Der Zellzyklus und die Mitose: Phasen der Zellteilung

Der Zellzyklus

Der Zellzyklus beschreibt den gesamten Prozess von der Entstehung einer Zelle durch Teilung bis zu ihrer eigenen erneuten Teilung in zwei Tochterzellen. Er umfasst alle Vorgänge, die in dieser Zeit stattfinden.

Die Interphase: Vorbereitung auf die Teilung

Dies ist die längste Etappe des Zellzyklus, in der der Zellkern deutlich sichtbar ist. Sie besteht aus drei Phasen:

G1-Phase (Wachstumsphase)

In diesem Stadium findet die Synthese von mRNA und Proteinen statt, was zu einem Wachstum der Zelle führt. Die Zelle besitzt ein Zentrosom. Gegen Ende dieser Phase gibt es einen Punkt ohne Wiederkehr, den sogenannten Restriktionspunkt (R-Punkt). Sobald die Zelle diesen Punkt überschreitet, läuft der Zyklus unweigerlich weiter. Einige Zellen können vor dem Erreichen des R-Punktes in die G0-Phase (einen Ruhezustand) eintreten, um sich zu spezialisieren. Manche Zellen, wie zum Beispiel Neuronen, verbleiben dauerhaft in der G0-Phase und teilen sich nicht mehr. Bei einem typischen 24-Stunden-Zellzyklus dauert diese Phase etwa 11 Stunden.

S-Phase (Synthesephase)

Hier findet die DNA-Replikation (Verdopplung) statt. Zusätzlich werden weiterhin mRNA und Proteine, insbesondere Histone, synthetisiert. Neben jedem Zentriol beginnt sich ein weiteres, sogenanntes Procentriol, zu bilden. In einem 24-Stunden-Zyklus dauert diese Phase etwa 8 Stunden.

G2-Phase (Kontrollphase)

Die Synthese von mRNA und Proteinen wird fortgesetzt. Insbesondere werden Proteine gebildet, die für die Bildung der Mitosespindel (Mikrotubuli) benötigt werden. Die Zelle besitzt nun zwei Zentrosomen und bereitet sich auf die Teilung vor. Diese Phase dauert in einem 24-Stunden-Zyklus ungefähr 4 Stunden.

M-Phase: Die eigentliche Zellteilung

In dieser Phase entstehen aus einer Mutterzelle zwei genetisch identische Tochterzellen. Man unterscheidet zwischen der Kernteilung (Mitose) und der Teilung des Zytoplasmas (Zytokinese). In einem 24-Stunden-Zyklus dauert diese Phase etwa 1 bis 2 Stunden.

Die Mitose: Phasen der Kernteilung

Die Mitose ist ein Prozess der Kernteilung, bei dem aus einer Mutterzelle zwei Tochterzellen mit der gleichen Anzahl an Chromosomen entstehen. Bei einzelligen Organismen dient sie der asexuellen Fortpflanzung, während sie in vielzelligen Organismen Wachstum und die Regeneration von Gewebe ermöglicht. Ausgehend von der Zygote entstehen durch aufeinanderfolgende mitotische Teilungen alle Zellen eines Individuums. Die unterschiedlichen Zelltypen entstehen durch Prozesse der Zelldifferenzierung, bei denen in jedem Zelltyp unterschiedliche Gene aktiv sind.

Die Mitose wird in vier Phasen unterteilt:

• Prophase

  Das Chromatin kondensiert zu sichtbaren Chromosomen, die jeweils aus zwei identischen Schwesterchromatiden bestehen. Der Nucleolus und die Kernhülle lösen sich auf. Die Zentrosomen wandern zu den entgegengesetzten Zellpolen und bilden zwischen sich den Spindelapparat aus Mikrotubuli.

• Metaphase

  Die Mikrotubuli des Spindelapparats richten die Chromosomen in der Mitte der Zelle aus, sodass sie die Äquatorialplatte bilden.

• Anaphase

  Die Schwesterchromatiden trennen sich. Jedes Chromatid wird nun als eigenständiges Chromosom betrachtet und von den Mikrotubuli zu den entgegengesetzten Zellpolen gezogen.

• Telophase

  Die Telophase beginnt, sobald die beiden vollständigen Chromosomensätze die Pole erreicht haben. Um jeden Chromosomensatz bildet sich eine neue Kernhülle. Die Chromosomen dekondensieren (entspiralisieren sich) wieder zu Chromatin, und die Nukleoli erscheinen erneut. Parallel dazu findet die Zytokinese statt, bei der sich das Zytoplasma teilt und zwei voneinander getrennte Tochterzellen entstehen.