Hauptunterschied – Zellzyklus vs. Zellteilung

Zellzyklus und Zellteilung bestehen aus einer Reihe von Ereignissen, die im Leben einer Zelle nacheinander ablaufen. Der Zellzyklus umfasst die ganze Reihe von Ereignissen, die Interphase der Zelle, der die mitotische Phase folgt, auf die dann die Zytokinese folgt. Die Interphase des Zellzyklus kann in drei aufeinander folgende Phasen unterteilt werden: G₁, S und G₂. Die Zellteilung findet während der mitotischen und zytokinetischen Phasen des Zellzyklus statt. Die mitotische Phase kann in vier Phasen unterteilt werden: Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase. Die Zytokinese ist die Teilung des Zytoplasmas. Die Hauptunterschied zwischen Zellzyklus und Zellteilung ist das Zellzyklus ist die Reihe von Perioden im Leben der Zelle, während die Zellteilung die Reihe von Phasen ist, in denen sich die Zelle teilt, um ihre Zahl in der Population zu erhöhen.

Dieser Artikel erklärt,

1. Was ist Zellzyklus? – Phasen, Eigenschaften, Regulierung 2. Was ist Zellteilung? – Phasen, Eigenschaften, Regulierung 3. Was ist der Unterschied zwischen Zellzyklus und Zellteilung?

Was ist Zellzyklus

Der Zellzyklus ist die Abfolge von Ereignissen, die während des Lebens der Zelle stattfinden. Der eukaryotische Zellzyklus besteht hauptsächlich aus drei aufeinander folgenden Perioden: Interphase, mitotische Phase und Zytokinese. Während der Interphase erfolgt das Zellwachstum durch die Synthese der erforderlichen Proteine ​​für die zukünftigen Stadien der Zelle und die Replikation von DNA, um die Zellteilung durchzuführen. Während der mitotischen Phase wird der Zellkern in genetisch identische zwei Tochterkerne aufgeteilt, wodurch die Zellteilung eingeleitet wird. Zytokinese ist die Teilung des Zytoplasmas der Elternzelle. Zellzyklus-Checkpoints stellen die ordnungsgemäße Teilung der eukaryontischen Zellen sicher.

Der prokaryontische Zellzyklus kann in drei aufeinanderfolgende Perioden unterteilt werden: B, C und D. Die DNA-Replikation wird in der B-Periode initiiert und während der C-Periode fortgesetzt. Es endet in der D-Periode. Bakterienzellen spalten sich während der D-Periode auch in Tochterzellen auf.

Zellzyklusperioden

Der eukaryotische Zellzyklus besteht aus drei sequentiellen Hauptphasen, die als Interphase, M-Phase und Zytokinese bekannt sind. Die Zwischenphase ist die Anfangsphase des Zellzyklus in Eukaryoten. Vor dem Eintritt in die Zellteilung bereitet sich die Zelle auf die Teilung vor, indem sie alle benötigten Nährstoffe in die Zelle aufnimmt, Proteinsynthese und DNA-Replikation während der Interphase. Die Interphase nimmt etwa 90% der Gesamtzeit des Zellzyklus in Anspruch.

Die Interphase lässt sich in drei Phasen einteilen, die nacheinander ablaufen. Sie sind G₁ Phase, S-Phase und G₂ Phase. Vor dem Betreten des G₁ Phase existiert normalerweise eine Zelle am G₀ Phase. Das G₀ Phase ist die Ruhephase, in der die Zelle den Zellzyklus verlässt und ihre Teilung stoppt. Im Allgemeinen nicht teilende Zellen der vielzelligen Organismen, die bei G₁ Phase in dieses Ruhe-G eintreten₀ Phase. Einige Zellen wie Neuronen bleiben dauerhaft inaktiv. Einige Zellen wie Nieren-, Leber- und Magenzellen bleiben semipermanent im G₀ Phase. Einige Zellen wie Epithelzellen dringen nicht in G. ein₀ Phase. Eingabe der Zellen in G₀ Phase ist in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1: Eintritt in die G0-Phase

