Zellteilung und Endokrines System: Mitose, Meiose und Hormone

Mitose

Interphase

Die Interphase ist der Zustand, in dem sich die Zelle befindet, wenn sie sich auf den Teilungsprozess vorbereitet. Während dieser Zeit dupliziert die Zelle ihr genetisches Material, wächst und bereitet die Strukturen und Proteine vor, die für die Mitose benötigt werden.

Prophase

Dies ist die erste Phase der Mitose. Während dieser Phase verdoppeln sich die Zentriolen der Zelle, und jedes bewegt sich zu einem Pol der Zelle. Die Kernmembran zerfällt. Die Chromosomen kondensieren und werden als doppelte Strukturen sichtbar.

Metaphase

Dies ist die zweite Phase der Mitose. In dieser Phase sind die Chromosomen in der Äquatorialebene der Zelle ausgerichtet. Spindelfasern erscheinen im Zytoplasma.

Anaphase

Dies ist die dritte Phase der Mitose. Die Chromatiden werden getrennt und bewegen sich zu den Spindelpolen des Zytoplasmas.

Telophase

Dies ist die letzte Phase der Mitose. Die Chromosomen erreichen die Pole. Eine Kernmembran wird um die Chromosomen gebildet. Die Chromosomen entspiralisieren sich und sind nicht mehr voneinander zu unterscheiden. Die Zelle beginnt, eine Einschnürung in der Zellmembran zu zeigen, was auf die baldige Teilung hindeutet.

Cytokinese

In dieser Phase wird das zytoplasmatische Material der Zelle zu gleichen Teilen auf die beiden Tochterzellen verteilt. Die Zellmembran wird geteilt, wodurch zwei neue, genetisch identische Zellen entstehen, die jeweils die Hälfte des zytoplasmatischen Materials der Elternzelle enthalten.

Meiose

Prophase I

Die Kernmembran verschwindet. Es bildet sich ein Kinetochor pro Chromosom (nicht pro Chromatide). Die Spindelfasern heften sich an die Chromosomen und beginnen sich zu bewegen. Die Schwesterchromatiden bleiben eng verbunden, während sich die homologen Chromosomen trennen, wobei Zentromere und Kinetochore getrennt bleiben.

Metaphase I

Die homologen Chromosomen sind in der Äquatorialebene ausgerichtet. Die Orientierung ist zufällig (unabhängige Verteilung), was bedeutet, dass die Tochterzellen eine 50%ige Chance haben, das väterliche oder mütterliche Gegenstück für jedes Chromosom zu erhalten. Die Spindel-Mikrotubuli heften sich an die jeweiligen Kinetochore.

Anaphase I

Die Chiasmata werden getrennt. Die Spindel-Mikrotubuli verkürzen sich im Bereich des Kinetochors, wodurch die homologen Chromosomen mithilfe von Motorproteinen zu den gegenüberliegenden Seiten der Zelle gezogen werden. Da jedes homologe Chromosom nur ein Kinetochor hat, bildet sich an jeder Seite ein haploider Satz (n). Die Verteilung der väterlichen und mütterlichen Chromosomen an jedem Pol erfolgt zufällig.

Telophase I

Jede Tochterzelle hat nun die Hälfte der Chromosomenanzahl, wobei jedes Chromosom aus einem Paar von Chromatiden besteht. Die Mikrotubuli des Spindelapparates verschwinden, und eine neue Kernmembran umgibt jeden haploiden Satz. Die Chromosomen entspiralisieren sich wieder zu Chromatin. Cytokinese tritt ein (ein paralleler Prozess, der zur Entstehung von zwei Tochterzellen führt). Oft folgt die Interkinese, die keiner echten Interphase entspricht, da keine DNA-Replikation stattfindet.

Hormone

Transport und Wirkung

• Transport über das Kreislaufsystem.
• Wirkung: Hormone üben ihre Funktion nur dort aus, wo Zellen spezifische Rezeptoren besitzen. Diese Rezeptoren befinden sich in der Zellmembran oder im Kern.

Regulierung: Hypothalamus-Hypophysen-Achse

Die Freisetzung von Hormonen wird durch Feedback-Mechanismen reguliert. Die Sekretion wird durch die Hypothalamus-Hypophysen-Achse kontrolliert. Der Hypothalamus ist ein Teil des Gehirns, der Nervenzellen fortsetzt und peptidische Hormonmoleküle synthetisiert.

Hypophyse (Hirnanhangsdrüse)

Die Hypophyse besteht aus Vorderlappen und Hinterlappen. Der Hypothalamus kontrolliert die Freisetzung von Hormonen in beiden Teilen durch freisetzende (Releasing) oder hemmende (Inhibiting) Hormone.

Vorderlappen (Adenohypophyse)

Der Vorderlappen produziert und setzt verschiedene Hormone frei, die die Hormonproduktion anderer endokriner Drüsen regeln:

• FSH (Follikel-stimulierendes Hormon) und LH (Luteinisierendes Hormon): Steuern die Produktion von Gameten.
• TSH (Thyreoidea-stimulierendes Hormon): Stimuliert die Schilddrüse zur Freisetzung ihrer Hormone.
• ACTH (Adrenocorticotropes Hormon): Bewirkt die Freisetzung von Hormonen in der Nebennierenrinde.

Hinterlappen (Neurohypophyse)

Der Hinterlappen setzt Hormone frei, die von Zellen des Hypothalamus produziert werden. Zwei Peptidhormone werden im Hypothalamus synthetisiert und im Hinterlappen freigesetzt:

• ADH (Antidiuretisches Hormon).
• Oxytocin: Bewirkt die Kontraktion von Muskelgewebe (z. B. Milchejektion, Kontraktion der Gebärmuttermuskulatur während der Geburt, um den Fötus aus der Gebärmutter zu treiben).

Schilddrüse und Nebenschilddrüse

Einfluss auf den Stoffwechsel und den Kalziumspiegel.

• Schilddrüse: Produziert 2 Hormone:
  • Thyroxin (Schilddrüsenhormon): Enthält Jod, reguliert die Stoffwechselrate in den meisten Zellen des Körpers.
  • Calcitonin.