Hormonelle und Epigenetische Regulation

Die Genregulation bei Eukaryoten durch Hormone stellt einen wichtigen Mechanismus der zellübergreifenden Kontrolle dar. Hormone können über spezifische Rezeptoren die Aktivität von Transkriptionsfaktoren beeinflussen.

Vokabular: Epigenetische Modifikationen sind vererbbare Veränderungen der Genexpression, die nicht auf Änderungen der DNA-Sequenz beruhen.

Die epigenetische Regulation erfolgt hauptsächlich durch DNA-Methylierung und Histon-Modifikationen. Diese Veränderungen können über mehrere Zellgenerationen weitergegeben werden und spielen eine wichtige Rolle bei der Zelldifferenzierung und Entwicklung.

Der Zusammenhang zwischen epigenetischer Regulation und Umwelteinflüssen zeigt die Flexibilität und Anpassungsfähigkeit der Genregulation. Dies ermöglicht es Organismen, auf Umweltveränderungen zu reagieren, ohne die DNA-Sequenz zu verändern.

Zellzykluskontrolle und Genregulation

Der Zellzyklus unterliegt einer strengen Genregulation bei Eukaryoten Arbeitsblatt und durchläuft verschiedene Phasen. Die Interphase besteht aus drei Hauptphasen: G1-, S- und G2-Phase.

Highlight: Während der Interphase:

• Wächst die Zelle
• Werden neue Proteine synthetisiert
• Vermehren sich Zellorganellen
• Wird die DNA repliziert (S-Phase)

Die G1-Phase ist gekennzeichnet durch Zellwachstum und Proteinsynthese. In der S-Phase erfolgt die DNA-Replikation, während die G2-Phase der Vorbereitung auf die Mitose dient. Die M-Phase schließt den Zyklus mit der Kernteilung ab.

Beispiel: In der G2-Phase werden wichtige Kontrollmechanismen aktiviert, die die Genauigkeit der DNA-Replikation überprüfen und gegebenenfalls Reparaturen einleiten.

Die Phasen der Mitose: Prometaphase, Metaphase und Anaphase

Die Genregulation während der Zellteilung ist ein komplexer Prozess, der in mehreren präzise koordinierten Phasen abläuft. In der Prometaphase beginnt eine dramatische Umstrukturierung der Zelle. Die Kernhülle fragmentiert sich, wodurch die Mikrotubuli, die von den Centrosomen ausgehen, in die Kernregion einwandern können. Die Chromosomen erreichen in dieser Phase ihre maximale Kondensation, und an jedem Chromatid entwickelt sich am Centromer eine spezialisierte Proteinstruktur - das Kinetochor.

Definition: Das Kinetochor ist eine Proteinstruktur am Centromer der Chromosomen, die als Anheftungsstelle für die Mikrotubuli des Spindelapparats dient.

In der Metaphase ordnen sich die Chromosomen präzise in der Äquatorialebene der Zelle an, der sogenannten Metaphasenplatte. Diese liegt exakt zwischen den beiden Spindelpolen. Die Kinetochore der Schwesterchromatiden sind dabei mit Mikrotubuli der gegenüberliegenden Pole verbunden. Diese spezialisierten "Kinetochor-Mikrotubuli" bewegen die Chromosomen hin und her, während polare Mikrotubuli mit denen des gegenüberliegenden Pols interagieren.

Die Anaphase stellt die kürzeste, aber entscheidendste Phase der Mitose dar. Sie wird durch die Spaltung der Kohäsin-Proteine eingeleitet, was zur unmittelbaren Trennung der Schwesterchromatiden führt. Jedes Chromatid wird nun zu einem eigenständigen Chromosom und wird durch sich verkürzende Kinetochor-Mikrotubuli zu den entgegengesetzten Zellpolen gezogen. Gleichzeitig verlängern sich die polaren Mikrotubuli, wodurch die Zelle in die Länge wächst. Am Ende der Anaphase befinden sich an beiden Zellpolen identische, vollständige Chromosomensätze.