Unterschied zwischen Zellzyklus und Zellteilung

Hauptunterschied - Zellzyklus vs. Zellteilung

Zellzyklus und Zellteilung bestehen aus einer Reihe von Ereignissen, die im Leben einer Zelle sequentiell ablaufen. Der Zellzyklus umfasst die gesamte Reihe von Ereignissen, die Interphase der Zelle, gefolgt von der mitotischen Phase, gefolgt von der Zytokinese. Die Interphase des Zellzyklus kann in drei aufeinanderfolgende Phasen unterteilt werden: G₁, S und G₂. Die Zellteilung tritt während der mitotischen und zytokinetischen Perioden des Zellzyklus auf. Die mitotische Periode kann in vier Phasen unterteilt werden: Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase. Die Zytokinese ist die Teilung des Zytoplasmas. Das Hauptunterschied zwischen Zellzyklus und Zellteilung ist das Zellzyklus ist die Reihe von Perioden im Leben der Zelle, während Zellteilung die Folge von Phasen ist, in denen sich die Zelle aufteilt, um ihre Anzahl in der Population zu erhöhen.

Dieser Artikel erklärt,

1. Was ist der Zellzyklus?
      - Phasen, Eigenschaften, Regulierung
2. Was ist Zellteilung?
      - Phasen, Eigenschaften, Regulierung
3. Was ist der Unterschied zwischen Zellzyklus und Zellteilung?

Was ist Zellzyklus?

Der Zellzyklus ist eine Reihe von Ereignissen, die während des Lebens der Zelle stattfinden. Der eukaryotische Zellzyklus besteht hauptsächlich aus drei aufeinander folgenden Perioden: Interphase, Mitosephase und Zytokinese. Während der Interphase erfolgt das Zellwachstum durch die Synthese der benötigten Proteine ​​für die zukünftigen Stadien der Zelle und die Replikation von DNA zur Durchführung der Zellteilung. Während der mitotischen Phase wird der Kern in genetisch identische zwei Tochterkerne unterteilt, wodurch die Zellteilung ausgelöst wird. Zytokinese ist die Aufteilung des Zytoplasmas der Stammzelle. Zellzyklus-Checkpoints sorgen für die richtige Teilung der eukaryotischen Zellen.

Der prokaryotische Zellzyklus kann in drei aufeinanderfolgende Perioden unterteilt werden: B, C und D. Die DNA-Replikation wird in der B-Periode initiiert und wird während der C-Periode fortgesetzt. Sie endet mit der D-Periode. Bakterienzellen spalten sich auch während der D-Periode in Tochterzellen auf.

Zellzyklusperioden

Der eukaryotische Zellzyklus besteht aus drei aufeinanderfolgenden Hauptphasen, die als Interphase, M-Phase und Cytokinese bekannt sind. Das Interphase ist die Anfangsphase des Zellzyklus in Eukaryoten. Bevor die Zelle in die Zellteilung eintritt, bereitet sie sich auf die Teilung vor, indem sie alle erforderlichen Nährstoffe in die Zelle, die Proteinsynthese und die Replikation der DNA während der Interphase mitnimmt. Die Interphase benötigt etwa 90% der Gesamtzeit des Zellzyklus.

Die Interphase kann in drei Phasen unterteilt werden, die nacheinander auftreten. Sie sind G₁ Phase, S-Phase und G₂ Phase. Vor dem Eintritt in die G₁ Phase existiert normalerweise eine Zelle am G₀ Phase. Der G₀ Phase ist die Ruhephase, in der die Zelle den Zellzyklus verlässt und die Teilung stoppt. Im Allgemeinen sind sich nicht teilende Zellen der vielzelligen Organismen, die sich bei G befinden₁ Phase betreten dieses ruhende G₀ Phase. Einige Zellen wie Neuronen bleiben ständig inaktiv. Einige Zellen wie Nieren-, Leber- und Magenzellen verbleiben semipermanent im G₀ Phase. Einige Zellen wie Epithelzellen dringen nicht in G ein₀ Phase. Eingabe der Zellen in G₀ Phase ist in gezeigt Abbildung 1.

