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Bruce Alberts et al.: Molekularbiologie der Zelle


  1. Interphase
    Unterteilung: G1 (G0) - S - G2
  2. Mitose
  3. Zellteilung (Cytokinese)



  • Unterschiedlich lange Interphasen, je nach Zelltyp
    ➜ Mensch 8 Std. bis
    ➜ E. coli 20 min
  • sich schnell teilendes (proliferierendes) Gewebe
    ➜ Körperoberflächen
    (innen und außen)
    • Haut
    • Knochenmark (Blutzellenbildung)
    • Darmschleimhaut
    • Lunge
  • sich nicht mehr teilendes Gewebe ➜ G0-Phase
    • Nerven
    • Skelettmuskelzellen
    • rote Blutkörperchen

Der Zellzyklus

Der Zellzyklus ist der zyklische Ablauf von Ereignissen in einer eukaryotischen Zelle von einer Zellteilung zur nächsten. Der Zellzyklus besteht im Regelfall aus Interphase und Mitose (Zellkernteilung).


Phasen des Zellzyklus

Der Zellzyklus der Zelle ist in zwei Phasen gegliedert: Nach der Mitose (Kernteilung) kommt die Zelle in die Interphase (Zwischenphase). Die Interphase wird in die G1-, S- und G2-Phase aufgeteilt. Die Bezeichnungen der einzelnen Phasen gehen auf A. Howard und S. R. Pelc (1953) zurück.[1]


G1-Phase (für engl. gap Lücke, Abstand), postmitotische Phase oder Präsynthesephase: Im Anschluss an die Mitose beginnt die Zelle wieder zu wachsen, Zellbestandteile (Zytoplasma oder Zytosol, Zellorganellen) werden ergänzt. Die nachfolgende Synthesephase wird durch Produktion von mRNA für Histone und Replikationsenzyme (DNA-Polymerasen, Ligasen) vorbereitet. Die Zentriolen teilen sich. Der Vorrat an Desoxyribonukleosid-Triphosphaten steigt. Diese Phase dauert im Durchschnitt 3 Stunden, bei in Kultur gehaltenen Säugerzellen zwischen 1 und 12 Stunden. In der G1-Phase liegen die Chromosomen mit einem Chromatid vor.


S-Phase, Synthesephase: Reduplikation (Replikation) der DNA, Produktion der Histone. Danach hat jedes Chromosom zwei Chromatiden. Diese Phase dauert ca. 7 Stunden.


G2-Phase, prämitotische Phase oder Postsynthesephase: Das Endoplasmatische Retikulum wird eingeschmolzen, die Zelle bereitet sich auf die Mitose vor. In Geweben lösen sich die Zellkontakte zu den Nachbarzellen, die Zelle rundet sich ab und vergrößert sich durch Flüssigkeitsaufnahme. Es werden verstärkt RNA-Moleküle und zellteilungsspezifische Proteine synthetisiert, um die nachfolgende Mitose vorzubereiten. Die mittlere Dauer beträgt 3 bis 4 Stunden.


M-Phase (Mitosephase): Hier findet die Teilung der Chromosomen, des Zellkerns (Karyokinese) und der Zelle (Zytokinese) statt. Die 0,5 bis 1 Stunde dauernde Mitose ist in die Phasen Prophase, Prometaphase, Metaphase, Anaphase, und Telophase unterteilt. Anschließend an die Mitose findet die Cytokinese, die Zellteilung, statt.


G0-Phase, Ruhephase: Ausgereifte (ausdifferenzierte), nicht mehr teilungsfähige Zellen, die eine bestimmte Aufgabe innerhalb des Organismus wahrnehmen, verbleiben in der G1-Phase, die dann als G0-Phase bezeichnet wird. Zu diesen Zellen zählen beispielsweise Nervenzellen, Muskelzellen oder Erythrozyten. Einige Zelltypen verbleiben nach ihrer Ausdifferenzierung für Wochen oder Monate in der G0-Phase, können aber dann wieder in die G1-Phase zurückkehren und sich teilen. Beispiele sind Leberzellen (Hepatozyten) oder Lymphozyten.



Regulation des Zellzyklus

Zu den äußeren Faktoren, die regulatorisch auf den Zellzyklus einwirken, gehören unter anderem die Zellgröße und das zur Verfügung stehende Nährstoffangebot. Die Anzahl der Nachbarzellen ist bedeutsam, da zuviele Nachbarn eine Zellteilung hemmen können. Weiterhin greifen bestimmte Moleküle, die Wachstumsfaktoren, in den Verlauf des Zyklus ein.

Zu diesen Faktoren gehören auch künstliche Eingriffe in den Zellkyklus, die helfen Zellen einer Zellkultur zu synchronisieren um diese im gleichen Zellzyklusstadium zu halten. Dazu werden zum Beispiel Desoxythymidin und Aphidicolin verwendet, welche die Zellen in der S-Phase halten.[2]


[1]   A. Howard, S. R. Pelc: Synthesis of Desoxyribonuclein Acid in Normal and Irradiated Cells and its Relation to Chromosome Breakage, Heredity 6, Suppl. 261 (1953)

[2]   Pedrali-Noy, G. et al.: Synchronization of HeLa cell cultures by inhibition of DNA polymerase alpha with aphidicolin,
in: Nucleic Acids Res. 1980 8(2):377–387; PMID 6775308; PDF (freier Volltextzugriff, auf Englisch)

Lehrbuch der molekularen Zellbiologie - Bruce Alberts, 3. Aufl., S. 652

Quelle: Zellzyklus / Wikipedia