Zellteilung: Meiose, Mitose & Zelluläre Prozesse einfach erklärt

Meiose I: Die erste Reifeteilung

Die Meiose I ist in vier Phasen unterteilt. Die Prophase I ist dabei die komplexeste Phase und gliedert sich in fünf Unterphasen:

Prophase I: Die längste Phase der Meiose

Leptotän: Chromosomenkondensation

Die Chromosomen kondensieren und bestehen nun aus zwei Chromatiden.

Zygotän: Paarung homologer Chromosomen

Homologe Chromosomen werden identifiziert und beginnen, sich in einem Prozess namens Chromosomensynapse zu paaren, wodurch ein Chromosomenpaar (Bivalent) gebildet wird.

Pachytän: Crossing-over und Rekombination

Die homologen Chromosomen sind eng miteinander verbunden und liegen im synaptonemalen Komplex. In diesem Stadium beginnt das Crossing-over (Chromosomenüberkreuzung), das durch Rekombinationsknötchen vermittelt wird und den Austausch nicht-homologer Schwesterchromatiden kontrolliert. Dieser Prozess führt zur genetischen Rekombination.

Diplotän: Beginn der Trennung (Desynapse)

Die Desynapse, also die Trennung der homologen Chromosomen, beginnt. Sie bleiben jedoch an den Chiasmata (Überkreuzungsstellen), wo das Crossing-over stattgefunden hat, miteinander verbunden.

Diakinese: Auflösung der Kernmembran

Dies ist ein Übergangsstadium, in dem die Chromosomen weiter kondensieren. Die Bivalente, die jeweils aus vier Chromatiden bestehen, sind deutlich sichtbar. Schwesterchromatiden sind an ihren Zentromeren verbunden, die Chiasmata lösen sich auf. Die Kernmembran löst sich auf.

Metaphase I: Ausrichtung der Bivalente

Die homologen Chromosomenpaare (Bivalente) richten sich an der Äquatorialplatte der Zelle aus. Die Spindelmikrotubuli heften sich an die Kinetochore der Schwesterchromatiden, jedoch nur von einer Seite pro homologem Chromosom.

Anaphase I: Trennung homologer Chromosomen

Die homologen Chromosomen trennen sich und wandern zu entgegengesetzten Zellpolen. Die Chiasmata lösen sich vollständig auf.

Telophase I: Bildung der Tochterkerne

Die Kernmembranen bilden sich um die beiden Tochterkerne, und die Chromosomen dekondensieren leicht.

Mitose vs. Meiose: Die wichtigsten Unterschiede

• Mitose: Chromosomen ordnen sich unabhängig an. / Meiose: Homologe Chromosomen paaren sich zu Bivalenten (bis Anaphase I).
• Mitose: Führt zu identischen diploiden Tochterzellen. / Meiose: Führt zu haploiden Tochterzellen.
• Mitose: Tochterzellen sind genetisch identisch. / Meiose: Tochterzellen weisen aufgrund von Crossing-over und zufälliger Verteilung eine neue Kombination väterlicher und mütterlicher Chromosomen auf.
• Mitose: Eine Mutterzelle bildet zwei Tochterzellen. / Meiose: Eine Mutterzelle bildet vier Tochterzellen.
• Mitose: Schwesterchromatiden trennen sich in der Anaphase. / Meiose: Homologe Chromosomen trennen sich in Anaphase I, Schwesterchromatiden in Anaphase II.
• Mitose: Kein Crossing-over und keine genetische Rekombination. / Meiose: Crossing-over und genetische Rekombination finden in Prophase I statt.

Wichtige Begriffe der Zellbiologie

Zentromer

Ein Bereich des Chromosoms, der die beiden Schwesterchromatiden während der Zellteilung miteinander verbindet.

Kinetochor

Eine Proteinstruktur am Zentromer, an der die Mikrotubuli der mitotischen Spindel während der Zellteilung ansetzen.

Zentriol

Nicht-membranöse Organellen, die nur in tierischen Zellen vorkommen und an der Bildung der Spindel sowie der Chromosomenbewegung während der Mitose beteiligt sind.

Chromosom

Kleine, stabförmige Körper im Zellkern, in denen das Chromatin während der Zellteilung organisiert ist.

Chromatid

Ein mikroskopisches Material, das die genetische Information von Organismen trägt und aus eukaryotischer DNA besteht, die mit speziellen Proteinen, den Histonen, assoziiert ist. Ein Chromosom besteht vor der Zellteilung aus zwei identischen Schwesterchromatiden.

Zellteilung

Ein sehr wichtiger Bestandteil des Zellzyklus, bei dem sich eine Mutterzelle teilt, um Tochterzellen zu bilden.

Zellzyklus

Eine geordnete Abfolge von Ereignissen in einer Zelle, die zu Zellwachstum und der Teilung in zwei Tochterzellen führt.

Mitose

Ein Prozess der gerechten Verteilung des genetischen Materials (DNA), charakteristisch für eukaryotische Zellen.

Meiose

Ein Zellteilungsprozess, bei dem eine diploide Zelle (2n) zwei aufeinanderfolgende Teilungen durchläuft, um vier haploide Zellen (n) zu erzeugen.

Zytokinese

Die räumliche Trennung des Zytoplasmas in zwei Tochterzellen während der Zellteilung. Sie tritt nach der Mitose und in der späten Telophase der mitotischen Zellteilung auf.

Einfache Diffusion

Der Transport kleiner Moleküle durch die Lipidmembran ohne Energieaufwand. Einige Moleküle diffundieren frei durch die Lipiddoppelschicht, ohne dass Proteine beteiligt sind.

Erleichterte Diffusion

Der Transport von Stoffen unter Beteiligung von Membranproteinen. Da die Lipiddoppelschicht für Ionen und große polare Moleküle undurchlässig ist, ist dieser Transport nur mithilfe eines Transmembranproteins möglich.

Aktiver Transport

Der Transport von Stoffen unter Energieaufwand, oft gegen einen Konzentrationsgradienten.

Pinozytose

Die Aufnahme von Flüssigkeiten und gelösten Stoffen durch die Bildung kleiner Pinozytose-Bläschen.

Phagozytose

Die Aufnahme großer Partikel in einem Prozess, der durch spezifische Rezeptoren reguliert wird. Als Folge der Phagozytose bilden sich große Vesikel, sogenannte Phagosomen.

Autophagie

Ein hochkonservierter kataboler Prozess in Eukaryoten, bei dem Zytoplasma, einschließlich beschädigter oder überflüssiger Organellen, in doppelmembranösen Vesikeln (Autophagosomen) eingeschlossen und zum Abbau in Lysosomen/Vakuolen transportiert wird, um Makromoleküle zu recyceln.