Der Zellzyklus

Der Körper eines erwachsenen Menschen besteht aus 40 bis 50 Billionen Zellen. Eine unvorstellbare Zahl. Noch erstaunlicher ist der präzise Ablauf des Prozesses, aus dem diese Zellen hervorgehen. Mit wenigen Ausnahmen enthält jede Körperzelle Chromosomen mit identischer DNA.

Der Zellzyklus ist der Prozess, den eine Zelle durchläuft, um zwei Tochterzellen zu erzeugen. Dabei ist bei allen Lebewesen der Zellzyklus genau abgestimmt, weil gewährleistet sein muss, dass die Zellteilung zum richtigen Zeitpunkt und ohne Fehler erfolgt.

Zum Zellzyklus gehören Zellwachstum, DNA – Replikation und Zellteilung. Er umfasst die vier Phasen G1, S, G2 und M.

Abhängig von Signalfaktoren, Wachstumshormonen und der momentanen Nährstoffversorgung entscheidet die Zelle in der G1 Phase, ob sie sich teilen will oder nicht.
 In der S Phase kopiert sie ihr komplettes genetisches Material, und während der G2 Phase bereitet sie sich auf die Teilung vor. In der M Phase teilt sich schließlich der Zellkern, und die beiden Tochterzellen trennen sich in einem Prozess, den man als Zytokinese bezeichnet.

Was ist ein Gen?

Mithilfe der Gene können wir manche Unterschiede zwischen uns Menschen erklären, zum Beispiel ob wir groß oder klein sind, braune oder blaue Augen haben, oder warum wir unseren Eltern ähneln. Wir alle haben von Mutter und Vater je die Hälfte ihrer und damit unserer Gene erhalten, sodass mit Ausnahme von eineiigen Zwillingen jeder von uns eine einzigartige Sammlung von Genen besitzt. Warum also hat eine Tochter das lockige Haar, das so typisch für ihren Vater ist? Weil sie das Gen für „lockiges Haar“ von ihrem Vater erhalten hat und dieses Gen sich in der Regel dominant gegenüber dem rezessiven Gen „glattes Haar“ verhält. Man kann Gene an Merkmalsunterschieden erkennen. Ein Gen entspricht einer eindeutigen DNA- Sequenz an definierter Stelle im Genom.

DNA – Sequenzierung

Stellen wir uns eine Geschichte vor, die eine Million Seiten mit je 3000 Buchstaben umfasst. Das ist die Geschichte unserer DNA. Die DNA ist ein langer Doppelstrang aus Nukleotiden, sprich Buchstaben, von denen es genau vier gibt – A für Adenin, T für Thymin, G für Guanin und C für Cytosin. Ein Vier- Buchstaben- Alphabet klingt zwar einfach, aber man bedenke, dass unsere DNA eine Länge von drei Milliarden Buchstaben hat! Aus diesen Buchstaben bestehen alle Gene, die unsere körperlichen Merkmale und Abläufe ausbilden. Die DNA – Sequenzierung gilt als wichtigste Methode der Molekularbiologie, denn mit ihrer Hilfe lässt sich die Reihenfolge der Nukleotide (Buchstaben) in der DNA bestimmen. Sie gehört zur täglichen Routine der Forscher und Ärzte, die die Funktionsweise der Gene untersuchen und verstehen wollen, wie Veränderungen der Buchstabenabfolge Funktionsstörungen auslösen.

Individuelle, personalisierte Genomik und Medizin

Das Humangenomprojekt hat die Weiterentwicklung von DNA- Sequenzierungsmethoden beschleunigt und die Kosten von mehreren Milliarden auf gerade einmal ca. € 500,- reduziert. Dieser Fortschritt ermöglicht es jedem, die Sequenz des eigenen Genoms zu erfahren. Wir leben in der Ära der personalisierten Genomik und Selbstquantifizierung. Durch das „Lesen“ des Genoms erhalten wir auch Hinweise auf das individuelle Funktionieren unserer Gene und was dafür notwendig ist. Eine große Bedeutung dabei hat die individuelle Ernährung. Was gut und was schlecht für uns ist, zeigt dabei die Nutrigenetik.

Nutrigenetik

Nahrungsmittel haben eine Vielzahl von verschiedenen Inhaltsstoffen, die zum Teil positiv und zum Teil negativ auf unsere Zellen und somit auf unseren Körper und die Gesundheit wirken. Zusätzlich beeinflussen Gene unseren Bedarf an bestimmten Inhaltsstoffen, sodass es keinen einheitlichen Ernährungsplan gibt, der für jeden zutrifft.

Auf Basis der Gene ist es nun möglich, Nahrungsbestandteile zu identifizieren, die der Körper vermehrt braucht bzw. die man meiden sollte. Gleiches gilt auch für Medikamentenwirkstoffe, die ebenfalls direkt auf die einzelnen Zellen und deren Funktionsweise einwirken.

Blick in eine Zelle

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