Das G₁ Phase oder die Wachstumsphase ist die erste Phase des Zellzyklus. Die biosynthetischen Aktivitäten der Zelle erfolgen schnell während der G₁ Phase. Die Synthese der Proteine ​​sowie die Zunahme der Anzahl von Organellen wie Mitochondrien und Ribosomen erfolgen am G₁ Phase, wobei die Zelle in ihrer Größe wächst. g₁ Danach folgt die S-Phase. Die Replikation der DNA beginnt und endet während der S-Phase, wobei zwei Schwesterchromatiden pro einzelnem Chromosom gebildet werden. Die Ploidie der Zelle bleibt durch die Verdoppelung der DNA-Menge während der Replikation unverändert. Die S-Phase ist innerhalb kurzer Zeit abgeschlossen, um die DNA vor externen Faktoren wie Mutagenen zu retten. Auf die S-Phase folgt die G₂ Phase. Das G₂ Phase ist die zweite Wachstumsphase der Interphase, die es der Zelle ermöglicht, ihr Wachstum vor ihrer Teilung abzuschließen.

Regulation des Zellzyklus durch Cyclin-CDK-Komplexe

Der sequentielle Ablauf des Zellzyklus wird durch zwei Klassen regulatorischer Moleküle reguliert: Cycline und cyclinabhängige Kinasen (CDKs). Cycline produzieren regulatorische Untereinheiten, während CDKs katalytische Untereinheiten produzieren. Sowohl Cycline als auch CDKs arbeiten interaktiv. Die Vorbereitung der Zelle für die S-Phase, die sich am G. befindet₁ Phase wird von der G. durchgeführt₁ Cyclin-CDK-Komplex durch Förderung der Expression von Transkriptionsfaktoren, die die S-Cycline fördern. Der G1-Cyclin-CDK-Komplex baut auch die S-Phasen-Inhibitoren ab.

Der Zeitpunkt des G₁ Phase wird durch Cyclin D-CDK4/6 reguliert, das durch G. aktiviert wird₁ 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 die G₂ Phase. Cyclin B-CDK2 drückt G₂ Phase zur M-Phase (G₂/M-Übergang).

Regulierung des Zellzyklus durch Checkpoints

Während der Interphase können zwei Checkpoints identifiziert werden: G₁/S-Checkpoint und G2/M-Checkpoint. Der Übergang von G₁/S, ist der geschwindigkeitsbestimmende Schritt des Zellzyklus, der als bekannt ist Einschränkungspunkt. Bei der G₁/S Checkpoint wird das Vorhandensein ausreichender Rohstoffe für die DNA-Replikation überprüft. Die gleichzeitige Replikation von DNA in einem wachsenden Embryo wird von G. überprüft₂/M-Checkpoint, um eine symmetrische Zellverteilung im Embryo zu erhalten.

Abbildung 2: Zellzyklus mit Cyclin-CDKs und Checkpoints

Was ist Zellteilung

Unter Zellteilung versteht man die Aufspaltung einer Mutterzelle in zwei Tochterzellen. Dazu gehören zwei Perioden des Zellzyklus: die mitotische Teilung und die Zytokinese.

Zellteilungsperioden

Die vier Phasen im Mitose sind Prophase, Metaphase, Anaphase und die Telophase. Während der Prophase werden Chromatiden zu Chromosomen kondensiert und weisen kurze und dicke fadenartige Strukturen auf. Diese Chromosomen werden in der Äquatorialplatte der Zelle durch Bildung eines Spindelapparates ausgerichtet. Der Spindelapparat besteht aus drei Komponenten: Spindelmikrotubuli, Kinetochor-Mikrotubuli und Kinetochor-Proteinkomplexen. Die Kinetochor-Proteinkomplexe sind an die Zentromere jedes Chromosoms gebunden. Alle Mikrotubuli einer Zelle werden von zwei Zentrosomen gesteuert, die an den gegenüberliegenden Polen der Zelle angeordnet sind und den Spindelapparat bilden. Spindelmikrotubuli sind mit ihren beiden Enden mit jedem der beiden Zentrosomen verbunden. Kinetochore Mikrotubuli werden ausgehend von einem Zentrosom über den Kinetochor-Proteinkomplex an das Zentromer angeheftet.

Während der Metaphase werden Kinetochor-Mikrotubuli kontrahiert, wodurch die einzelnen bivalenten Chromosomen am Zelläquator ausgerichtet werden. An dem Zentromer wird eine Spannung erzeugt, die die beiden Schwesterchromatiden in der Anaphase zusammenhält, indem die Kinetochor-Mikrotubuli weiter zusammengezogen werden. Diese Spannung führt zur Spaltung von Cohesin-Proteinkomplexen im Zentromer, wodurch die beiden Schwesterchromatiden voneinander getrennt werden, wodurch zwei Tochterchromosomen entstehen. Während der Telophase werden diese Tochterchromosomen durch die Kontraktion der Kinetochor-Mikrotubuli zu den entgegengesetzten Polen gezogen.

