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10.5: Prokaryontische Zellteilung - Biologie

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Fähigkeiten zum Entwickeln

  • Beschreiben Sie den Prozess der binären Spaltung in Prokaryoten
  • Erklären Sie, inwiefern FtsZ- und Tubulin-Proteine ​​Beispiele für Homologie sind

Prokaryoten, wie Bakterien, vermehren sich durch binäre Spaltung. Für einzellige Organismen ist die Zellteilung die einzige Methode, um neue Individuen hervorzubringen. Sowohl in prokaryontischen als auch in eukaryontischen Zellen ist das Ergebnis der Zellreproduktion ein Paar von Tochterzellen, die genetisch mit der Elternzelle identisch sind. Bei einzelligen Organismen sind Tochterzellen Individuen.

Um das Ergebnis geklonter Nachkommen zu erzielen, sind bestimmte Schritte unerlässlich. Die genomische DNA muss repliziert und dann den Tochterzellen zugeordnet werden; der zytoplasmatische Inhalt muss auch geteilt werden, um beiden neuen Zellen die Maschinerie zu geben, um das Leben zu erhalten. In Bakterienzellen besteht das Genom aus einem einzigen, zirkulären DNA-Chromosom; daher wird der Prozess der Zellteilung vereinfacht. Karyokinese ist unnötig, da kein Zellkern vorhanden ist und somit keine Kopie der mehreren Chromosomen in jede Tochterzelle geleitet werden muss. Diese Art der Zellteilung wird als binäre (prokaryontische) Spaltung bezeichnet.

Zellteilung

Aufgrund der relativen Einfachheit der Prokaryoten ist der Zellteilungsprozess, der als binäre Spaltung bezeichnet wird, ein weniger komplizierter und viel schnellerer Prozess als die Zellteilung bei Eukaryoten. Das einzelne, zirkuläre DNA-Chromosom von Bakterien ist nicht in einen Kern eingeschlossen, sondern nimmt einen bestimmten Ort, das Nukleoid, innerhalb der Zelle ein (Abbildung (PageIndex{1})). Obwohl die DNA des Nukleoids mit Proteinen assoziiert ist, die beim Packen des Moleküls in eine kompakte Größe helfen, gibt es in Prokaryonten keine Histonproteine ​​und somit keine Nukleosomen. Die Packproteine ​​von Bakterien sind jedoch mit den Cohesin- und Condensinproteinen verwandt, die an der Chromosomenverdichtung von Eukaryoten beteiligt sind.

Das Bakterienchromosom ist etwa in der Mitte der Zelle an der Plasmamembran befestigt. Der Startpunkt der Replikation, der Ursprung, liegt nahe der Bindungsstelle des Chromosoms an die Plasmamembran (Abbildung (PageIndex{1})). Die Replikation der DNA ist bidirektional und bewegt sich gleichzeitig auf beiden Strängen der Schleife vom Ursprung weg. Wenn die neuen Doppelstränge gebildet werden, bewegt sich jeder Ursprungspunkt von der Zellwandanhaftung weg zu den gegenüberliegenden Enden der Zelle. Wenn sich die Zelle verlängert, hilft die wachsende Membran beim Transport der Chromosomen. Nachdem die Chromosomen den Mittelpunkt der verlängerten Zelle geklärt haben, beginnt die zytoplasmatische Trennung. Die Bildung eines Rings aus sich wiederholenden Einheiten eines Proteins namens FtsZ steuert die Verteilung zwischen den Nukleoiden. Die Bildung des FtsZ-Rings löst die Ansammlung anderer Proteine ​​aus, die zusammenarbeiten, um neue Membran- und Zellwandmaterialien an die Stelle zu rekrutieren. Zwischen den Nukleoiden bildet sich ein Septum, das sich allmählich von der Peripherie zum Zentrum der Zelle erstreckt. Wenn die neuen Zellwände vorhanden sind, trennen sich die Tochterzellen.

Evolution Connection: Mitotischer Spindelapparat

Das genaue Timing und die Bildung der mitotischen Spindel ist entscheidend für den Erfolg der eukaryotischen Zellteilung. Prokaryontische Zellen hingegen unterliegen keiner Karyokinese und benötigen daher keine mitotische Spindel. Das FtsZ-Protein, das eine so wichtige Rolle bei der prokaryotischen Zytokinese spielt, ist jedoch strukturell und funktionell Tubulin sehr ähnlich, dem Baustein der Mikrotubuli, aus denen die für Eukaryoten notwendigen mitotischen Spindelfasern bestehen. FtsZ-Proteine ​​können Filamente, Ringe und andere dreidimensionale Strukturen bilden, die der Art und Weise ähneln, wie Tubulin Mikrotubuli, Zentriolen und verschiedene Komponenten des Zytoskeletts bildet. Darüber hinaus verwenden sowohl FtsZ als auch Tubulin dieselbe Energiequelle, GTP (Guanosintriphosphat), um komplexe Strukturen schnell aufzubauen und zu zerlegen.

FtsZ und Tubulin sind homologe Strukturen, die aus gemeinsamen evolutionären Ursprüngen stammen. In diesem Beispiel ist FtsZ das Vorfahrenprotein von Tubulin (einem modernen Protein). Während beide Proteine ​​in bestehenden Organismen gefunden werden, hat sich die Tubulinfunktion seit ihrer Entwicklung aus ihrem prokaryotischen FtsZ-Ursprung enorm weiterentwickelt und diversifiziert. Eine Untersuchung der mitotischen Baugruppen, die in heutigen einzelligen Eukaryoten gefunden werden, zeigt entscheidende Zwischenschritte zu den komplexen membranumschlossenen Genomen mehrzelliger Eukaryoten.

Tabelle (PageIndex{1}): Zellteilungsapparat zwischen verschiedenen Organismen
Struktur des genetischen MaterialsAufteilung von KernmaterialTrennung von Tochterzellen
ProkaryotenEs gibt keinen Kern. Das einzelne, kreisförmige Chromosom existiert in einer Region des Zytoplasmas, die als Nukleoid bezeichnet wird.Tritt durch binäre Spaltung auf. Wenn das Chromosom repliziert wird, wandern die beiden Kopien durch einen unbekannten Mechanismus zu entgegengesetzten Enden der Zelle.FtsZ-Proteine ​​fügen sich zu einem Ring zusammen, der die Zelle in zwei Teile drückt.
Einige ProtistenIm Zellkern existieren lineare Chromosomen.Chromosomen heften sich an die Kernhülle, die intakt bleibt. Die mitotische Spindel durchdringt die Hülle und verlängert die Zelle. Zentriolen existieren nicht.Mikrofilamente bilden eine Spaltfurche, die die Zelle in zwei Teile quetscht.
Andere ProtistenIm Zellkern existieren lineare Chromosomen.Aus den Zentriolen bildet sich eine mitotische Spindel, die die Kernmembran durchdringt, die intakt bleibt. Chromosomen heften sich an die mitotische Spindel, die die Chromosomen trennt und die Zelle verlängert.Mikrofilamente bilden eine Spaltfurche, die die Zelle in zwei Teile quetscht.
TierzellenIm Zellkern existieren lineare Chromosomen.Aus den Zentrosomen bildet sich eine mitotische Spindel. Die Kernhülle löst sich auf. Chromosomen heften sich an die mitotische Spindel, die die Chromosomen trennt und die Zelle verlängert.Mikrofilamente bilden eine Spaltfurche, die die Zelle in zwei Teile quetscht.

