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Steuerung des Zellzyklus nach: Alberts Kapitel 17.

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Präsentation zum Thema: "Steuerung des Zellzyklus nach: Alberts Kapitel 17."—  Präsentation transkript:

1 Steuerung des Zellzyklus nach: Alberts Kapitel 17

2 Der Zellzyklus im Mikroskop

3 Die 4 Phasen des Zellzyklus

4 Steuerung des Zellzyklus Modelle zum Studium des Zellzyklus- Steuerungssystems Die Komponenten des Zellzyklus- Steuerungssystems Intrazelluläre Kontrolle der Ereignisse im Zellzyklus

5 Die Genetik der Steuerung des Zellzyklus lässt sich gut in (haploiden) Hefen untersuchen. Vergleich von Spalthefe und Bäckerhefe („Knospende Hefe“)

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7 Haploide Hefe cdc-Mutanten teilen sich normal bei tiefen Temperaturen Bei höheren Temperaturen funktioniert das mutierte Genprodukt nicht mehr, die Zellen bleiben in einem bestimmten Zellstadium stehen. (cdc: cell-division-cycle genes) Temperatur-sensitive cdc-Mutanten (cdc: cell-division-cycle genes)

8 Haploide Hefe cdc-Mutanten teilen sich normal bei tiefen Temperaturen Bei höheren Temperaturen funktioniert das mutierte Genprodukt nicht mehr, die Zellen bleiben in einem bestimmten Zellstadium stehen.

9 Die Biochemie der Steuerung des Zellzyklus lässt sich gut in Xenopus Eiern untersuchen. Die riesige Eizelle lässt sich leicht handhaben

10 Oozytenwachstum und mitotische Teilungen

11 Studium des Zellzyklus im zellfreien System OozytenOozyten werden durch Zentrifugation aufgebrochen. Zum Zytoplasma werden Kerne von Spermien zugegeben. Die Kerne führen unter diesen Bedingungen mehrere mitotische Teilungen durch.

12 Kulturzellen von Vertebraten

13 Markierung von S-Phase Zellen (im Darm eines Zebrafisches) BrdU durch Zugabe von BrdU (Bromo-Deoxyuridin) einem Thymidin-Analogen, das in neu synthetisierte DNA eingebaut wird und immunologisch mit grün fluoreszierenden Antikörpern nachgewiesen werden kann.

14 DNA-Gehalt gemessen im Flow-Zytometer (FACS; fluorescence activated cell sorter) Fluoreszenzfarbstoff bindet an DNA; Auftrennung der Zellen nach DNA- Gehalt In der Population befinden sich mehr Zellen in der G1-Phase als in S- und G2-Phase.

15 Steuerung des Zellzyklus Modelle zum Studium des Zellzyklus- Steuerungssystems Die Komponenten des Zellzyklus- Steuerungssystems Intrazelluläre Kontrolle der Ereignisse im Zellzyklus

16 Das Zellzyklus-Steuerungssystem Ein ölöl Anforderungen an das Steuerungssystem: Eine Schaltuhr, die die Ereignisse in der richtigen Reihenfolge und nur einmal schaltet. Die Schaltung soll binär erfolgen, keine halben Sachen. Das System muss zuverlässig funktionieren und durch Backup-Systeme abgesichert sein. Das System muss für spezielle Ansprüche modifiziert werden können. Schaltuhr Rückkopplung Checkpoints Bei einem „einfachen“ Zellzyklus; z.B. in Embryonen erfolgt die Steuerung wie bei der Schaltuhr einer Waschmaschine. In den meisten Fällen erfolgt aber Rückkopplung bei bestimmten Checkpoints.

17 Rückkopplung bei Checkpoints Rückkopplungssignal Bei den Checkpoints kann der Zellzyklus gestoppt werden, bis das Rückkopplungssignal erfolgt. Signale Signale zur Regulation des Zekllzyklus können auch von anderen Zellen kommen. Signale negativ Abwesenheit Die Signale sind oft negativ, d.h. Abwesenheit eines bestimmten Signals löst den Schalter aus. (Beispiel: Start der Anaphase)

18 Cdks; cyclin-dependent kinases Cyklin-abhängige Kinasen Cdks; cyclin-dependent kinases Cdk Cyclin Cdk ist eine Proteinkinase, die durch Cyclin aktiviert wird.

19 Protein Phosphorylierung

20 Das Zellzyklus-Steuerungssystem (vereinfachte Darstellung) Cdks Cdks verbinden sich mit verschiedenen Cyclinen um einen Prozess einzuschalten. Die Aktivität wird durch Cyclin-Abbau beendet.