Grundlagen der Zellteilung und Biodiversität

Mitose

Die Mitose ist die Teilung des Zellkerns. Bevor sie beginnt, wird die DNA verdoppelt, sodass zwei identische Kopien der genetischen Information vorliegen. Dies stellt sicher, dass jeder neue Kern eine Kopie dieser Informationen erhält.

Phasen der Mitose

• Prophase: Die DNA kondensiert und bildet Chromosomen. Im Zytoplasma organisiert sich ein System aus Protein-Tubuli, die Spindel. Am Ende der Prophase verschwindet die Kernmembran und die Chromosomen liegen frei im Zytoplasma. Auch der Kernkörperchen verschwindet.
• Metaphase: Jedes Chromosom befestigt sich an den Spindelfasern über eine schmale Zone, das Zentromer. Die Anordnung erfolgt in der Mitte der Spindel, der sogenannten Äquatorialplatte.
• Anaphase: Die Spindelfasern verkürzen sich an der Äquatorebene und jedes Chromosom wird in zwei Chromatiden aufgeteilt. Die Spindelfasern ziehen die Chromatiden zu den Zellpolen.
• Telophase: Nach der Migration der Chromatiden verschwinden die Reste der Spindelfasern und um jede Gruppe bildet sich eine neue Kernmembran. Es entstehen zwei identische Tochterkerne, die jeweils eine Kopie der genetischen Information der Mutterzelle enthalten. Die DNA dekondensiert wieder.

Meiose

• Prophase 1: Ein langer und komplexer Prozess. Das Chromatin spiralisiert sich zu Chromosomen. Jedes Chromosom besteht aus zwei Schwesterchromatiden. Es erfolgt eine Längspaarung der homologen Chromosomen. Diese Paare bilden mit ihren vier Chromatiden eine Struktur, die als Bivalent bezeichnet wird. Hier findet das Crossing-over statt, bei dem die Chromatiden der homologen Chromosomen Stücke ihres Materials austauschen. Dies führt zu einer höheren genetischen Variation. Die Punkte, an denen der Austausch stattfindet, werden Chiasmen genannt.
• Metaphase 1: Jedes Bivalent befindet sich in der Äquatorialebene der Spindel, befestigt über die Filamente an ihrem Zentromer.
• Anaphase 1: Jedes der homologen Chromosomen mit seinen zwei Chromatiden wird zu einem anderen Pol geleitet. An jedem Pol befindet sich nun ein Satz von n Chromosomen mit je zwei Chromatiden.
• Telophase 1: Die zwei Tochterkerne bilden eine neue Kernmembran. Die Chromosomen unterliegen einer Dekondensation und treten in einen Ruhezustand oder eine Interphase ein, in der keine DNA-Verdopplung stattfindet.

Plasmotomie oder Zytokinese

Das Zytoplasma verteilt sich, die Zellorganellen werden zugeordnet und es entstehen zwei Tochterzellen. In tierischen Zellen tritt die Zytokinese durch eine Einschnürung der Membran in der Mitte der Zelle auf. In pflanzlichen Zellen bilden sich aus Bläschen des Golgi-Apparats in der Mitte eine Zellplatte, die zu einer Trennwand führt. In der Zeit zwischen zwei Zellteilungen, der Interphase, wachsen die Zellen, synthetisieren Proteine und verdoppeln ihr genetisches Material.

Biodiversität

Biodiversität beschreibt die Vielfalt der Lebewesen und umfasst drei Konzepte:

• Genetische Vielfalt innerhalb einer Spezies.
• Artenvielfalt (Reichtum an Arten und deren Häufigkeit).
• Vielfalt der Ökosysteme auf der Erde.

Vorteile der Biodiversität

• Ökologisch: Stabilität des Ökosystems und Erhaltung natürlicher Prozesse.
• Ökonomisch: Bereitstellung nützlicher Produkte wie Lebensmittel, Rohstoffe und Medikamente.
• Ethik: Alle Arten haben ein Recht auf Überleben.
• Ästhetik: Die Vielfalt des Lebens ist ein wesentlicher Teil der Schönheit der Natur.

Faktoren für den Verlust: Überjagung, Zerstörung von Lebensräumen, Umweltverschmutzung und die Einführung fremder Arten.

Stützgewebe

Die primäre Funktion des Stützgewebes ist die Kohärenz und Stabilität der Pflanze.

Klassen des Stützgewebes

• Kollenchym: Stützgewebe des wachsenden Organismus mit lebenden Zellen, meist unter der Epidermis krautiger Stängel.
• Sklerenchym: Stützgewebe in ausgewachsenen Organen mit verholzten, abgestorbenen Zellen.

Zelltypen des Sklerenchyms

• Fasern: Gestreckte Zellen, die verstreut oder in Gruppen auftreten (z. B. Xylem-Fasern).
• Sklereiden (Steinzellen): Kurze, stark verholzte Zellen, die z. B. in Fruchtkernen vorkommen.