Wie wird der Zellzyklus in normalen Zellen gesteuert?
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In normalen Zellen erfolgt die Steuerung von Zellzyklusereignissen hauptsächlich auf zwei Arten: den Zellzykluskontrollpunkten und den Zellzyklusreglern. Kontrollpunkte für den Zellzyklus sind die Stadien des eukaryotischen Zellzyklus, die sowohl interne als auch externe Hinweise untersuchen, um das Fortschreiten des Zellzyklus zur nächsten Stufe zu bestimmen. Zellzyklusregler ermöglichen das Auftreten des Zellzyklus auf sequentielle Weise.
Zellzyklus ist die Reihe von Ereignissen, die während des Lebenszyklus einer Zelle auftreten. Die drei aufeinander folgenden Ereignisse des Zellzyklus sind Interphase, Mitosephase und Zytokinese. Während der Interphase verdoppeln sich die Organellen, Proteine und anderen Moleküle, die für die DNA-Replikation erforderlich sind, in ihrer Menge. Während der mitotischen Phase erfolgt die Kernteilung. Während der Zytokinese bewirkt die Teilung des Zytoplasmas, das die beiden Tochterkerne umgibt, die Bildung von zwei Tochterzellen. Alle Ereignisse des Zellzyklus müssen streng kontrolliert werden, um eine ordnungsgemäße Zellteilung zu gewährleisten. Daher muss eine Zelle mehrere Prüfpunktzyklen durchlaufen, um in die nächste Stufe überzugehen. Diese Kontrollpunkte werden in diesem Artikel beschrieben.
Wichtige Bereiche
1. Was ist Zellzyklus?
- Definition, Stufen, Funktion
2. Wie wird der Zellzyklus in normalen Zellen gesteuert?
- Zellzykluskontrolle durch Checkpoints
Schlüsselbegriffe: Zellzyklus, Checkpoints, Cycline, Cytokinese, Interphase, Mitotikphase
Was ist Zellzyklus?
Zellzyklus ist die Reihe von Ereignissen, die innerhalb der Zelle stattfinden und zur Aufteilung der Zelle in zwei identische Tochterzellen führen. Die drei Stadien des Zellzyklus sind Interphase, Mitosephase und Zytokinese. Im Allgemeinen ist Mitose die Art der Zellteilung, die während des Zellzyklus auftritt. Mitose führt zu zwei Tochterzellen, die mit der Mutterzelle identisch sind. Tochterzellen bestehen aus der gleichen Menge an genetischem Material, Organellen und anderen Molekülen wie die Stammzelle. Die Stadien des Zellzyklus sind in gezeigt Abbildung 1.
Abbildung 1: Zellzyklus
Interphase
Die erste Phase des Zellzyklus ist die Interphase. Die Zelle bereitet sich auf die bevorstehende Kernteilung in der Interphase vor. Die drei Phasen der Interphase sind G1 Phase, S-Phase und G2 Phase. G0 Phase ist die Ruhephase der Zelle, die vor dem Eintritt in den Zellzyklus existiert. Eine Zelle im G0 Phase tritt in das G ein1 Phase.
- G1 Phase - Während G1 Phase findet die Proteinsynthese in der Zelle statt.
- S-Phase - Während der S-Phase kommt es zur DNA-Replikation und zur Synthese von Histonproteinen.
- G2 Phase - Während G2Phase, teilen sich die Organellen.
Mitotische (M) Phase
Die zweite Phase des Zellzyklus ist die mitotische Phase, in der die Kernteilung erfolgt. Die vier Phasen der mitotischen Phase sind Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase.
- Prophase - Während der Prophase werden Chromatiden zu Chromosomen kondensiert und in der Äquatorialplatte ausgerichtet. Die Bildung der Spindelapparatur wird an der Prophase begonnen und Mikrotubuli werden an das Zentromer gebunden.
- Metaphase - Die an das Zentromer gebundenen Mikrotubuli werden kontrahiert, um homologe Chromosomen am Zelläquator auszurichten.
- Anaphase - Weitere Kontraktion der Mikrotubuli führt zur Trennung homologer Chromosomen.
- Telophase - Während der Telophase bewegen sich die einzelnen Chromosomen in die entgegengesetzten Pole der Zelle. Um die beiden Tochterkerne herum bilden sich neue Kernmembranen.
