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Embryo von acht Zellen. Das Ergebnis von drei Generationen der Zellteilung aus dem Zygote.

Zellzyklus ist mit eukaryotische Zellen der zyklische Prozess von Zellteilung, Wachstumbis zur nächsten Zellteilung.

Wachstum und Entwicklung sind Merkmale der Leben. Denn alle Organismen von einem oder mehreren Zellen existieren, ist Wachstum ein Prozess, der auf der Ebene der Zelle beginnt. Biene Eukaryoten enthält alle diploide Zelle einige Paare Chromosomen, bei dem die beiden Chromosomen eines Paares (außer manchmal die Geschlechtschromosomen) mehr oder weniger gleich sind. Ein Organismus kann manchmal etwas wachsen, weil seine Zellen an Größe zunehmen, aber weiteres Wachstum erfordert eine Vermehrung von Zellen Das Prinzip der Vermehrung von Zellen ist einfach: Eine Zelle durchläuft eine Phase, in der sie an Größe zunimmt, Plasmawachstum, dann teilt sich die Zelle mit zwei neuen Tochterzellen werden gebildet.

Formen der Zellteilung

Siehe auch Zellteilung (binäre Division, Knospung, Mitose und Meiose).

Biene Prokaryoten die Zellen teilen binäre Division.

Bei Eukaryoten gibt es zwei Arten der Zellteilung:

• Mitose, bei dem sich die Chromosomenpaare verdoppeln und paarweise trennen. Das Tochterzellen haben daher die gleiche Anzahl an Chromosomen wie die Mutterzelle.
• Meiose was bei der Bildung von auftritt haploide Zellen aus diploide Mutterzellen, wie z Geschlechtszellen oder Spuren, abhängig von Lebenszyklus, wo sich die Chromosomenpaare trennen.

Die Zellteilung, bei der zwei Zellen entstehen, die die gleichen Eigenschaften haben wie die Zelle, aus der sie stammen, wird als (asexuelle) Teilung bezeichnet. Zur Division geht die Mitose vor.

Der Prozess der Zellvermehrung durch Teilung selbst besteht aus drei Phasen:

• eine Phase, in der das genetische Material einer Zelle verdoppelt wird;
• die Mitose: eine Phase, in der dieses duplizierte Erbmaterial auf beide zukünftigen Zellen verteilt wird;
• die Teilung des Zytoplasmas, Zytokinese, was zu zwei Tochterzellen die in Bezug auf die Erbinformationen identisch mit den Mutterzelle.

Eine wachsende Zelle hat mehr Nährstoffe benötigt und produziert mehr Abfall. Diese „logistische Belastung“ bremst die maximal mögliche Größe einer Zelle. Je größer die Zelle, desto langsamer Nährstoffe und Abfall (über Diffusion) durch die Zytoplasma transportiert werden kann. Eine kleinere Zelle hat einen schnelleren Materialtransport und damit eine schnellere Stoffwechsel. Ein schneller Stoffwechsel führt zu einem schnelleren Wachstum. Das bedeutet, dass kleine Zellen schneller zu vollwertigen Zellen heranwachsen und sich danach wieder teilen können. EIN vielzelliger Organismus ist daher für sein Wachstum auf eine Zunahme der Zellzahl angewiesen, die durch die Zellteilung bewirkt wird.

Phasen im Zellzyklus

Schematische Darstellung des Zellzyklus

Eukaryoten Zellen haben den gleichen Zellzyklus, der grob in zwei Phasen unterteilt werden kann, nämlich:

1. Interphase, Vorbereitung auf die Zellteilung. Die Interphase gliedert sich in drei Unterphasen:
   • Die G1-Phase, starke Zunahme des Zytoplasmas in der Zelle; plus es erstellen von Proteinzur Vorbereitung der Zellteilung.
   • Die S- oder Synthesephase, die Zelle geht alles Chromosomen oder mit anderen Worten, alle Informationen, die der Kern enthält für das Funktionieren der Zelle das Kopieren von Reproduzieren. Das duplizierte Kernmaterial kann dann während der Mitose geteilt werden. Jedes der beiden neuen Chromosomen heißt nun Chromatid.
   • Die G2-Phase, die Zeit zwischen der Verdoppelung der DNA und der Teilung der Zelle. In dieser Phase werden Stoffe hergestellt, die für die Zellteilung wichtig sind.

     Zwischen G1- und S-Phase und nach der G2-Phase gibt es auch 'Checkpoints'. CH2 (Checkpoint 2, nach G2) prüft, ob die DNA-Replikation korrekt erfolgt ist. Kleine Fehler werden behoben, aber bei zu großen Fehlern geht die Zelle rein Apoptose (programmierter Zelltod).

2. Mitosephase, die letzte Teilung des Zellkerns:
   • Das Mitose oder nukleare Teilung, wo die Chromosomenpaare paarweise trennen.
   • Das Zytokinese: die Teilung der Zytoplasma.

Dauer der verschiedenen Phasen

Die Dauer der verschiedenen Phasen hängt vom Zelltyp und vom Organismus ab. Im Durchschnitt findet in einer Zellkultur die Zellteilung in Zellen von Säugetiere 12 bis 24 Stunden.

