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Lexikon der Biologie: Zellzyklus

Zellzyklusm, allgemein die Aktivitätsphasen, die eine Zelle zwischen 2 Zellteilungen (Cytokinese) durchläuft. Während es für die Protocyten keine allgemeine Einteilung in bestimmte Zyklusphasen gibt, wird der Zellzyklus der Eucyten in Anlehnung an die im Jahr 1953 von A. Howard und S.R. Pearl eingeführte Terminologie in 4 aufeinanderfolgende Schritte eingeteilt ( vgl. Abb. ): 1) die G1-Phase (engl. gap = Zwischenraum), die sich direkt an Mitose/Cytokinese anschließt und in der die Zelle wächst und in einem vielzelligen Organismus ihre Funktionen ausübt; die Zelle besitzt ihren normalen Chromosomensatz; bei Zellen, die vorübergehend oder endgültig (wie z.B. Nervenzellen) keine Zellteilungen mehr durchlaufen, spricht man statt von G1-Phase von G0-Phase; 2) die S-Phase, in der die Replikation der DNA stattfindet und an deren Ende es zur Verdoppelung des DNA-Gehalts der Zelle gekommen ist; 3) die G2-Phase, in der ausschließlich mitosewichtige Faktoren, Enzyme und Struktur-Proteine (vor allem Spindelproteine [Spindelapparat]), synthetisiert werden; 4) die M-Phase, die Mitose und Cytokinese beinhaltet. Die im Zusammenhang mit der Beschreibung der Mitose verwendete Bezeichnung Interphase bezieht sich somit auf die G1-, S- und G2-Phasen des Zellzyklus. Die Dauer der einzelnen Phasen (vor allem der G1-Phase) kann sehr unterschiedlich sein ( vgl. Tab. ) und ist vom Organismus und Zell- bzw. Gewebetyp abhängig. Da bei vielzelligen Organismen (Vielzelligkeit) keine unbegrenzte Vermehrung der Zellen gewährleistet sein muß, greifen im Zellzyklus verschiedene Kontrollmechanismen an und sorgen für ein Gleichgewicht zwischen Teilungsrate und Zell-turn over bzw. Regenerationsnotwendigkeit (Regeneration). Der Zellzyklus wird in Abstimmung mit dem Zell-Wachstum durch Signale gesteuert (Cycline, cdc-Gene). Bestimmte Mutationen von Proteinen, die an dieser Steuerung beteiligt sind (Mitogene), können zu einer Entkopplung des Zellzyklus und damit zu Krebs führen (Beispiel: Bildung eines Retinoblastoms nach Ausfall des Retinoblastom-Proteins). Bei tierischen Zellen ist der Zellzyklus an das Zellwachstum gekoppelt: vergrößert sich die Zelle über eine bestimmte Schwelle (Kern-Plasma-Relation), kommt es unweigerlich zur Teilung. Bei Pflanzenzellen ist diese Schwelle nicht festgelegt, sondern kann signalabhängig verschoben werden – oft in Antwort auf Phytohormone. Gewöhnlich beinhaltet der Zellzyklus die eigentliche Mitose (Verdopplung der Chromosomen) und die Teilung in 2 Tochterzellen (Cytokinese). Es gibt jedoch häufig Abweichungen davon, die als Anpassung an besondere Zellfunktionen zu werten sind: In besonders großen oder besonders aktiven Zellen (Drüsenzellen [Drüsen] der Tiere, Haarzellen [Haare] der Pflanzen) wird häufig die DNA verdoppelt, ohne daß eine Kernteilung oder Zellteilung nachfolgt. Es entsteht so eine polyploide Zelle (Polyploidie; Sonderfall Polytänie). Bei vielen ursprünglichen Organismen (Algen, Schleimpilze), aber auch im Endosperm der Höheren Pflanzen wird die verdoppelte DNA zwar auf 2 Tochterkerne verteilt, es fehlt jedoch der abschließende Schritt, die Teilung in 2 Tochterzellen. Es entsteht eine vielkernige, oft sehr große Zelle (ein sog. polyenergides Syncytium; polyenergide Zelle). Chalone, Furchungsteilung; Mitose .

Lit.:Murray, A., Hunt, T.: The cell cycle. New York 1993.



Zellzyklus

Schema des Zellzyklus von Eucyten mit M-Phase (Mitose und Zellteilung) und den Interphase-Abschnitten G1-Phase, S-Phase und G2-Phase. Die relative zeitliche Dauer der einzelnen Phasen ist angedeutet, ebenso der Zustand des Chromatins.

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