Zusammenfassung

Sowohl bei der prokaryotischen als auch bei der eukaryotischen Zellteilung wird die genomische DNA repliziert und dann jede Kopie einer Tochterzelle zugeordnet. Außerdem wird der zytoplasmatische Inhalt gleichmäßig verteilt und auf die neuen Zellen verteilt. Es gibt jedoch viele Unterschiede zwischen prokaryontischer und eukaryontischer Zellteilung. Bakterien haben ein einzelnes, zirkuläres DNA-Chromosom, aber keinen Zellkern. Daher ist eine Mitose bei der bakteriellen Zellteilung nicht notwendig. Bakterielle Zytokinese wird durch einen Ring gesteuert, der aus einem Protein namens FtsZ besteht. Das Einwachsen von Membran- und Zellwandmaterial aus der Peripherie der Zellen führt zur Bildung eines Septums, das schließlich die separaten Zellwände der Tochterzellen aufbaut.

Zellteilung
prokaryotischer Zellteilungsprozess
FtsZ
tubulinartige Proteinkomponente des prokaryontischen Zytoskeletts, die für die prokaryontische Zytokinese wichtig ist (Namensherkunft: Fquälend Temperatur-Sempfindliche Mutante Z)
Ursprung
(auch ORI) Region des prokaryotischen Chromosoms, wo die Replikation beginnt (Replikationsursprung)
Septum
Struktur, die in einer Bakterienzelle als Vorläufer der Trennung der Zelle in zwei Tochterzellen gebildet wird

10.5 Prokaryontische Zellteilung

Prokaryoten, wie Bakterien, vermehren sich durch binäre Spaltung. Für einzellige Organismen ist die Zellteilung die einzige Methode, um neue Individuen hervorzubringen. Sowohl in prokaryontischen als auch in eukaryontischen Zellen ist das Ergebnis der Zellreproduktion ein Paar von Tochterzellen, die genetisch mit der Elternzelle identisch sind. Bei einzelligen Organismen sind Tochterzellen Individuen.

Um das Ergebnis geklonter Nachkommen zu erzielen, sind bestimmte Schritte unerlässlich. Die genomische DNA muss repliziert und dann in die Tochterzellen aufgeteilt werden, der zytoplasmatische Inhalt muss ebenfalls aufgeteilt werden, um beiden neuen Zellen die Maschinerie zu geben, um das Leben zu erhalten. In Bakterienzellen besteht das Genom aus einem einzigen, zirkulären DNA-Chromosom, daher wird der Prozess der Zellteilung vereinfacht. Karyokinese ist unnötig, da kein Zellkern vorhanden ist und somit keine Kopie der mehreren Chromosomen in jede Tochterzelle geleitet werden muss. Diese Art der Zellteilung wird als binäre (prokaryontische) Spaltung bezeichnet.


54 Prokaryontische Zellteilung

Am Ende dieses Abschnitts können Sie Folgendes tun:

  • Beschreiben Sie den Prozess der binären Spaltung in Prokaryoten
  • Erklären Sie, inwiefern FtsZ- und Tubulin-Proteine ​​Beispiele für Homologie sind

Prokaryonten, wie Bakterien, produzieren Tochterzellen durch binäre Spaltung. Für einzellige Organismen ist die Zellteilung die einzige Methode, um neue Individuen hervorzubringen. Sowohl in prokaryontischen als auch in eukaryontischen Zellen ist das Ergebnis der Zellreproduktion ein Paar von Tochterzellen, die genetisch mit der Elternzelle identisch sind. Bei einzelligen Organismen sind Tochterzellen Individuen.

Um das Ergebnis geklonter Nachkommen zu erzielen, sind bestimmte Schritte unerlässlich. Die genomische DNA muss repliziert und dann in die Tochterzellen aufgeteilt werden, der zytoplasmatische Inhalt muss ebenfalls aufgeteilt werden, um beiden neuen Zellen die zelluläre Maschinerie zu geben, um das Leben zu erhalten. Wie wir bei Bakterienzellen gesehen haben, besteht das Genom aus einem einzigen, kreisförmigen DNA-Chromosom, daher wird der Prozess der Zellteilung vereinfacht. Eine Karyokinese ist unnötig, da es keinen echten Kern gibt und somit keine Kopie der mehreren Chromosomen in jede Tochterzelle geleitet werden muss. Diese Art der Zellteilung wird als binäre (prokaryontische) Spaltung bezeichnet.

Zellteilung

Aufgrund der relativen Einfachheit der Prokaryoten ist der Zellteilungsprozess ein weniger komplizierter und viel schnellerer Prozess als die Zellteilung bei Eukaryoten. Als Überblick über die allgemeinen Informationen zur Zellteilung, die wir zu Beginn dieses Kapitels besprochen haben, sei daran erinnert, dass das einzelne, zirkuläre DNA-Chromosom von Bakterien eine bestimmte Stelle, die nukleoide Region, innerhalb der Zelle einnimmt ((Abbildung)). Obwohl die DNA des Nukleoids mit Proteinen assoziiert ist, die beim Packen des Moleküls in eine kompakte Größe helfen, gibt es in Prokaryonten keine Histonproteine ​​und somit keine Nukleosomen. Die Packproteine ​​von Bakterien sind jedoch mit den Cohesin- und Condensinproteinen verwandt, die an der Chromosomenverdichtung von Eukaryoten beteiligt sind.

Das Bakterienchromosom ist etwa in der Mitte der Zelle an der Plasmamembran befestigt. Der Startpunkt der Replikation, der Ursprung , liegt nahe der Bindungsstelle des Chromosoms an die Plasmamembran ((Abbildung)). Die Replikation der DNA ist bidirektional und bewegt sich gleichzeitig auf beiden Strängen der Schleife vom Ursprung weg. Wenn die neuen Doppelstränge gebildet werden, bewegt sich jeder Ursprungspunkt von der Zellwandanhaftung weg zu den gegenüberliegenden Enden der Zelle. Wenn sich die Zelle verlängert, hilft die wachsende Membran beim Transport der Chromosomen. Nachdem die Chromosomen den Mittelpunkt der verlängerten Zelle geklärt haben, beginnt die zytoplasmatische Trennung. Die Bildung eines Rings aus sich wiederholenden Einheiten eines Proteins namens FtsZ (kurz für „filamenting temperature-sensitive mutant Z“) steuert die Verteilung zwischen den Nukleoiden. Die Bildung des FtsZ-Rings löst die Ansammlung anderer Proteine ​​aus, die zusammenarbeiten, um neue Membran- und Zellwandmaterialien an die Stelle zu rekrutieren. Zwischen den Tochternukleoiden wird ein Septum gebildet, das sich allmählich von der Peripherie zum Zentrum der Zelle erstreckt. Wenn die neuen Zellwände vorhanden sind, trennen sich die Tochterzellen.