Abbildung 1: Eingang zur G0-Phase

Das G₁ Phase oder die Wachstumsphase ist die erste Phase des Zellzyklus. Die biosynthetischen Aktivitäten der Zelle finden während des G schnell statt₁ Phase. Die Synthese der Proteine ​​sowie die Erhöhung der Anzahl von Organellen wie Mitochondrien und Ribosomen findet am G statt₁ Phase, die Zelle in ihrer Größe wachsen. G₁ Phase folgt die S-Phase. Die Replikation der DNA beginnt und endet während des S-Phase, Bildung von zwei Schwesterchromatiden pro Chromosom. Die Ploidie der Zelle bleibt durch die Verdoppelung der DNA-Menge während der Replikation unverändert. Die S-Phase ist in kurzer Zeit abgeschlossen, um die DNA vor äußeren Faktoren wie Mutagenen zu retten. Auf die S-Phase folgt das G₂ Phase. Das G₂ Phase ist die zweite Wachstumsphase der Interphase, die es der Zelle ermöglicht, ihr Wachstum vor der Teilung abzuschließen.

Regulation des Zellzyklus durch Cyclin-CDK-Komplexe

Das sequenzielle Auftreten des Zellzyklus wird durch zwei Klassen von regulatorischen Molekülen reguliert: Cycline und Cyclin-abhängige Kinasen (CDKs). Cycline produzieren regulatorische Untereinheiten, während CDKs katalytische Untereinheiten produzieren. Sowohl Cycline als auch CDKs arbeiten interaktiv. Die Vorbereitung der Zelle für die S-Phase, die sich am G befindet₁ Phase wird vom G erledigt₁ Cyclin-CDK-Komplex durch Förderung der Expression von Transkriptionsfaktoren, die die S-Cycline fördern. G1-Cyclin-CDK-Komplex baut auch die Inhibitoren der S-Phase ab.

Der Zeitpunkt des G₁ Die Phase wird durch Cyclin D-CDK4 / 6 reguliert, das durch G aktiviert wird₁ Cyclin-CDK-Komplex. Der Cyclin E-CDK2-Komplex verdrängt die Zelle von G₁ zur S-Phase (G₁/ S Übergang). Cyclin A-CDK2 hemmt die DNA-Replikation der S-Phase, indem es den Replikationskomplex zerlegt. Ein großer Pool von Cyclin A-CDK2 aktiviert das G₂ Phase. Cyclin B-CDK2 drückt G₂ Phase zur M-Phase (G₂/ M Übergang). 

Regulation des Zellzyklus durch Kontrollpunkte

Zwei Kontrollpunkte können während der Interphase identifiziert werden: G₁/ S-Prüfpunkt und G2 / M-Prüfpunkt. Der Übergang von G₁/ S ist der geschwindigkeitsbestimmende Schritt des Zellzyklus, der als bekannt ist Einschränkungspunkt. Durch die g₁/ S Checkpoint wird das Vorhandensein ausreichender Rohstoffe für die DNA-Replikation überprüft. Die gleichzeitige Replikation von DNA in einem wachsenden Embryo wird von G überprüft₂/ M Checkpoint, um eine symmetrische Zellverteilung im Embryo zu erhalten.

Abbildung 2: Zellzyklus mit Cyclin-CDKs und Kontrollpunkten

Was ist Zellteilung?

Zellteilung ist die Aufteilung einer Elternzelle in zwei Tochterzellen. Dies umfasst zwei Perioden des Zellzyklus: Mitotivteilung und Zytokinese.

Zellteilungsperioden

Die vier Phasen im Mitose sind Prophase, Metaphase, Anaphase und die Telophase. Während Prophase, Chromatiden werden zu Chromosomen kondensiert und zeigen kurze und dicke fadenartige Strukturen. Diese Chromosomen werden in der Äquatorialplatte der Zelle durch Bildung einer Spindelvorrichtung ausgerichtet. Die Spindelvorrichtung besteht aus drei Komponenten: Spindel-Mikrotubuli, Kinetochor-Mikrotubuli und Kinetochor-Proteinkomplexen. Die Kinetochorproteinkomplexe sind an die Zentromere jedes Chromosoms gebunden. Alle Mikrotubuli in einer Zelle werden von zwei Zentrosomen gesteuert, die an den gegenüberliegenden Polen der Zelle angeordnet sind und die Spindelvorrichtung bilden. Spindel-Mikrotubuli sind an ihren beiden Enden mit jedem der beiden Zentrosomen verbunden. Kinetochor-Mikrotubuli werden ausgehend von einem Zentrosom durch den Kinetochor-Proteinkomplex an das Zentromer gebunden.  

Während Metaphase, Kinetochor-Mikrotubuli werden kontrahiert, wobei die einzelnen zweiwertigen Chromosomen am Zelläquator ausgerichtet werden. An dem Zentromer, das die beiden Schwesterchromatiden zusammenhält, werden Spannungen erzeugt Anaphase durch weitere Kontraktion der Kinetochoren-Mikrotubuli. Diese Spannung führt zur Spaltung von Cohesin-Protein-Komplexen im Zentromer, wodurch die beiden Schwesterchromatiden voneinander getrennt werden und zwei Tochterchromosomen entstehen. Während Telophase, Diese Tochterchromosomen werden durch die Kontraktion der Kinetochoren-Mikrotubuli zu den entgegengesetzten Polen gezogen.

