Chromosomen, Interphase, Zellteilung und Meiose

Chromosomen

Chromosomen sind in der DNA während der Teilung des Zellkerns vorhanden. Ihre Struktur entsteht durch die Kondensation der Chromatinfaser. Vor der Teilung kommt es zur Verdopplung der DNA, wodurch zwei identische DNA-Stränge, sogenannte Chromatiden, entstehen, die am Zentromer miteinander verbunden sind. Später trennen sich diese beiden Chromatiden, und jede bildet ein eigenes Chromosom.

Funktion: Die Chromosomen sorgen für die Verteilung des genetischen Materials. Dabei erhalten die Tochterzellen die DNA der Mutterzelle.

Interphase

G1-Phase

Die G1-Phase beginnt, wenn die Zelle entsteht, und bereitet die Zelle auf die Teilung vor. In dieser Phase findet die Synthese von Proteinen und mRNA statt. Außerdem kann die Zelle in die G0-Phase übergehen, in der sie sich spezialisiert.

S-Phase

In der S-Phase wird die DNA verdoppelt. Dadurch entstehen die Chromosomen, die aus zwei Chromatiden bestehen, die über das Zentromer verbunden sind.

G2-Phase

In der G2-Phase wird die DNA-Synthese abgeschlossen. Die Zelle bereitet sich auf die Mitose vor, und die Chromosomen werden deutlicher sichtbar. Außerdem finden weiterhin mRNA- und Proteinsynthese sowie die Verdopplung der Zentriolen statt.

Zellteilung

Die Zellteilung ist der Prozess, bei dem aus einer Zelle zwei genetisch identische Tochterzellen entstehen. Sie umfasst die Teilung des Zellkerns (Mitose) und die Teilung des Zytoplasmas (Zytokinese).

Mitose

• Prophase: Die DNA verdichtet sich zu Chromosomen. Die Zentriolen wandern zu den Polen, kernmembran und Nukleolus lösen sich auf, und die Chromosomen liegen im Zytoplasma verteilt.
• Metaphase: Die Chromosomen ordnen sich in der Äquatorialebene an und sind mit den Spindelfasern verbunden.
• Anaphase: Das Zentromer teilt sich, die Chromatiden trennen sich und wandern als Tochterchromosomen zu den Polen.
• Telophase: Die DNA beginnt sich zu dekomprimieren, und es bilden sich zwei Zellkerne.

Zytokinese

Bei der Zytokinese wird das Zytoplasma geteilt. In tierischen Zellen geschieht dies durch Einschnürung, in pflanzlichen Zellen durch die Bildung einer Zellwand (Zellplatte).

Meiose

Die Meiose ist eine Form der Zellteilung, bei der sich die Chromosomenzahl halbiert. Sie findet in zwei aufeinanderfolgenden Teilungen statt.

Meiose I

• Prophase I: Die Chromosomen kondensieren. Es folgen die Phasen Leptotän, Zygotän (Paarung homologer Chromosomen, Synapsis), Pachytän (Austausch von Chromosomenabschnitten, Crossing-over), Diplotän (Trennung der Homologen, Bildung von Chiasmata) und Diakinese (vollständige Verdichtung).
• Metaphase I: Die homologen Chromosomenpaare ordnen sich in der Äquatorialebene an.
• Anaphase I: Die homologen Chromosomen werden getrennt und zu den Polen gezogen. Die Schwesterchromatiden bleiben dabei zusammen.
• Telophase I: Es entstehen zwei Zellkerne mit jeweils einem Chromosomensatz.

Meiose II

Die Meiose II verläuft ähnlich wie die Mitose. Die Schwesterchromatiden werden getrennt, sodass am Ende vier haploide Zellen entstehen.

Bedeutung: Die Meiose ermöglicht die Bildung haploider Gameten und erhält die für die Art typische Chromosomenzahl über die Generationen hinweg. Durch das Crossing-over und die zufällige Verteilung der Chromosomen wird die genetische Variabilität erhöht.