Das genaue Timing und die Bildung der mitotischen Spindel ist entscheidend für den Erfolg der eukaryotischen Zellteilung. Prokaryontische Zellen hingegen unterliegen keiner Karyokinese und benötigen daher keine mitotische Spindel. Das FtsZ-Protein, das eine so wichtige Rolle bei der prokaryontischen Zytokinese spielt, ist jedoch strukturell und funktionell dem Tubulin sehr ähnlich, dem Baustein der Mikrotubuli, aus denen die mitotischen Spindelfasern bestehen, die für die eukaryontische Kernteilung notwendig sind. FtsZ-Proteine ​​können Filamente, Ringe und andere dreidimensionale Strukturen bilden, die der Art und Weise ähneln, wie Tubulin Mikrotubuli, Zentriolen und verschiedene Komponenten des Zytoskeletts bildet. Darüber hinaus verwenden sowohl FtsZ als auch Tubulin dieselbe Energiequelle, GTP (Guanosintriphosphat), um komplexe Strukturen schnell aufzubauen und zu zerlegen.

FtsZ und Tubulin gelten als homologe Strukturen, die aus gemeinsamen evolutionären Ursprüngen stammen. In diesem Beispiel ist FtsZ das Vorfahrenprotein von Tubulin (einem evolutionär abgeleiteten Protein). Während beide Proteine ​​in bestehenden Organismen gefunden werden, hat sich die Tubulinfunktion seit ihrer Entwicklung aus ihrem prokaryotischen FtsZ-Ursprung enorm weiterentwickelt und diversifiziert. Ein Überblick über mitotische Baugruppen, die in heutigen einzelligen Eukaryoten gefunden werden, zeigt entscheidende Zwischenschritte zu den komplexen membranumschlossenen Genomen mehrzelliger Eukaryoten ((Abbildung)).

Zellteilungsapparat zwischen verschiedenen Organismen
Struktur des genetischen Materials Aufteilung von Kernmaterial Trennung von Tochterzellen
Prokaryoten Es gibt keinen Kern. Das einzelne, kreisförmige Chromosom existiert in einer Region des Zytoplasmas, die als Nukleoid bezeichnet wird. Tritt durch binäre Spaltung auf. Wenn das Chromosom repliziert wird, wandern die beiden Kopien durch einen unbekannten Mechanismus zu entgegengesetzten Enden der Zelle. FtsZ-Proteine ​​fügen sich zu einem Ring zusammen, der die Zelle in zwei Teile drückt.
Einige Protisten Im Zellkern existieren lineare Chromosomen. Chromosomen heften sich an die Kernhülle, die intakt bleibt. Die mitotische Spindel durchdringt die Hülle und verlängert die Zelle. Zentriolen existieren nicht. Mikrofilamente bilden eine Spaltfurche, die die Zelle in zwei Teile quetscht.
Andere Protisten Im Zellkern existieren lineare Chromosomen, die um Histone gewickelt sind. Aus den Zentriolen bildet sich eine mitotische Spindel, die die Kernmembran durchdringt, die intakt bleibt. Chromosomen heften sich an die mitotische Spindel, die die Chromosomen trennt und die Zelle verlängert. Mikrofilamente bilden eine Spaltfurche, die die Zelle in zwei Teile quetscht.
Tierzellen Im Zellkern existieren lineare Chromosomen. Aus den Zentrosomen bildet sich eine mitotische Spindel. Die Kernhülle löst sich auf. Chromosomen heften sich an die mitotische Spindel, die die Chromosomen trennt und die Zelle verlängert. Mikrofilamente bilden eine Spaltfurche, die die Zelle in zwei Teile quetscht.

Abschnittszusammenfassung

Sowohl bei der prokaryotischen als auch bei der eukaryotischen Zellteilung wird die genomische DNA repliziert und dann jede Kopie einer Tochterzelle zugeordnet. Außerdem wird der zytoplasmatische Inhalt gleichmäßig verteilt und auf die neuen Zellen verteilt. Es gibt jedoch viele Unterschiede zwischen prokaryontischer und eukaryontischer Zellteilung. Bakterien haben ein einzelnes, zirkuläres DNA-Chromosom, aber keinen Zellkern. Daher ist eine Mitose (Karyokinese) bei der bakteriellen Zellteilung nicht notwendig. Bakterielle Zytokinese wird durch einen Ring gesteuert, der aus einem Protein namens FtsZ besteht. Das Einwachsen von Membran- und Zellwandmaterial aus der Peripherie der Zellen führt zur Bildung eines Septums, das schließlich die separaten Zellwände der Tochterzellen aufbaut.


Prokaryontische Zellteilung

Prokaryonten wie Bakterien vermehren sich durch binäre Spaltung. Für einzellige Organismen ist die Zellteilung die einzige Methode, um neue Individuen hervorzubringen. Sowohl in prokaryontischen als auch in eukaryontischen Zellen ist das Ergebnis der Zellreproduktion ein Paar von Tochterzellen, die genetisch mit der Elternzelle identisch sind. Bei einzelligen Organismen sind Tochterzellen Individuen.

Um das Ergebnis identischer Tochterzellen zu erzielen, sind einige Schritte unerlässlich. Die genomische DNA muss repliziert und dann in die Tochterzellen aufgeteilt werden, der zytoplasmatische Inhalt muss ebenfalls aufgeteilt werden, um beiden neuen Zellen die Maschinerie zu geben, um das Leben zu erhalten. In Bakterienzellen besteht das Genom aus einem einzigen, zirkulären DNA-Chromosom, daher wird der Prozess der Zellteilung vereinfacht. Eine Mitose ist unnötig, da kein Zellkern oder mehrere Chromosomen vorhanden sind. Diese Art der Zellteilung wird als binäre Spaltung bezeichnet.

Zellteilung

Der Zellteilungsprozess von Prokaryoten, genannt Zellteilung, ist ein weniger komplizierter und viel schnellerer Prozess als die Zellteilung bei Eukaryoten. Aufgrund der Geschwindigkeit der bakteriellen Zellteilung können Bakterienpopulationen sehr schnell wachsen. Das einzelne, zirkuläre DNA-Chromosom von Bakterien ist nicht in einem Zellkern eingeschlossen, sondern nimmt einen bestimmten Ort, das Nukleoid, innerhalb der Zelle ein. Wie bei Eukaryoten ist die DNA des Nukleoids mit Proteinen verbunden, die dabei helfen, das Molekül in eine kompakte Größe zu packen. Die Verpackungsproteine ​​von Bakterien sind jedoch mit einigen der Proteine ​​verwandt, die an der Chromosomenverdichtung von Eukaryoten beteiligt sind.

