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Zellzyklus, Mitose und Meiose

Der Zellzyklus

Definition: Der Zellzyklus ist die cyclische Aufeinanderfolge von Zellteilungen (Mitosen) und Wachstumsphasen (Interphasen) in sich teilenden (proliferierenden) Geweben.

Abb.1: Schematische Sequenz der Zellteilung

Mariana Ruiz Villarreal (Bild ist gemeinfrei)

In den Geweben vielzelliger Organismen werden verbrauchte und abgestorbene Zellen durch Zellteilung ersetzt. In noch wachsenden Organismen ist die Zellteilung zudem für das Wachstum verantwortlich. Der Zellzyklus steuert und koordiniert die Reproduktion von Zellen. Hierzu muss zunächst die DNA identisch verdoppelt (repliziert) werden und die daraus kondensierten Chromosomen müssen korrekt auf die zwei Tochterzellen aufgeteilt werden. Weiterhin müssen die meisten Zellen vorab ihre Zellmasse und Organellen verdoppeln. Die zeitliche Abfolge dieser vielfältigen Prozesse wird durch den Zellzyklus koordiniert.

Die Periode zwischen Zellteilungen, den so genannten mitotischen Phasen (M-Phasen oder Mitose), wird als Interphase bezeichnet. In dieser wächst die Zelle auf die nötige Größe heran und es laufen viele molekulare Prozesse ab, von denen die Verdoppelung der DNA die prominenteste ist. Die Interphase zeigt drei distinkte Phasen, die als G₁ (Kurzform für engl. Gap1 "Lücke 1"), S (Synthese) und G₂ bezeichnet werden.

Innerhalb des Zellzyklus kommt es zur Interaktion verschiedener Proteine, die zu bestimmten Phasen des Zellzyklus (Checkpoints) entweder als Stop- oder Go-/Start-Signale interpretiert werden. Die zwei wichtigsten Checkpoints sind der G₁-Checkpoint unmittelbar vor Eintritt in die S-Phase und der zweite vor Eintritt in die Mitose.

Abb.2: Der Zellzyklus

Schema des Zellzyklus: Der Zellzyklus besteht aus einer zeitlichen Abfolge verschiedener Phasen: G₁ (engl. gap "Lücke"), evtl. G₀, S(ynthese), G₂ und M(itose). Drei Checkpoints (G₁, G₂ und M) regulieren das Weiterlaufen oder die Unterbrechung des Zellzyklus.

Für ihre Entdeckungen der Schlüsselregulatoren des Zellzyklus gewannen der Amerikaner Leland Hartwell und die beiden Briten Paul Nurse und Tim Hunt im Jahre 2001 den Nobelpreis in Physiologie oder Medizin.