Zellbiologische und genetische Grundlagen der Medizin
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Zellbiologische und genetische Grundlagen der Medizin Zellzyklus Robert Lindner Abteilung Zellbiologie der MHH Einführung Zellzyklus Zellzyklus bei Bakterien: Definition: Verdopplung des genetischen Materials verbunden mit einer nachfolgenden Zellteilung Zellzyklus bei Eukaryonten (stark schematisiert): Wer teilt sich wann, wo und wie häufig? werden fortlaufend ersetzt (Vorläuferzellen teilen sich!) zum Vergleich: Bakterien ! 20 min. Der eukaryotische Zellzyklus wird in 4 Phasen eingeteilt G = gap; engl.: Lücke 24 Std. für einen Zyklus ist typisch für Säugerzellen in Kultur (z.B. viele Tumorzelllinien!) Wichtige Definitionen Gen: Chromosom: Genom: Chromosomenarchitektur 1: Verpackung von DNA Histonoktamer Chromosomenarchitektur 2: Schwesterchromatiden Schwester Schwesterchromatide sind identisch Weitere Definitionen: Eine Zelle mit zwei Sätzen homologer Chromosomen nennt man diploid. Beispiel: humane Zellen enthalten zwei Sätze von je 23 (1 n = 23 also 46 = 2n) Chromosomen Eine Zelle mit nur einem Chromosom bzw. nur einem Satz Chromosomen ist haploid. Beispiele: Bakterien (1 ringförmiges Chromosom), menschliche Spermien/Eizellen (ein Satz mit 23 unterschiedlichen Chromosomen) Eine Zelle mit mehreren homologen Chromosomen bzw. mehreren Sätzen homologer Chromosomen (>2n) ist polyploid. Dabei kommt es in der Regel zu einer Zunahme der Zellgröße. Weitere Definitionen: Was versteht man unter homolog und identisch ? Beispiel: In diploiden somatischen Zellen (alle Zellen außer den Keimzellen d.h. Eizellen und Spermien existieren von jedem Chromosom zwei Ausfertigungen, eine stammt vom Vater und die andere von der Mutter. In diesem Falle handelt es sich um homologe Chromosomen deren DNA-Sequenz nicht notwendigerweise identisch ist und deshalb z.B. zu unterschiedlichen Augenfarben etc. führen kann. Die Gene auf homologen Chromosomen liegen aber an den gleichen Stellen. Die in der S-Phase verdoppelten DNA-Stränge (die Schwesterchromatide) sind identisch, d.h. die Abfolge der Nukleotide (die DNA Sequenz) ist identisch! homologe Chromosomen identisch identische Schwesterchromatide Karyogramm des Menschen Autosomen Gonosomen Einführung M-Phase Mitose Cytokinese Stadien des Zellzyklus: Interphase Ultrastruktur von Zentrosomen Zentrosomen bestehen aus das in eine dichte Proteinmatrix eingebettet ist einem Zentriolenpaar, !-Tubulin-Ringkomplexe: Verankerungsstellen für Mikrotubuli Zentriol: • kurzes Rohr aus Mikrotubuli"Tripletts" • 9x3 Struktur • strukturell identisch mit den Basalkörperchen oder Kinetosomen der Kinozilien! Zentrosomenduplikation dynamische Instabilität Golgi und ER werden in Vesikel zerlegt Anordnung der Chromosomen am Äquator Mitotische Spindel mit Metaphasenchromosomen Kernteilung (Mitose) und Zellteilung (Zytokinese) einer tierischen Zelle Kernteilung (Mitose) und Zellteilung (Zytokinese) einer pflanzlichen Zelle Polytänchromosomen Vorkommen: Speicheldrüsen von Insektenlarven DNA der vier Chromosomen wurde 10x ohne Mitose repliziert,was zu 210 = 1024 eng aneinander liegenden Strängen führt. Polytänchromosomen Puff, Region hoher Transkriptionsaktivität Kontrolle der Mitose Cdks (=Cyclindependent protein kinases) kontrollieren den Ablauf der Mitose