Der Ausgangspunkt der Replikation, die Ursprung, befindet sich in der Nähe der Bindungsstelle des Chromosoms an die Plasmamembran ([Link]). Die Replikation der DNA ist bidirektional – sie bewegt sich auf beiden Strängen der DNA-Schleife gleichzeitig vom Ursprung weg. Wenn die neuen Doppelstränge gebildet werden, bewegt sich jeder Ursprungspunkt von der Zellwandanhaftung weg zu den gegenüberliegenden Enden der Zelle. Wenn sich die Zelle verlängert, hilft die wachsende Membran beim Transport der Chromosomen. Nachdem die Chromosomen den Mittelpunkt der verlängerten Zelle geklärt haben, beginnt die zytoplasmatische Trennung. EIN Septum wird zwischen den Nukleoiden von der Peripherie zum Zentrum der Zelle gebildet. Wenn die neuen Zellwände vorhanden sind, trennen sich die Tochterzellen.

Mitotischer Spindelapparat Das genaue Timing und die Bildung der mitotischen Spindel ist entscheidend für den Erfolg der eukaryotischen Zellteilung. Prokaryontische Zellen hingegen durchlaufen keine Mitose und benötigen daher keine Mitosespindel. Das FtsZ-Protein, das eine so wichtige Rolle bei der prokaryotischen Zytokinese spielt, ist jedoch strukturell und funktionell Tubulin sehr ähnlich, dem Baustein der Mikrotubuli, aus denen die für Eukaryoten notwendigen mitotischen Spindelfasern bestehen. Die Bildung eines Rings aus sich wiederholenden Einheiten eines Proteins namens FtsZ steuert die Verteilung zwischen den Nukleoiden in Prokaryonten. Die Bildung des FtsZ-Rings löst die Ansammlung anderer Proteine ​​aus, die zusammenarbeiten, um neue Membran- und Zellwandmaterialien an die Stelle zu rekrutieren. FtsZ-Proteine ​​können Filamente, Ringe und andere dreidimensionale Strukturen bilden, die der Art und Weise ähneln, wie Tubulin Mikrotubuli, Zentriolen und verschiedene Zytoskelettkomponenten bildet. Darüber hinaus verwenden sowohl FtsZ als auch Tubulin dieselbe Energiequelle, GTP (Guanosintriphosphat), um komplexe Strukturen schnell aufzubauen und zu zerlegen.

FtsZ und Tubulin sind ein Beispiel für Homologie, Strukturen, die aus den gleichen evolutionären Ursprüngen stammen. In diesem Beispiel wird angenommen, dass FtsZ dem Vorfahrenprotein sowohl des modernen FtsZ als auch des Tubulins ähnlich ist. Während beide Proteine ​​in existierenden Organismen gefunden werden, hat sich die Tubulinfunktion seit der Evolution von seinem FtsZ-ähnlichen prokaryotischen Ursprung enorm weiterentwickelt und diversifiziert. Eine Untersuchung der Zellteilungsmaschinerie in heutigen einzelligen Eukaryoten zeigt entscheidende Zwischenschritte zur komplexen mitotischen Maschinerie mehrzelliger Eukaryoten ([link]).

Die mitotischen Spindelfasern von Eukaryoten bestehen aus Mikrotubuli. Mikrotubuli sind Polymere des Proteins Tubulin. Das bei der Zellteilung von Prokaryoten aktive FtsZ-Protein ist dem Tubulin in seinen Strukturen und seiner Energiequelle sehr ähnlich. Einzellige Eukaryoten (wie Hefe) weisen mögliche Zwischenstufen zwischen der FtsZ-Aktivität bei der binären Spaltung bei Prokaryoten und der mitotischen Spindel bei mehrzelligen Eukaryoten auf, bei der der Zellkern zerfällt und neu gebildet wird.
Evolution der mitotischen Spindel
Struktur des genetischen Materials Aufteilung von Kernmaterial Trennung von Tochterzellen
Prokaryoten Es gibt keinen Kern. Das einzelne, kreisförmige Chromosom existiert in einer Region des Zytoplasmas, die als Nukleoid bezeichnet wird. Tritt durch binäre Spaltung auf. Wenn das Chromosom repliziert wird, wandern die beiden Kopien durch einen unbekannten Mechanismus zu entgegengesetzten Enden der Zelle. FtsZ-Proteine ​​fügen sich zu einem Ring zusammen, der die Zelle in zwei Teile drückt.
Einige Protisten Im Zellkern existieren lineare Chromosomen. Chromosomen heften sich an die Kernhülle, die intakt bleibt. Die mitotische Spindel durchdringt die Hülle und verlängert die Zelle. Zentriolen existieren nicht. Mikrofilamente bilden eine Spaltfurche, die die Zelle in zwei Teile quetscht.
Andere Protisten Im Zellkern existieren lineare Chromosomen. Aus den Zentriolen bildet sich eine mitotische Spindel, die die Kernmembran durchdringt, die intakt bleibt. Chromosomen heften sich an die mitotische Spindel. Die mitotische Spindel trennt die Chromosomen und verlängert die Zelle. Mikrofilamente bilden eine Spaltfurche, die die Zelle in zwei Teile quetscht.
Tierzellen Im Zellkern existieren lineare Chromosomen. Aus den Zentriolen bildet sich eine mitotische Spindel. Die Kernhülle löst sich auf. Chromosomen heften sich an die mitotische Spindel, die sie trennt und die Zelle verlängert. Mikrofilamente bilden eine Spaltfurche, die die Zelle in zwei Teile quetscht.

Abschnittszusammenfassung

Sowohl bei der prokaryontischen als auch bei der eukaryontischen Zellteilung wird die genomische DNA repliziert und jede Kopie einer Tochterzelle zugeordnet. Der zytoplasmatische Inhalt wird ebenfalls gleichmäßig auf die neuen Zellen verteilt. Es gibt jedoch viele Unterschiede zwischen prokaryontischer und eukaryontischer Zellteilung. Bakterien haben ein einzelnes, zirkuläres DNA-Chromosom und keinen Zellkern. Daher ist eine Mitose bei der bakteriellen Zellteilung nicht notwendig. Bakterielle Zytokinese wird durch einen Ring gesteuert, der aus einem Protein namens FtsZ besteht. Das Einwachsen von Membran- und Zellwandmaterial aus der Peripherie der Zellen führt zu einem Septum, das schließlich die separaten Zellwände der Tochterzellen bildet.