Nach Beendigung der mitotischen Phase durchläuft die Stammzelle eine zytoplasmatische Teilung, was zu genetisch identischen zwei getrennten Zellen führt. Das Cytokinese wird an der späten Anaphase initiiert. Während der Zytokinese werden Organellen zusammen mit dem Zytoplasma durch die Zellmembran auf ungefähr gleiche Weise zwischen zwei Tochterzellen aufgeteilt. Pflanzenzytokinese erfolgt durch Bildung einer Zellplatte in der Mitte der Mutterzelle. Tierische Zytokinese erfolgt durch die von der Zellmembran gebildete Spaltfurche. Der Unterschied zwischen pflanzlichen und tierischen Zytokinese besteht darin, dass sich eine neue Zellwand bildet, die die Pflanzenzelle umgibt.

Phasen der Zellteilung

Regulation der Zellteilung durch Cyclin-CDK-Komplexe und Checkpoints

Der Cyclin-B-CDK2-Komplex steuert das Timing des G₂ Phase, Eintritt in die mitotische Abteilung. Ein einzelner, aber kritischer Prüfpunkt kann identifiziert werden. Es ist bekannt als der Metaphase-Checkpoint, da er in der späten Metaphase stattfindet. Während des Metaphasen-Checkpoints wird die Ausrichtung aller einzelnen zweiwertigen Chromosomen auf dem Zelläquator überprüft. Der Metaphasen-Checkpoint ermöglicht die gleiche Aufteilung der Chromosomen zwischen Tochterzellen. Die sich teilende Zelle in der späten Metaphase sollte den mitotischen Kontrollpunkt passieren, um in die Anaphase zu gelangen.

Unterschied zwischen Zellzyklus und Zellteilung

Definition

Zellzyklus: Der Zellzyklus ist die Reihe von Perioden des Zelllebens.

Zellteilung: Zellteilung ist das Aufteilen einer Zelle in zwei Tochterzellen, wodurch die Zellzahl in der Bevölkerung erhöht wird.

Perioden

Zellzyklus: Der Zellzyklus setzt sich aus drei Perioden zusammen: Interphase, mitotische Teilung und Zytokinese.

Zellteilung: Die Zellteilung erfolgt in den letzten beiden Perioden des Zellzyklus, der mitotischen Teilung und der Zytokinese.

Regulation durch Cyclin-CDK-Komplexe

Zellzyklus: Cyclin D-CDK4 / 6, Cyclin E-CDK2, Cyclin A-CDK2 und Cyclin B-CDK2 sind an der Regulation des Zellzyklus beteiligt.

Zellteilung: Cyclin B-CDK2 ist an der Regulation der Zellteilung beteiligt.

Regulierung durch Checkpoints

Zellzyklus: Zwei Kontrollpunkte können während der Interphase identifiziert werden: G₁/ S Kontrollpunkt und G₂/ M Kontrollpunkt. 

Zellteilung: Der mitotische Checkpoint ist an der Regulation der Zellteilung beteiligt.

Fazit

Sowohl der Zellzyklus als auch die Zellteilung enthalten unterschiedliche, aber aufeinanderfolgende Phasen des Zelllebens. Der Zellzyklus besteht aus drei Perioden. Sie sind Interphase, Mitosephase und die Zytokinese. Mitotische Teilung und Zytokinese werden zusammen als Zellteilung bezeichnet. Die Interphase des Zellzyklus besteht aus G₁, S und G₂ Phasen. Die mitotische Teilung besteht aus vier Phasen: Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase. Auf die Telophase folgt die Zytokinese. Der Hauptunterschied zwischen Zellzyklus und Zellteilung ist die Tatsache, dass die Zellteilung Teil des Zellzyklus ist.

Referenz:
1. "Zellzyklus". Wikipedia. Wikimedia Foundation, 08. März 2017. Web. 10. März 2017.

Bildhöflichkeit:
1. "0329-Zellzyklus" von OpenStax - (CC BY 4.0) über Commons Wikimedia
2. "0332-Zellzyklus mit Cyclins und Checkpoints" von OpenStax - (CC BY 4.0) über Commons Wikimedia
3. "Mitose-Zellen-Sequenz" Von LadyofHats - Eigene Arbeit. (Public Domain) über Commons Wikimedia