Zellteilung: Cytokinese und Meiose im Detail

Cytokinese: Die Teilung des Zytoplasmas

Die Cytokinese ist der Prozess der zytoplasmatischen Teilung, der unmittelbar auf die Kernteilung (Mitose oder Meiose) folgt und zur Bildung von zwei separaten Tochterzellen führt. Sie beginnt typischerweise in der späten Anaphase und wird in der Telophase abgeschlossen.

Unterschiede in tierischen und pflanzlichen Zellen

Die Cytokinese verläuft in tierischen und pflanzlichen Zellen auf unterschiedliche Weise, bedingt durch ihre jeweiligen Zellstrukturen.

Cytokinese in tierischen Zellen

In tierischen Zellen erfolgt die Teilung des Zytoplasmas durch die Bildung einer Teilungsfurche. Dieser Prozess beginnt in der späten Anaphase oder frühen Telophase, wenn sich unterhalb der Plasmamembran ein kontraktiler Ring bildet. Dieser Ring, bestehend aus Aktin- und Myosinfilamenten, entsteht am Äquator der Zelle, dort wo sich zuvor die Metaphaseplatte befand. Der Ring zieht sich zusammen, wodurch die Plasmamembran nach innen geschnürt wird und eine Furche entsteht. Diese Furche vertieft sich zunehmend, bis das Zytoplasma vollständig in zwei Hälften geteilt ist. Jede der entstandenen Tochterzellen enthält einen Anteil des Zytoplasmas und einen Tochterkern.

Cytokinese in pflanzlichen Zellen

In pflanzlichen Zellen wird die Cytokinese durch die Bildung einer neuen Zellwand und Plasmamembran im Zellinneren vollzogen. Die starre Zellwand verhindert hier die Ausbildung eines kontraktilen Rings, wie er bei tierischen Zellen vorkommt. Stattdessen sammeln sich während der frühen Telophase zahlreiche Golgi-Vesikel, die Hemicellulose und Pektin enthalten, entlang der Spindel-Mikrotubuli im Bereich der ehemaligen Metaphaseplatte. Diese Ansammlung bildet eine Struktur, die als Phragmoplast bezeichnet wird. Allmählich verschmelzen die Phragmoplast-Vesikel von der Mitte zum Rand der Zelle und bilden eine scheibenförmige Zellplatte. Diese Zellplatte dehnt sich senkrecht zur Spindel nach außen aus, bis sie die ursprüngliche Plasmamembran erreicht und mit ihr verschmilzt. Dadurch wird die Zelle in zwei geteilt. Die Membranen der Zellplatte bilden die neuen Plasmamembranen der beiden Tochterzellen, während die Zellwandmaterialien die neue Zellwand bilden. Gleichzeitig werden auch Kommunikationsbrücken, sogenannte Plasmodesmen, angelegt, um den Austausch zwischen den neuen Zellen zu ermöglichen.

Meiose: Reduktionsteilung für die Fortpflanzung

Die Meiose ist eine spezielle Art der Zellteilung, die einzigartig in eukaryotischen Zellen ist und zur Halbierung der diploiden Chromosomenzahl führt, wodurch haploide Tochterzellen entstehen.

Bedeutung der Meiose für die sexuelle Fortpflanzung

Die durch Meiose entstandenen haploiden Zellen können entweder Meiosporen sein, die sich durch Mitose zu haploiden Individuen entwickeln, oder Gameten (Geschlechtszellen) bilden. Bei der sexuellen Fortpflanzung verschmelzen zwei Gameten (z.B. Ei- und Samenzelle) bei der Befruchtung zu einer diploiden Zygote. Aus dieser Zygote entwickelt sich dann ein neues diploides Lebewesen. Daher ist die Meiose eine entscheidende Zellteilung für die Aufrechterhaltung der Chromosomenzahl über Generationen hinweg und somit fundamental für die sexuelle Fortpflanzung des Lebens.

Ablauf der Meiose: Meiose I und Meiose II

Der meiotische Prozess umfasst zwei aufeinanderfolgende Kernteilungen, um die Chromosomenzahl zu halbieren: die Meiose I (Reduktionsteilung) und die Meiose II (Äquationsteilung). Zwischen diesen beiden Teilungen findet keine DNA-Replikation statt; diese erfolgt lediglich einmalig vor dem Beginn der Meiose I.