Abschnittszusammenfassung

Sowohl bei der prokaryotischen als auch bei der eukaryotischen Zellteilung wird die genomische DNA repliziert und jede Kopie einer Tochterzelle zugeordnet. Der zytoplasmatische Inhalt wird ebenfalls gleichmäßig auf die neuen Zellen verteilt. Es gibt jedoch viele Unterschiede zwischen prokaryontischer und eukaryontischer Zellteilung. Bakterien haben ein einzelnes, zirkuläres DNA-Chromosom und keinen Zellkern. Daher ist eine Mitose bei der bakteriellen Zellteilung nicht notwendig. Bakterielle Zytokinese wird durch einen Ring gesteuert, der aus einem Protein namens FtsZ besteht. Das Einwachsen von Membran- und Zellwandmaterial aus der Peripherie der Zellen führt zu einem Septum, das schließlich die separaten Zellwände der Tochterzellen bildet.


Prokaryontische Zellteilung

Prokaryoten, wie Bakterien, vermehren sich durch binäre Spaltung. Für einzellige Organismen ist die Zellteilung die einzige Methode, um neue Individuen hervorzubringen. Sowohl in prokaryontischen als auch in eukaryontischen Zellen ist das Ergebnis der Zellreproduktion ein Paar von Tochterzellen, die genetisch mit der Elternzelle identisch sind. Bei einzelligen Organismen sind Tochterzellen Individuen.

Um das Ergebnis geklonter Nachkommen zu erzielen, sind bestimmte Schritte unerlässlich. Die genomische DNA muss repliziert und dann in die Tochterzellen aufgeteilt werden, der zytoplasmatische Inhalt muss ebenfalls aufgeteilt werden, um beiden neuen Zellen die Maschinerie zu geben, um das Leben zu erhalten. In Bakterienzellen besteht das Genom aus einem einzigen, zirkulären DNA-Chromosom, daher wird der Prozess der Zellteilung vereinfacht. Karyokinese ist unnötig, da kein Zellkern vorhanden ist und somit keine Kopie der mehreren Chromosomen in jede Tochterzelle geleitet werden muss. Diese Art der Zellteilung nennt man binäre (prokaryontische) Spaltung.

Zellteilung

Aufgrund der relativen Einfachheit der Prokaryoten ist der Zellteilungsprozess, der als binäre Spaltung bezeichnet wird, ein weniger komplizierter und viel schnellerer Prozess als die Zellteilung bei Eukaryoten. Das einzelne, zirkuläre DNA-Chromosom von Bakterien ist nicht in einem Zellkern eingeschlossen, sondern nimmt einen bestimmten Ort, das Nukleoid, innerhalb der Zelle ein ([Link]). Obwohl die DNA des Nukleoids mit Proteinen assoziiert ist, die beim Packen des Moleküls in eine kompakte Größe helfen, gibt es in Prokaryonten keine Histonproteine ​​und somit keine Nukleosomen. Die Packproteine ​​von Bakterien sind jedoch mit den Cohesin- und Condensinproteinen verwandt, die an der Chromosomenverdichtung von Eukaryoten beteiligt sind.

Das Bakterienchromosom ist etwa in der Mitte der Zelle an der Plasmamembran befestigt. Der Ausgangspunkt der Replikation, die Ursprung, befindet sich in der Nähe der Bindungsstelle des Chromosoms an die Plasmamembran ([Link]). Die Replikation der DNA ist bidirektional und bewegt sich gleichzeitig auf beiden Strängen der Schleife vom Ursprung weg. Wenn die neuen Doppelstränge gebildet werden, bewegt sich jeder Ursprungspunkt von der Zellwandanhaftung weg zu den gegenüberliegenden Enden der Zelle. Wenn sich die Zelle verlängert, hilft die wachsende Membran beim Transport der Chromosomen. Nachdem die Chromosomen den Mittelpunkt der verlängerten Zelle geklärt haben, beginnt die zytoplasmatische Trennung. Die Bildung eines Rings aus sich wiederholenden Einheiten eines Proteins namens FtsZ leitet die Teilung zwischen den Nukleoiden. Die Bildung des FtsZ-Rings löst die Ansammlung anderer Proteine ​​aus, die zusammenarbeiten, um neue Membran- und Zellwandmaterialien an die Stelle zu rekrutieren. EIN Septum wird zwischen den Nukleoiden gebildet und erstreckt sich allmählich von der Peripherie zum Zentrum der Zelle. Wenn die neuen Zellwände vorhanden sind, trennen sich die Tochterzellen.

Mitotischer Spindelapparat Das genaue Timing und die Bildung der mitotischen Spindel ist entscheidend für den Erfolg der eukaryotischen Zellteilung. Prokaryontische Zellen hingegen unterliegen keiner Karyokinese und benötigen daher keine mitotische Spindel. Das FtsZ-Protein, das eine so wichtige Rolle bei der prokaryotischen Zytokinese spielt, ist jedoch strukturell und funktionell Tubulin sehr ähnlich, dem Baustein der Mikrotubuli, aus denen die für Eukaryoten notwendigen mitotischen Spindelfasern bestehen. FtsZ-Proteine ​​können Filamente, Ringe und andere dreidimensionale Strukturen bilden, die der Art und Weise ähneln, wie Tubulin Mikrotubuli, Zentriolen und verschiedene Komponenten des Zytoskeletts bildet. Darüber hinaus verwenden sowohl FtsZ als auch Tubulin dieselbe Energiequelle, GTP (Guanosintriphosphat), um komplexe Strukturen schnell aufzubauen und zu zerlegen.

FtsZ und Tubulin sind homologe Strukturen, die aus gemeinsamen evolutionären Ursprüngen stammen. In diesem Beispiel ist FtsZ das Vorfahrenprotein von Tubulin (einem modernen Protein). Während beide Proteine ​​in bestehenden Organismen gefunden werden, hat sich die Tubulinfunktion seit ihrer Entwicklung aus ihrem prokaryotischen FtsZ-Ursprung enorm weiterentwickelt und diversifiziert. Eine Untersuchung der mitotischen Baugruppen, die in heutigen einzelligen Eukaryoten gefunden werden, zeigt entscheidende Zwischenschritte zu den komplexen membranumschlossenen Genomen mehrzelliger Eukaryoten ([Link]).