Zwei wichtige Phasen während des Zellzyklus sind die S-Phase und die M-Phase. Während der M-Phase teilt sich der Kern, die Mitose und die Zelle teilt sich: Zytokinese. Die M-Phase einer Säugerzelle ist relativ kurz und dauert etwa eine Stunde. Der Zeitraum zwischen einer M-Phase wird als Interphase bezeichnet. Die Interphase besteht aus der G1-, S- und G2-Phase. Während der S-Phase (S = Synthese) repliziert (kopiert) die Zelle ihre DNA, die für die Zellteilung essentiell ist. Vor und nach der S-Phase gibt es zwei Phasen, in denen die Zelle wachsen kann. Die G1-Phase (G = Gap) ist die Phase dazwischen; die abgeschlossene M-Phase und der Beginn der S-Phase. Die G2-Phase ist die Phase zwischen; die abgeschlossene S-Phase und der Beginn der M-Phase. Während dieser Phasen wird auch überprüft, ob die inneren und äußeren Bedingungen der Zelle geeignet sind und ob die Präparate für die Fortsetzung der Mitose oder der S-Phase der Zelle bereit sind. Dabei spielt die G1-Phase eine wichtige Rolle. Die Länge der G1-Phase kann in Abhängigkeit von äußeren Bedingungen und extrazellulären Signalen von anderen Zellen stark variieren. Sind die Bedingungen einer Zelle nicht gut, zum Beispiel bei DNA-Schäden, oder hat die Zelle nicht genügend Organellen, kann die Zelle in eine besondere Phase gehen: die G0-Phase. Wie lange die Zelle in der G0-Phase verbleibt, kann von Tagen bis hin zu Jahren variieren. Während der G0-Phase können eventuelle Fehler korrigiert werden. Sind die extrazellulären Bedingungen gut, alle Fehler korrigiert und die Signale zum Wachsen und Teilen vorhanden, so erreichen die Zellen in der G1- oder G0-Phase nach einiger Zeit einen bestimmten Punkt am Ende der Phase, die Restriktionsphase . Erst wenn eine Zelle diesen Punkt überschritten hat, geht die Zelle zur DNA-Replikation über, auch wenn die extrazellulären Signale, die Wachstum und Teilung anregen, entfernt wurden.

Regulierung des Zellzyklus

Der Ablauf des Zellzyklus basiert ausschließlich auf dem zyklischen Auf- und Abbau von cyclin-cdkProteinkomplexe. Verschiedene Mechanismen innerhalb der Zelle können den Abbau und die Synthese von Cyclin-Cdk als Reaktion auf Signale von außerhalb und innerhalb der Zelle beeinflussen. Die Cyclin-Cdk-Konzentrationen steigen jeweils vor Beginn der G1-, S- und G2-Phasen an und fallen am Ende drastisch ab. Es wird angenommen, dass ein Kontrollpunkt zu dem Zeitpunkt erreicht ist, an dem die maximale Menge dieser Cyclin-CdKs vorhanden ist. Danach erfolgt wieder ein schneller Abbau der Cyclin-CdKs zu Cyclinen und CdKs. Die CdKs phosphorylieren eine Gruppe anderer Proteine ​​und steuern so den Zellzyklus.

Bedingungen außerhalb der Zelle

Zellgröße, Menge der vorhandenen Nährstoffe, Anzahl benachbarter Zellen und die Wachstumsbedingungen des Organismus bestimmen neben den Bedingungen in der Zelle die Teilungsaktivität.

Bedingungen in der Zelle

Während der aufeinanderfolgenden Phasen überprüft ein Kontrollmechanismus zu verschiedenen Zeitpunkten (Checkpoints), ob die Zellteilung ordnungsgemäß verläuft und ob die vorherige Phase ordnungsgemäß abgeschlossen wurde, bevor in die nächste Phase übergegangen wird. An einem solchen Checkpoint ist es möglich, dass die Zellteilung unterbrochen wird oder die Zelle in den programmierten Zelltod wechselt (Apoptose).

• Steuerung an DNA-Schäden
  • Falsch Nukleotide auf dem DNA-Strang
  • Gestörter DNA-Stoffwechsel
  • Durch Strahlung oder Chemikalien geschädigte DNA (Mutationen)

Bei Auffälligkeiten in der G- oder S-Phase stoppt die Zellteilung und ein Reparaturmechanismus beginnt.

• Steuerung der Bildung des Spulenfigur

Das Chromatiden in der Anaphase des Mitose erst spalten, wenn alle Zentromere mit Transportdrähten mit der Spindel (Zentrosom) verbunden sind und die Chromosomen in der Äquatorebene (am Meiose Bei der Meiose I werden zunächst die homologen Chromosomen voneinander getrennt und erst bei der Meiose II werden die Chromatiden gespalten).

Der Zellzyklus in Krebszellen wird vom Organismus nicht mehr kontrolliert. Diese Zellen teilen sich autonom (unabhängig) und die Dauer der Zellteilung wird verändert.

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