Zellteilung: Mitose, Meiose und Zellzyklus erklärt

Mitose: Die Zellkernteilung

Die Mitose ist der Prozess der Zellkernteilung, der durch die Verdoppelung der Chromosomen und deren Kondensation vorbereitet wird. Röhrenförmige Strukturen (Mikrotubuli) führen die Chromosomen gleichmäßig in die beiden Tochterzellen. Der Prozess gliedert sich in vier Stufen:

Prophase

Die Chromosomen kondensieren im Zellkern. Die Zentriolen wandern zu den Zellpolen und bilden die mitotische Spindel. Man unterscheidet drei Arten von Mikrotubuli:

• Kinetochor-Mikrotubuli: An die Kinetochoren der Chromosomen geheftet.
• Polare Mikrotubuli: Nicht an Kinetochoren geheftet.
• Astrale Mikrotubuli: Außerhalb der Spindel.

Metaphase

Die Chromosomen ordnen sich in der Äquatorialplatte der Zelle an.

Anaphase

Die Kinetochoren teilen sich, die Schwesterchromatiden trennen sich und wandern zu den entgegengesetzten Zellpolen.

Telophase

Die Chromatiden erreichen die Pole. Die Kernhülle wird rekonstruiert, und es bilden sich zwei neue Nucleoli.

Zytokinese

Die Plasmamembran schnürt sich ein, unterstützt durch Aktin-Mikrofilamente, bis zwei separate Tochterzellen entstehen.

Der Zellzyklus

G1-Phase

Die Zelle wächst durch Synthese von Membranen und Zellkomponenten. Bei Pflanzenzellen wird die Zellwand durch Wasseraufnahme und Cellulose-Einlagerungen gedehnt. Zellstrukturen wie Mitochondrien und das endoplasmatische Retikulum werden dupliziert.

S-Phase (Synthese)

Hier findet die DNA-Replikation statt. Jeder DNA-Strang dient als Vorlage für eine neue Kette, sodass am Ende zwei Chromatiden pro Chromosom am Zentromer verbunden sind.

G2-Phase

Vorbereitung auf die Mitose: Die Chromosomen beginnen zu kondensieren, Zentriolen verdoppeln sich, und das Zytoskelett wird für die Mitose umgebaut.

Fortpflanzung

Asexuelle Fortpflanzung

Ein Individuum bildet durch Mitose genetisch identische Nachkommen ohne die Notwendigkeit spezialisierter Keimzellen.

Sexuelle Fortpflanzung

Zwei Individuen derselben Spezies bilden durch Befruchtung eine Zygote. Durch die Meiose wird die Chromosomenzahl halbiert, was zu genetischer Vielfalt führt.

Meiose

Die Meiose ermöglicht die Entstehung haploider Zellen aus einer diploiden Mutterzelle durch zwei aufeinanderfolgende Teilungsschritte.

Erste Reifeteilung (Meiose I)

Nach der DNA-Replikation (4n) folgen vier Phasen:

• Prophase I: Unterteilt in Leptotän, Zygotän, Pachytän, Diplotän und Diakinese.
• Metaphase I: Homologe Chromosomenpaare ordnen sich an der Äquatorialplatte an.
• Anaphase I: Die Chromosomen wandern zu den Polen.
• Telophase I: Bildung der Kernhüllen und Zytokinese; es entstehen zwei haploide Tochterzellen.

Zweite Reifeteilung (Meiose II)

Ähnlich der Mitose, jedoch ohne vorherige DNA-Replikation:

• Prophase II: Bruch der Kernhülle.
• Metaphase II: Chromosomen ordnen sich am Äquator an.
• Anaphase II: Trennung der Chromatiden.
• Telophase II: Bildung von vier haploiden Zellen.