Zellteilungsapparat zwischen verschiedenen Organismen
Struktur des genetischen MaterialsAufteilung von KernmaterialTrennung von Tochterzellen
ProkaryotenEs gibt keinen Kern. Das einzelne, kreisförmige Chromosom existiert in einer Region des Zytoplasmas, die als Nukleoid bezeichnet wird.Tritt durch binäre Spaltung auf. Wenn das Chromosom repliziert wird, wandern die beiden Kopien durch einen unbekannten Mechanismus zu entgegengesetzten Enden der Zelle.FtsZ-Proteine ​​fügen sich zu einem Ring zusammen, der die Zelle in zwei Teile drückt.
Einige ProtistenIm Zellkern existieren lineare Chromosomen.Chromosomen heften sich an die Kernhülle, die intakt bleibt. Die mitotische Spindel durchdringt die Hülle und verlängert die Zelle. Zentriolen existieren nicht.Mikrofilamente bilden eine Spaltfurche, die die Zelle in zwei Teile quetscht.
Andere ProtistenIm Zellkern existieren lineare Chromosomen.Aus den Zentriolen bildet sich eine mitotische Spindel, die die Kernmembran durchdringt, die intakt bleibt. Chromosomen heften sich an die mitotische Spindel, die die Chromosomen trennt und die Zelle verlängert.Mikrofilamente bilden eine Spaltfurche, die die Zelle in zwei Teile quetscht.
TierzellenIm Zellkern existieren lineare Chromosomen.Aus den Zentrosomen bildet sich eine mitotische Spindel. Die Kernhülle löst sich auf. Chromosomen heften sich an die mitotische Spindel, die die Chromosomen trennt und die Zelle verlängert.Mikrofilamente bilden eine Spaltfurche, die die Zelle in zwei Teile quetscht.

Abschnittszusammenfassung

Sowohl bei der prokaryontischen als auch bei der eukaryontischen Zellteilung wird die genomische DNA repliziert und dann jede Kopie einer Tochterzelle zugeordnet. Außerdem wird der zytoplasmatische Inhalt gleichmäßig verteilt und auf die neuen Zellen verteilt. Es gibt jedoch viele Unterschiede zwischen prokaryontischer und eukaryontischer Zellteilung. Bakterien haben ein einzelnes, zirkuläres DNA-Chromosom, aber keinen Zellkern. Daher ist eine Mitose bei der bakteriellen Zellteilung nicht notwendig. Bakterielle Zytokinese wird durch einen Ring gesteuert, der aus einem Protein namens FtsZ besteht. Das Einwachsen von Membran- und Zellwandmaterial aus der Peripherie der Zellen führt zur Bildung eines Septums, das schließlich die separaten Zellwände der Tochterzellen aufbaut.


Prokaryontische Zytoskelette: Proteinfilamente, die kleine Zellen organisieren

Die meisten, wenn nicht alle Bakterien- und Archaeenzellen enthalten mindestens ein Proteinfilamentsystem. Obwohl diese Filamentsysteme in einigen Fällen Strukturen bilden, die eukaryontischen Zytoskeletten sehr ähnlich sind, wird der Begriff „prokaryontische Zytoskelette“ für viele verschiedene Arten von Proteinfilamenten verwendet. Zytoskelette erreichen ihre Funktionen durch die Polymerisation von Proteinmonomeren und die daraus resultierende Fähigkeit, auf Längenskalen zuzugreifen, die größer als die Größe des Monomers sind. Prokaryontische Zytoskelette sind an vielen grundlegenden Aspekten der prokaryontischen Zellbiologie beteiligt und spielen eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der Zellform, der Zellteilung und der nichtchromosomalen DNA-Segregation. Einige der filamentbildenden Proteine ​​wurden in eine kleine Anzahl konservierter Proteinfamilien eingeteilt, beispielsweise die fast allgegenwärtigen Tubulin- und Aktin-Superfamilien. Um zu verstehen, was Filamente so besonders macht und wie die Zytoskelette, die sie bilden, die Zellen in die Lage versetzen, essentielle Funktionen zu erfüllen, wurden die Struktur und Funktion von Zytoskelettmolekülen und ihren Filamenten in verschiedenen Bakterien und Archaeen untersucht. In diesem Aufsatz führen wir diese Daten zusammen, um die vielfältigen Möglichkeiten aufzuzeigen, wie lineare Proteinpolymere verwendet werden können, um andere Moleküle und Strukturen in Bakterien und Archaeen zu organisieren.


Methoden zur Herstellung von prokaryotischen Extrakten für zellfreie Expressionssysteme

Zellfreie Systeme, die wesentliche Zellfunktionen nachahmen, wie die Genexpression, haben sich in den letzten Jahren sowohl in Bezug auf Anwendungen als auch auf weite Verbreitung dramatisch erweitert. Hier bieten wir einen Überblick über Zellextraktionsmethoden mit einem speziellen Fokus auf prokaryontische Systeme. Zunächst beschreiben wir die Vielfalt der Escherichia coli verfügbare genetische Stämme und ihre entsprechende Nützlichkeit. Anschließend verfolgen wir die Geschichte der Zellextraktionsmethodik in den letzten 20 Jahren und zeigen wichtige Verbesserungen, die das Einstiegsniveau für neue Forscher senken. Als nächstes untersuchen wir das Aufkommen neuer prokaryotischer zellfreier Systeme mit zugehörigen Methoden und den gebotenen Möglichkeiten. Schließlich nutzen wir diese historische Perspektive, um die Rolle von Methodenverbesserungen zu kommentieren und aufzuzeigen, wo weitere Verbesserungen möglich sind.

Schlüsselwörter: CFE, Zellfreie Expression CFPS, Zellfreie Proteinsynthese Zellfreie Expression Zellfreier Extrakt Zellfreie Systeme GFP, Green Fluorescent Protein Methods OD, Optische Dichte Synthetische Biologie TFF, Tangential Flow Filtration TXTL, Transkription und Translation.

Interessenkonflikt-Erklärung

ZZS und ACC sind Eigentümer von Synvitrobio, Inc. dba Tierra Biosciences, einem Unternehmen, das Anwendungen zellfreier Systeme kommerzialisiert.


Illustrierter Bericht zur zellbiologischen Auswertung

hi, ich tue mich wirklich schwer damit, eine Bewertung für meinen bebilderten Bericht zur Zellbiologie zu schreiben, es scheint einfach ein so großes Thema zu sein, in 400 Wörter zusammenzufassen. jede hilfe wäre wirklich dankbar. Danke
Dies sind die Punkte, die ich während des Berichts behandelt habe

1. Den Grundaufbau einer Zelle erklären:
&stier Die ausgewählten Eigenschaften einer Zelle
&bull Vergleich und Gegenüberstellung von prokaryotischen und eukaryotischen Zellen und die Auswirkungen, die Viren&rsquo auf sie haben
&bull eukaryotische subzelluläre Struktur und Organellen
2. Zellstoffwechsel:
&bull Die Rolle einer Zellmembran bei der Regulierung der Nährstoffaufnahme und des Abfalls von Abfallprodukten
&bull Wie tierische Zellen Nährstoffe verwenden, um die Energie für Wachstum, Bewegung und Zellteilung bereitzustellen.
&bull Die Rolle der Nukleinsäuren im Zellkern und im Zytoplasma.
&stier Die Synthese von Proteinen
3. Wie Zellen in den folgenden Situationen wachsen und sich teilen:
&bull Die Erzeugung von spezialisiertem Gewebe aus embryonalen Stammzellen.
&bull Der Prozess der Interphase und Faktoren, die die Zellteilung initiieren, und ihre Bedeutung.
&bull Wie die gleiche genetische Information von jeder Tochterzelle empfangen wird.
&bull Und auch Vergleich und Kontrastierung von Krebszellen mit normalen Zellen.

