständig und korrekt ausgeführt wurde.

-Als Taktgeber für Übergänge dienen molekulare \"Schalter\"


(spez. Enzyme)


-> liegen in inaktiver Form in der Zelle vor und werden


durch Regulatorstoffe aktiviert (diese entstehen jeweils in


der vorhergehenden Phase des Zyklus)

- dann setzen Enzyme nächsten Arbeitsschritt in Gang

- durch Kontrollpunkte ist sichergestellt dass Prozesse korrekt


und in festgelegter Reihenfolge ablaufen.

- Kontrollpunkt am Ende der G1-Phase: - Prüfung ob Zelle


sie groß genug ist


-> wenn bestimmter Schwellenwert erreicht wurde,


überschreitet sie den sog. Restriktionspunkt und


tritt in die S-Phase ein. (DNA verdoppelt sich und


Zelle teilt sich)


-> wenn nicht den Kriterien entspricht geht Zelle am


Restriktionspunkt in G0-Phase

-Kontrollpunkt am Ende der G2-Phse: -Zelle geht nur dann in


Mitosephase über,


wenn DNA


vollständig verdoppelt


ist. Zellgröße spielt auch


eine Rolle.





Zellalterung

- In Zellkulturen setzen Körperzellen von Tieren ihre


Zellvermehrung nicht unbegrenzt fort.

- Zahl von Teilungen von Art und Alter des Tieres abhängig


- Im Alter nur wenige Zellzyklen.


-> Zyklen verlaufen immer langsamer und kommen zum


Stillstand




= Zellalterung






Chromosomen und Vererbung




- 1903 formulierten Sutton und Boveri als


Chromosomentheorie der Vererbung die Erkenntnis:


"Chromosomen sind die Träger der Erbsubstanz"



Meiose: = Bildung der Keimzellen



- 2 Zellteilungen -> Reifeteilungen/Meiose

- fast alle höher entwickelten Lebewesen sind diploid (2n)

è Die Körperzellen enthalten 2 Chromosomensätze; 2 homologe Chromosomen gleichen sich in Größe, Gestalt und Aufbau

è Körperzellen enthalten jeweils 2 Allele

- Der Ablauf ist der Mitose ähnlich, außer das immer 2 Teilungen unmittelbar gekoppelt sind.

- In der lang andauernde Prophase 1 paaren sich die homologen Chromosomen, indem sie sich der Länge nach aneinander legen = Homologenpaarung

oder Synapsis.

è Dies wird wahrscheinlich durch den synaptonemalen Komplex bewirkt.

- Die gepaarten Chromosomen bestehen aus 2 Chromatiden = Tetraden

- Anaphase 1 = Reduktionsteilung


Die homologen Chromosomen werden


auf die Tochterzellen verteilt

è Die Chromosomenzahl wird auf einfachen haploiden Satz (n) halbiert.


- Die Verteilung ist zufällig (Mutter/Vater)


- Cytokinese 1: siehe Mitose (der Ablauf ist dort


genauso)


- 2. meiotische Teilung beginnt und verläuft wie die


Mitose


-> Die Schwesterchromatiden werden getrennt und auf


die Tochterzellen verteilt.


Die Keimzellen erhalten jeweils ein Allel.

è 4 Keimzellen entstehen.



Befruchtung



- Die Zellkerne der weibl. und männl. Keimzellen vereinigen sich.

Jede haploide Keimzelle steuert einen Satz Chromosomen bei.

è Die befruchtete Eizelle (=Zygote) ist diploid.


(-> Sie besteht aus 2 Sätzen von homologer


Chromosomen)


- in der Zygote sind 2 Allele aus väterl. und mütterl.


Erbgut kombiniert


- Alle Zellen des Individuums entstehen durch mitotische


Teilungen aus der Zygote und sind daher identisch.



Keimbahn

- Die Gesamtheit der diploiden Körperzellen wird als Soma


bezeichnet

- Davon unterscheidet man als Keimbahn die Folge von


Zellen, die als Urkeimzellen eine Meiose durchlaufen und


sich von den haploiden Keimzellen differenzieren.


è Sie sind potentiell unsterblich und garantieren den


ununterbrochenen Fluss genetischer Informationen der


alle Generationen verbindet.



Geschlechtschromosomen



- Die Geschlechter kann man im Karyotyp (= in der Ausstattung der Chromosomen) unterscheiden.

è So kann man den Erbgang eines Geschlechts erklären

- beide Geschlechter haben gleiche Chromosomen


(= Autosomen).

- Die Geschlechtschromosomen (= Gonosomen) unterscheiden die Geschlechter.

- Das weibl. Geschlecht hat 2 homologe als X-Chromosomen bezeichnete Gonosomen

(dies wird als Karyotyp XX bezeichnet).

- Das männl. Geschlecht besitzt 1 X-Chromosomen


und 1 Y-Chromosomen (dies wird als Karyotyp XY bezeichnet).

- Die Zahl der Spermien mit X- bzw. Y-Chromosomen ist gleich groß.

- Das Geschlechterverhältnis ist nach der Befruchtung


= 1 : 1


 
 



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