Nach Abschluss der mitotischen Phase durchläuft die Elternzelle eine zytoplasmatische Teilung, was zu genetisch identischen zwei getrennten Zellen führt. Die Zytokinese wird in der späten Anaphase eingeleitet. Während der Zytokinese werden die Organellen zusammen mit dem Zytoplasma durch die Zellmembran auf etwa gleiche Weise auf zwei Tochterzellen aufgeteilt. Die Zytokinese von Pflanzenzellen findet durch die Bildung einer Zellplatte in der Mitte der Elternzelle statt. Die Zytokinese tierischer Zellen findet durch die von der Zellmembran gebildete Spaltfurche statt. Der Unterschied zwischen der Zytokinese von Pflanzen- und Tierzellen besteht in der Notwendigkeit der Bildung neuer Zellwände, die die Pflanzenzelle umgeben.

Phasen der Zellteilung

Regulation der Zellteilung durch Cyclin-CDK-Komplexe und Checkpoints

Der Cyclin B-CDK2-Komplex steuert das Timing der G₂ Phase, Eintritt in die mitotische Teilung. Ein einzelner, aber kritischer Kontrollpunkt kann identifiziert werden. Er wird als Metaphase-Checkpoint bezeichnet, da er in der späten Metaphase stattfindet. Beim Metaphase-Checkpoint wird die Ausrichtung aller einzelnen, bivalenten Chromosomen am Zelläquator überprüft. Der Metaphase-Checkpoint ermöglicht die gleichmäßige Trennung der Chromosomen zwischen den Tochterzellen. Die sich teilende Zelle in der späten Metaphase sollte den mitotischen Checkpoint passieren, um in die Anaphase einzutreten.

Unterschied zwischen Zellzyklus und Zellteilung

Definition

Zellzyklus: Der Zellzyklus ist die Abfolge von Perioden des Lebens der Zelle.

Zellteilung: Zellteilung ist die Aufspaltung einer Zelle in zwei Tochterzellen, wodurch die Zellzahl in der Population erhöht wird.

Perioden

Zellzyklus: Der Zellzyklus besteht aus drei Perioden: Interphase, mitotische Teilung und Zytokinese.

Zellteilung: Die Zellteilung erfolgt in den letzten beiden Perioden des Zellzyklus, der mitotischen Teilung und der Zytokinese.

Regulation durch Cyclin-CDK-Komplexe

Zellzyklus: Cyclin D-CDK4/6, Cyclin E-CDK2, Cyclin A-CDK2 und Cyclin B-CDK2 sind an der Regulierung des Zellzyklus beteiligt.

Zellteilung: Cyclin B-CDK2 ist an der Regulation der Zellteilung beteiligt.

Regulierung durch Checkpoints

Zellzyklus: Während der Interphase können zwei Checkpoints identifiziert werden: G₁/S Kontrollpunkt und G₂/M Prüfpunkt.

Zellteilung: Der mitotische Checkpoint ist an der Regulation der Zellteilung beteiligt.

Abschluss

Sowohl der Zellzyklus als auch die Zellteilung enthalten unterschiedliche, aber aufeinander folgende Phasen des Lebens der Zelle. Der Zellzyklus besteht aus drei Perioden. Sie sind die Interphase, die mitotische Phase und die Zytokinese. Mitotische Teilung und Zytokinese werden zusammenfassend als Zellteilung bezeichnet. Die Interphase des Zellzyklus besteht aus G₁, S und G₂ Phasen. Die mitotische Teilung besteht aus vier Phasen: Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase. Auf die Telophase folgt die Zytokinese. Der Hauptunterschied zwischen Zellzyklus und Zellteilung besteht darin, dass die Zellteilung ein Teil des Zellzyklus ist.

Referenz:1."Zellzyklus." Wikipedia. Wikimedia Foundation, 08. März 2017. Web. 10. März 2017.

Bildhöflichkeit: 1. „0329 Cell Cycle“ Von OpenStax – (CC BY 4.0) über Commons Wikimedia2. „0332 Zellzyklus mit Cyclinen und Kontrollpunkten“ von OpenStax – (CC BY 4.0) über Commons Wikimedia3. „Mitose-Zellen-Sequenz“ Von LadyofHats – Eigene Arbeit. (Public Domain) über Commons Wikimedia