SCHNITTSTELLE: DAUER UND PHASEN - BIOLOGIE - 2025

Die Schnittstelle ist ein Stadium, in dem Zellen wachsen und sich entwickeln und Nährstoffe aus der äußeren Umgebung entnehmen. Im Allgemeinen ist der Zellzyklus in Grenzfläche und Mitose unterteilt.

Die Schnittstelle entspricht dem "normalen" Stadium der Zelle, in dem sich genetisches Material und zelluläre Organellen replizieren und sich die Zelle in verschiedener Hinsicht auf das nächste Stadium des Zyklus, die Mitose, vorbereitet. In dieser Phase verbringen die Zellen die meiste Zeit.

Quelle: Datei: Cytokinesis eukaryotic mitosis.svg: LadyofHatsderivative Arbeit: Chabacano, via Wikimedia Commons

Die Schnittstelle besteht aus drei Unterphasen: Phase G ₁ , die dem ersten Intervall entspricht; die S-Phase der Synthese und die G ₂ -Phase das zweite Intervall. Am Ende dieses Stadiums gehen die Zellen in Mitose und die Tochterzellen setzen den Zellzyklus fort.

Was ist die Schnittstelle?

Das "Leben" einer Zelle ist in mehrere Stufen unterteilt, die den Zellzyklus umfassen. Der Zyklus ist in zwei grundlegende Ereignisse unterteilt: Grenzfläche und Mitose.

Während dieser Phase können Zellwachstum und Chromosomenkopie beobachtet werden. Das Ziel dieses Phänomens ist die Vorbereitung der Zelle zur Teilung.

Wie lange dauert es?

Obwohl die zeitliche Länge des Zellzyklus zwischen den Zelltypen erheblich variiert, ist die Schnittstelle eine lange Phase, in der eine signifikante Anzahl von Ereignissen auftritt. Die Zelle verbringt ungefähr 90% ihrer Lebensdauer an der Grenzfläche.

In einer typischen menschlichen Zelle kann sich der Zellzyklus in 24 Stunden teilen und würde sich wie folgt verteilen: Die Mitosephase dauert weniger als eine Stunde, die S-Phase dauert etwa 11-12 Stunden - ungefähr die Hälfte des Zyklus.

Der Rest der Zeit ist in die Phasen G ₁ und G _{2 unterteilt} . Letzteres würde in unserem Beispiel zwischen vier und sechs Stunden dauern. Für die G ₁ -Phase ist es schwierig, eine Nummer zuzuweisen, da sie zwischen den Zelltypen stark variiert.

In Epithelzellen kann beispielsweise der Zellzyklus in weniger als 10 Stunden abgeschlossen sein. Im Gegensatz dazu dauern Leberzellen länger und können sich einmal im Jahr teilen.

Andere Zellen verlieren mit zunehmendem Alter die Fähigkeit, sich zu teilen, wie dies bei Neuronen und Muskelzellen der Fall ist.

Phasen

Die Schnittstelle ist in folgende Unterphasen unterteilt: G ₁ -Phase, S-Phase und G ₂ -Phase . Wir werden jede der folgenden Stufen beschreiben.

Phase G.

Die G ₁ -Phase befindet sich zwischen Mitose und dem Beginn der Replikation von genetischem Material. In diesem Stadium synthetisiert die Zelle die notwendigen RNAs und Proteine.

Diese Phase ist entscheidend für das Leben einer Zelle. Die Empfindlichkeit steigt in Bezug auf interne und externe Signale, wodurch entschieden werden kann, ob die Zelle zur Teilung bereit ist. Sobald die Entscheidung getroffen wurde, fortzufahren, tritt die Zelle in den Rest der Phasen ein.

S-Phase

Die S-Phase stammt aus der "Synthese". In dieser Phase findet eine DNA-Replikation statt (dieser Prozess wird im nächsten Abschnitt ausführlich beschrieben).

Phase G.

Die G ₂ -Phase entspricht dem Intervall zwischen der S-Phase und der folgenden Mitose. Hier finden DNA-Reparaturprozesse statt, und die Zelle trifft die letzten Vorbereitungen, um die Teilung des Kerns zu starten.

Wenn eine menschliche Zelle in die G ₂ -Phase eintritt , hat sie zwei identische Kopien ihres Genoms. Das heißt, jede der Zellen hat zwei Sätze von 46 Chromosomen.

Diese identischen Chromosomen werden Schwesterchromatiden genannt, und Material wird häufig während der Grenzfläche ausgetauscht, was als Schwesterchromatidaustausch bekannt ist.

Phase G.

Es gibt eine zusätzliche Stufe, G ₀ . Eine Zelle wird als "G ₀ " bezeichnet, wenn sie sich über einen längeren Zeitraum nicht mehr teilt. In diesem Stadium kann die Zelle wachsen und metabolisch aktiv sein, aber eine DNA-Replikation findet nicht statt.

Einige Zellen scheinen in dieser fast "statischen" Phase gefangen zu sein. Unter diesen können wir die Zellen des Herzmuskels, des Auges und des Gehirns erwähnen. Wenn diese Zellen beschädigt sind, erfolgt keine Reparatur.

Die Zelle tritt dank verschiedener interner oder externer Reize in den Teilungsprozess ein. Dazu muss die DNA-Replikation genau und vollständig sein und die Zelle muss eine ausreichende Größe haben.

Replikation von DNA

Das bedeutendste und längste Ereignis der Grenzfläche ist die Replikation des DNA-Moleküls. Eukaryontische Zellen präsentieren genetisches Material in einem Kern, der durch eine Membran begrenzt ist.

Diese DNA muss sich replizieren, damit sich die Zelle teilen kann. Somit bezieht sich der Begriff Replikation auf das Duplikationsereignis des genetischen Materials.

Das Kopieren der DNA einer Zelle muss zwei sehr intuitive Eigenschaften haben. Erstens muss die Kopie so genau wie möglich sein, mit anderen Worten, der Prozess muss genau sein.

Zweitens muss der Prozess schnell sein und der Einsatz der für die Replikation erforderlichen enzymatischen Maschinerie muss effizient sein.

Die DNA-Replikation ist halbkonservativ

Viele Jahre lang wurden verschiedene Hypothesen aufgestellt, wie eine DNA-Replikation stattfinden könnte. Erst 1958 kamen die Forscher Meselson und Stahl zu dem Schluss, dass die DNA-Replikation halbkonservativ ist.

"Semikonservativ" bedeutet, dass einer der beiden Stränge, aus denen die DNA-Doppelhelix besteht, als Vorlage für die Synthese des neuen Strangs dient. Auf diese Weise besteht das Endprodukt der Replikation aus zwei DNA-Molekülen, die jeweils aus einer ursprünglichen und einer neuen Kette bestehen.

Wie repliziert sich DNA?

Die DNA muss eine Reihe komplexer Modifikationen durchlaufen, damit der Replikationsprozess stattfinden kann. Der erste Schritt besteht darin, das Molekül abzuwickeln und die Ketten zu trennen - genau wie wir unsere Kleidung öffnen.

Auf diese Weise werden die Nukleotide freigelegt und dienen als Matrize für einen neuen zu synthetisierenden DNA-Strang. Diese DNA-Region, in der sich die beiden Ketten trennen und kopieren, wird als Replikationsgabel bezeichnet.

Alle genannten Prozesse werden durch spezifische Enzyme - wie Polymerasen, Topoisomerasen, Helikasen ua - mit verschiedenen Funktionen unterstützt, die einen Nukleoproteinkomplex bilden.

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