Nicht das, was Sie suchen? Versuchen Sie&hellip

(Originalpost von palko123)
hi, ich tue mich wirklich schwer damit, eine Bewertung für meinen bebilderten Bericht zur Zellbiologie zu schreiben, es scheint einfach ein so großes Thema zu sein, in 400 Wörter zusammenzufassen. jede hilfe wäre wirklich dankbar. Danke
Dies sind die Punkte, die ich während des Berichts behandelt habe

1. Den Grundaufbau einer Zelle erklären:
&stier Die ausgewählten Eigenschaften einer Zelle
&bull Vergleich und Gegenüberstellung von prokaryotischen und eukaryotischen Zellen und die Auswirkungen, die Viren&rsquo auf sie haben
&bull eukaryotische subzelluläre Struktur und Organellen
2. Zellstoffwechsel:
&bull Die Rolle einer Zellmembran bei der Regulierung der Nährstoffaufnahme und des Abfalls von Abfallprodukten
&bull Wie tierische Zellen Nährstoffe verwenden, um die Energie für Wachstum, Bewegung und Zellteilung bereitzustellen.
&bull Die Rolle der Nukleinsäuren im Zellkern und im Zytoplasma.
&stier Die Synthese von Proteinen
3. Wie Zellen in den folgenden Situationen wachsen und sich teilen:
&bull Die Erzeugung von spezialisiertem Gewebe aus embryonalen Stammzellen.
&bull Der Prozess der Interphase und Faktoren, die die Zellteilung initiieren, und ihre Bedeutung.
&bull Wie die gleiche genetische Information von jeder Tochterzelle empfangen wird.
&bull Und auch Vergleich und Kontrastierung von Krebszellen mit normalen Zellen.

(Originalpost von palko123)
hi, ich tue mich wirklich schwer damit, eine Bewertung für meinen bebilderten Bericht zur Zellbiologie zu schreiben, es scheint einfach ein so großes Thema zu sein, in 400 Wörter zusammenzufassen. jede hilfe wäre wirklich dankbar. Danke
Dies sind die Punkte, die ich während des Berichts behandelt habe

1. Den Grundaufbau einer Zelle erklären:
&stier Die ausgewählten Eigenschaften einer Zelle
&bull Vergleich und Gegenüberstellung von prokaryotischen und eukaryotischen Zellen und die Auswirkungen, die Viren&rsquo auf sie haben
&bull eukaryotische subzelluläre Struktur und Organellen
2. Zellstoffwechsel:
&bull Die Rolle einer Zellmembran bei der Regulierung der Nährstoffaufnahme und des Abfalls von Abfallprodukten
&bull Wie tierische Zellen Nährstoffe verwenden, um die Energie für Wachstum, Bewegung und Zellteilung bereitzustellen.
&bull Die Rolle der Nukleinsäuren im Zellkern und im Zytoplasma.
&stier Die Synthese von Proteinen
3. Wie Zellen in den folgenden Situationen wachsen und sich teilen:
&bull Die Erzeugung von spezialisiertem Gewebe aus embryonalen Stammzellen.
&bull Der Prozess der Interphase und Faktoren, die die Zellteilung initiieren, und ihre Bedeutung.
&bull Wie die gleiche genetische Information von jeder Tochterzelle empfangen wird.
&bull Und auch Vergleich und Kontrastierung von Krebszellen mit normalen Zellen.

Hallo, ich mache gerade diese Aufgabe, hast du ihre Schlussfolgerung gemacht und hast du irgendwelche Hinweise?


5.1 Zellteilung und der Zellzyklus

Sie bestehen aus sehr vielen Zellen, aber wie alle anderen Organismen haben Sie Ihr Leben als einzelne Zelle begonnen. Wie haben Sie sich von einer einzelnen Zelle zu einem Organismus mit Billionen von Zellen entwickelt? Die Antwort ist Zellteilung. Nachdem die Zellen ihre maximale Größe erreicht haben, teilen sie sich in zwei neue Zellen. Diese neuen Zellen sind anfangs klein, aber sie wachsen schnell und teilen sich schließlich und produzieren mehr neue Zellen. Dieser Vorgang wiederholt sich in einem kontinuierlichen Zyklus.

Zellteilung

Zellteilung ist der Prozess, bei dem sich eine Zelle, die sogenannte Elternzelle, teilt, um zwei neue Zellen zu bilden, die als Tochterzellen bezeichnet werden. Wie dies geschieht, hängt davon ab, ob die Zelle prokaryotisch oder eukaryotisch ist.

Die Zellteilung ist bei Prokaryonten einfacher als bei Eukaryonten, weil prokaryontische Zellen selbst einfacher sind. Prokaryontische Zellen haben ein einzelnes kreisförmiges Chromosom, keinen Kern und wenige andere Organellen. Im Gegensatz dazu haben eukaryotische Zellen mehrere Chromosomen, die in einem Kern und vielen anderen Organellen enthalten sind. Alle diese Zellteile müssen dupliziert und dann getrennt werden, wenn sich die Zelle teilt.

Zellteilung bei Prokaryoten

Die meisten prokaryotischen Zellen teilen sich durch den Prozess von Zellteilung.

Eine sich auf diese Weise teilende Bakterienzelle ist in dargestellt Abbildung unter. Sie können sich auch eine Animation zur Binärspaltung unter diesem Link ansehen:

Die binäre Spaltung kann als eine Reihe von Schritten beschrieben werden, obwohl es sich eigentlich um einen kontinuierlichen Prozess handelt. Die Schritte sind im Folgenden beschrieben und auch in dargestellt Abbildung unter. Dazu gehören die DNA-Replikation, die Chromosomensegregation und schließlich die Trennung in zwei Tochterzellen.

  • Schritt 1: DNA Replikation. Kurz bevor sich die Zelle teilt, wird ihre DNA in einem Prozess namens DNA-Replikation kopiert. Dies führt zu zwei identischen Chromosomen statt nur einem. Dieser Schritt ist notwendig, damit bei der Zellteilung jede Tochterzelle ihr eigenes Chromosom hat.
  • Schritt 2: Chromosomensegregation. Die beiden Chromosomen trennen sich oder trennen sich und bewegen sich zu entgegengesetzten Enden (bekannt als "Pole") der Zelle. Dies geschieht, wenn sich jede DNA-Kopie an verschiedene Teile der Zellmembran anheftet.
  • Schritt 3: Trennung. Eine neue Plasmamembran wächst in das Zentrum der Zelle hinein, und das Zytoplasma spaltet sich auf und bildet zwei Tochterzellen. Wenn sich die Zelle auseinanderzieht, werden die neuen und die ursprünglichen Chromosomen getrennt. Die beiden resultierenden Tochterzellen sind untereinander und mit der Mutterzelle genetisch identisch. Um die beiden Zellen muss sich auch eine neue Zellwand bilden.

