Zellzyklus

Der Zellzyklus

Der Zellzyklus, vereinfacht dargestellt

Hier sehen wir den Zellzyklus in einer stark vereinfachten und nicht maßstabsgerechten Form.

Da es sich um einen Zyklus, also um einen Kreislauf handelt, ist es schwierig, hier einen Anfang zu finden. Beginnen wir doch einfach mit der Zellteilung, die immer mit einer Mitose verbunden ist.

Mitose

Bei der Mitose werden die 2n Chromosomen, die aus jeweils 2 Chromatiden bestehen, halbiert. Es bilden sich sogenannte 1-Chromatid-Chromosomen. Jede Tochterzelle erhält genau n 1-Chromatid-Chromosomen. Beide Tochterzellen sind in der Regel erbgleich, da jedes 2-Chromatid-Chromosom halbiert und die Hälften (die 1-Chromatid-Chromosomen) dann gleichmäßig auf die beiden Tochterzellen aufgeteilt wurden.

G₁-Phase

Nach der Mitose folgt die G₁-Phase, dabei steht das "G" für "gap", auf Deutsch so viel wie "Lücke". In dieser Phase führt die Zelle ihr "normales" Leben, sie wächst, bewegt sich, führt Stoffwechsel durch und so weiter. Und natürlich wird die S-Phase vorbereitet. Man könnte die G₁-Phase auch als "Hauptphase" im Leben einer Zelle betrachten.

S-Phase

In der S-Phase findet die Replikation der DNA statt. Aus den 1-Chromatid-Chromosomen werden wieder 2-Chromatid-Chromosomen, die jeweils zwei identische DNA-Fäden enthalten.

G₂-Phase

An die S-Phase schließt sich wieder eine "gap"-Phase an, die G₂-Phase. Hier wird die nächste Mitose vorbereitet, falls überhaupt noch eine stattfinden soll. Alternativ kann sich die Zelle aber auch auf eine bestimmte Aufgabe spezialisieren; sie wird dann zur ausdifferenzierten Zelle, die sich nicht mehr teilen kann.

Am Ende der G₂-Phase kann die Zelle erneut eine Mitose, gefolgt von einer Zellteilung, durchführen.

Dauer des Zellzyklus

Wie lange ein solcher Zellzyklus dauert, ist von Zellart zu Zellart unterschiedlich, aber meistens handelt es sich nur um sechs bis 24 Stunden. Bei einem 16-Stunden Zellzyklus dauert die Mitose ca. 1 Stunde, die G₁-Phase ca. 5 Stunden, die S-Phase ca. 7 Stunden und die G₂-Phase ca. 3 Stunden (lt. DARNELL, Molekulare Zellbiologie 1994).

Abweichungen vom normalen Zellzyklus

Bei der Entstehung von polyploiden Zellen (4n, 6n, 8n etc.) laufen mehrere S-Phasen hintereinander ab, ohne dazwischen liegende Mitosen (M-Phasen). Bei Pflanzen ist die Bildung solcher Zellen gar nicht mal die Ausnahme, bei Tieren schon. Eine wichtige Ausnahme bei Tieren sind die Riesenchromosomen von Drosophila, die ebenfalls das Resultat wiederholter S-Phasen sind.

Meiose

Nicht zum Zellzyklus gehört die Meiose, die Reifeteilung, die bei der Bildung von Keimzellen abläuft. Die Meiose ist notwendig, weil sonst die Nachkommen einer sexuellen Fortpflanzung den vierfachen Chromosomensatz hätten, und deren Nachkommen den achtfachen und so weiter. Vor der Bildung der Geschlechtszellen muss die Chromosomenzahl also halbiert werden. Samenzellen und Eizellen der Tiere und Pflanzen sind also haploid und nicht mehr diploid wie die Körperzellen ihrer Erzeuger.

Die Meiose besteht aus zwei Teilungsschritten, die als Reifeteilungen bezeichnet werden. In der 1. Reifeteilung wird der Chromosomensatz halbiert, aus dem diploiden Chromosomensatz wird ein haploider. Daher wird diese Teilung auch als Reduktionsteilung bezeichnet.

In der 2. Reifeteilung durchlaufen dann die beiden haploiden Tochterzellen eine mehr oder weniger normale Mitose, so dass am Ende vier haploide Zellen vorliegen.