Zytokinese
Die dritte oder letzte Stufe des Zellzyklus ist die Zytokinese. Während der Zytokinese ist das Zytoplasma zusammen mit den Organellen auf ungefähr gleiche Weise in zwei Teile geteilt.
Wie wird der Zellzyklus in normalen Zellen gesteuert?
Die Ereignisse des Zellzyklus müssen kontrolliert werden, um die ordnungsgemäße Aufteilung der Stammzelle sicherzustellen, wobei zwei identische Tochterzellen entstehen. Die Kontrolle von Zellzyklusereignissen erfolgt hauptsächlich auf zwei Arten: Zellzykluskontrollpunkte und Zellzyklusregler.
Zellzyklus-Prüfpunkte
Zellzyklus-Kontrollpunkte sind die Stadien des eukaryotischen Zellzyklus, in denen sowohl interne als auch externe Signale untersucht werden, um das Fortschreiten des Zellzyklus zum nächsten Stadium zu bestimmen. Interne Signale können Signalmoleküle sein und externe Signale können Signale für DNA-Schäden sein. G1 Kontrollpunkt, der G2 Kontrollpunkt und Spindelmontage-Kontrollpunkt sind die drei wichtigsten Kontrollpunkte für den Zellzyklus.
- G1 Prüfpunkt - G1 Prüfpunkt tritt am Übergang von G auf1/ S. Das Vorhandensein ausreichender Rohstoffe für die DNA-Replikation wird am G überprüft1 Dies ist der geschwindigkeitsbestimmende Schritt des Zellzyklus, der als Restriktionspunkt bekannt ist. Daher ist der G1 Der Kontrollpunkt dient als Hauptentscheidungspunkt für das Fortschreiten des Zellzyklus.
- G2 Prüfpunkt - G2 Prüfpunkt tritt am Übergang von G auf2/ M. In G2 Checkpoint wird die Integrität der DNA und der DNA-Replikation überprüft.
- Spindelmontage-Checkpoint - Der Spindelmontage-Checkpoint wird auch als mitotischer Checkpoint bezeichnet. Hier wird die korrekte Anbringung von Spindelmikrotubuli an den Chromosomen überprüft. Der Spindelmontagetest erfolgt in der mitotischen Phase.
Die Regulierung des Zellzyklus durch Kontrollpunkte und Cycline ist in dargestellt Figur 2.
Abbildung 2: Checkpoints und Cyclins
Zellzyklusregler
Cycline und Cyclin-abhängige Kinasen (CDKs) sind die zwei Arten von regulatorischen Molekülen, die das Auftreten des Zellzyklus auf sequentielle Weise ermöglichen. Sowohl Cycline als auch CDKs arbeiten interaktiv. Cycline sind Proteine, die regulatorische Untereinheiten produzieren, während CDKs die Enzyme sind, die katalytische Untereinheiten produzieren. Der G1 Cyclin-CDK-Komplex bereitet das G1 Phasenzelle für S-Phase durch Förderung der Expression von Transkriptionsfaktoren, die die S-Cycline fördern. G1 Cyclin-CDK-Komplex baut auch die S-Phaseninhibitoren ab. Cycline, die während jeder Stufe des Zellzyklus exprimiert werden, sind in gezeigt Figur 3.
3: Expressionszyklus von Cyclinen
Das Cyclin D-CDK4 / 6 reguliert den Zeitpunkt des G1 Phase. Es wird von G aktiviert1 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).
Fazit
Zellzyklus ist eine Reihe von Ereignissen, die während des Lebenszyklus einer Zelle auftreten. Die drei Stadien des Zellzyklus sind Interphase, Mitosephase und Zytokinese. Jede Stufe des Zellzyklus muss kontrolliert werden, um die ordnungsgemäße Zellteilung sicherzustellen. Daher wird jede Stufe durch drei Kontrollpunkte und verschiedene Cyclin-CDK-Komplexe gesteuert.
Referenz:
1. „Kontrollpunkte für den Zellzyklus“. Khan Academy, hier erhältlich.
2. „Zellzyklus-Regulatoren“. Khan Academy, hier erhältlich.
Bildhöflichkeit:
1. "Animal cell cycle-de" Von Kelvinsong - Eigene Arbeit (CC0) über Commons Wikimedia
2. "0332-Zellzyklus mit Cyclins und Checkpoints" von OpenStax - (CC BY 4.0) über Commons Wikimedia
3. "Abbildung 10 03 02" von CNX OpenStax - (CC BY 4.0) über Commons Wikimedia