Zellteilung bei Eukaryoten

Die Zellteilung ist bei Eukaryoten komplexer als bei Prokaryoten. Vor der Teilung wird die gesamte DNA in den mehreren Chromosomen einer eukaryontischen Zelle repliziert. Seine Organellen sind ebenfalls dupliziert. Wenn sich die Zelle dann teilt, geschieht dies in zwei Hauptschritten:

  • Der erste Schritt ist Mitose, ein mehrphasiger Prozess, bei dem sich der Zellkern teilt. Während der Mitose bricht die Kernmembran zusammen und bildet sich später wieder neu. Die Chromosomen werden auch sortiert und getrennt, um sicherzustellen, dass jede Tochterzelle einen vollständigen Chromosomensatz erhält. Die Mitose wird in der Lektion „Chromosomen und Mitose“ genauer beschrieben.
  • Der zweite wichtige Schritt ist die Zytokinese. Wie bei prokaryotischen Zellen teilt sich während dieses Schrittes das Zytoplasma und es bilden sich zwei Tochterzellen.

Der Zellzyklus

Die Zellteilung ist nur einer von mehreren Stadien, die eine Zelle im Laufe ihres Lebens durchläuft. Die Zellzyklus ist eine sich wiederholende Reihe von Ereignissen, die Wachstum, DNA-Synthese und Zellteilung umfassen. Der Zellzyklus in Prokaryoten ist recht einfach: Die Zelle wächst, ihre DNA repliziert und die Zelle teilt sich. Bei Eukaryoten ist der Zellzyklus komplizierter.

Eukaryontischer Zellzyklus

Das Diagramm in Abbildung unten stellt den Zellzyklus einer eukaryontischen Zelle dar. Wie Sie sehen, hat der eukaryotische Zellzyklus mehrere Phasen. Die Mitosephase (M) umfasst eigentlich sowohl Mitose als auch Zytokinese. Dies ist, wenn sich der Zellkern und dann das Zytoplasma teilen. Die anderen drei Phasen (G1, S und G2) werden im Allgemeinen zusammengefasst als Zwischenphase. Während der Interphase wächst die Zelle, führt routinemäßige Lebensprozesse durch und bereitet sich auf die Teilung vor. Diese Phasen werden im Folgenden besprochen. Unter folgendem Link können Sie einer eukaryontischen Zelle zusehen, wie sie diese Phasen des Zellzyklus durchläuft:

Zwischenphase

Die Interphase des eukaryontischen Zellzyklus lässt sich in die folgenden drei Phasen unterteilen, die in Abbildung Oben:

  • Wachstumsphase 1 (G1): Während dieser Phase wächst die Zelle schnell, während sie routinemäßige Stoffwechselprozesse durchführt. Es stellt auch Proteine ​​her, die für die DNA-Replikation benötigt werden, und kopiert einige seiner Organellen, um die Zellteilung vorzubereiten. In dieser Phase verbringt eine Zelle typischerweise den größten Teil ihres Lebens.
  • Synthesephase (S): Während dieser Phase wird die DNA der Zelle im Prozess der DNA-Replikation kopiert.
  • Wachstumsphase 2 (G2): während dieser Phase trifft die Zelle letzte Vorbereitungen zur Teilung. Zum Beispiel stellt es zusätzliche Proteine ​​und Organellen her.

Kontrolle des Zellzyklus

If the cell cycle occurred without regulation, cells might go from one phase to the next before they were ready. What controls the cell cycle? How does the cell know when to grow, synthesize DNA, and divide? The cell cycle is controlled mainly by regulatory proteins. These proteins control the cycle by signaling the cell to either start or delay the next phase of the cycle. They ensure that the cell completes the previous phase before moving on. Regulatory proteins control the cell cycle at key checkpoints, which are shown in Abbildung unter. There are a number of main checkpoints.

Checkpoints (arrows) in the eukaryotic cell cycle ensure that the cell is ready to proceed before it moves on to the next phase of the cycle.

  • The G1 checkpoint, just before entry into S phase, makes the key decision of whether the cell should divide.
  • The S checkpoint determines if the DNA has been replicated properly.
  • The mitotic spindle checkpoint occurs at the point in metaphase where all the chromosomes should have aligned at the mitotic plate.

Cancer and the Cell Cycle

Krebs is a disease that occurs when the cell cycle is no longer regulated. This may happen because a cell’s DNA becomes damaged. Damage can occur due to exposure to hazards such as radiation or toxic chemicals. Cancerous cells generally divide much faster than normal cells. They may form a mass of abnormal cells called a tumor (sehen Abbildung unter). The rapidly dividing cells take up nutrients and space that normal cells need. This can damage tissues and organs and eventually lead to death.

These cells are cancer cells, growing out of control and forming a tumor. Am I the only one that thinks that picture above is really gross?

TED Ed: How do cancer cells behave differently from healthy ones?

Zusammenfassung der Lektion

  • Cell division is part of the life cycle of virtually all cells. It is a more complicated process in eukaryotic than prokaryotic cells because eukaryotic cells have multiple chromosomes and a nucleus.
  • The cell cycle is a repeating series of events that cells go through. It includes growth, DNA synthesis, and cell division. In eukaryotic cells, there are two growth phases, and cell division includes mitosis.
  • The cell cycle is controlled by regulatory proteins at three key checkpoints in the cycle. The proteins signal the cell to either start or delay the next phase of the cycle.
  • Cancer is a disease that occurs when the cell cycle is no longer regulated. Cancer cells grow rapidly and may form a mass of abnormal cells called a tumor.

Fragen zur Unterrichtsüberprüfung

Abrufen

1. Describe binary fission.

3. Identify the phases of the eukaryotic cell cycle.

4. What happens during interphase?

Konzepte anwenden

6. How might the relationship between cancer and the cell cycle be used in the search for causes of cancer?

Denke kritisch

7. Cells go through a series of events that include growth, DNA synthesis, and cell division. Why are these events best represented by a cycle diagram?

8. Contrast cell division in prokaryotes and eukaryotes. Why are the two types of cell division different?

9. Explain how the cell cycle is regulated.

10. Why is DNA replication essential to the cell cycle?

Punkte, die man beachten sollte

When a eukaryotic cell divides, the nucleus divides first in the process of mitosis.


Schau das Video: Zellzyklus und Zellteilung - verständlich erklärt. Wissenswertes (August 2022).