Zytokinese, Zellteilung und Meiose

Zytokinese

Die Zytokinese ist der Prozess der Zellteilung, der auf die Kernteilung (Mitose oder Meiose) folgt. Sie beginnt in der Anaphase und setzt sich in der Telophase fort.

Zytokinese bei tierischen Zellen

Bei tierischen Zellen erfolgt die Zytokinese durch Einschnürung des Zytoplasmas. Ein kontraktiler Ring aus Aktinfilamenten bildet sich in der Äquatorialebene der Zelle und zieht sich zusammen, wodurch die Zelle in zwei Tochterzellen geteilt wird.

Zytokinese bei pflanzlichen Zellen

Bei pflanzlichen Zellen ist die Zellwand ein Hindernis für die Einschnürung. Daher erfolgt die Zytokinese durch die Bildung einer neuen Zellwand in der Mitte der Zelle. Vesikel des Golgi-Apparats und Mikrotubuli bilden den sogenannten Phragmoplasten, der sich von der Mitte ausdehnt, bis er die vorhandene Zellwand erreicht.

Typen der Zellteilung

Es gibt verschiedene Arten der Zellteilung:

• Zweiteilung (binäre Fission): Die Mutterzelle teilt sich in zwei identische Tochterzellen. Dies geschieht durch Zytokinese und kann durch Einschnürung oder Septenbildung erfolgen.
• Mehrfachteilung: Die Mutterzelle teilt sich in mehrere Tochterzellen. Der Kern teilt sich mehrfach, und dann teilt sich das Zytoplasma, sodass viele Tochterzellen entstehen.
• Knospung: Eine Ausstülpung (Knospe) bildet sich am Zytoplasma der Mutterzelle. Der Kern teilt sich, und eine Tochterzelle entsteht, die kleiner ist als die Mutterzelle.
• Sporulation: Die Mutterzelle bildet eine widerstandsfähige Hülle. Der Kern teilt sich mehrfach, und jede Kernportion wird von Zytoplasma umgeben. Es entstehen mehrere Tochterzellen (Sporen), die freigesetzt werden, wenn die Hülle der Mutterzelle aufbricht.

Meiose

Die Meiose ist ein Prozess, bei dem eine diploide Zelle zwei aufeinanderfolgende Teilungen durchläuft, um vier haploide Tochterzellen zu erzeugen. Dieser Prozess ist entscheidend für die sexuelle Fortpflanzung, da er die Anzahl der Chromosomen konstant hält. Bei der Meiose findet nur eine einzige DNA-Synthese statt, gefolgt von zwei Zellteilungen.

Phasen der Meiose I

• Leptotän: Die Chromosomen werden sichtbar.
• Zygotän: Die homologen Chromosomen paaren sich längs (Synapsis) und bilden den Synaptonemalen Komplex, der eine genaue Paarung ermöglicht.
• Pachytän: Die beiden homologen Chromosomen bilden Bivalente. Zwischen den Schwesterchromatiden findet ein Crossing-over statt, bei dem Fragmente ausgetauscht werden (genetische Rekombination). Die Stellen des Austauschs werden Chiasmata genannt.
• Diplotän: Die Chromosomen beginnen sich zu trennen, wobei die Chiasmata sichtbar bleiben.
• Diakinese: Die Chromosomen verdichten sich weiter. Die Kernmembran und der Nukleolus lösen sich auf, und die Spindel bildet sich.

Auf die Meiose I folgt die Meiose II, die ähnlich wie die Mitose abläuft.

Mutationen

Mutationen sind Veränderungen im genetischen Material, die an die Nachkommen weitergegeben werden können. Sie können somatische oder Keimzellen betreffen.

Arten von Mutationen

• Genmutationen: Veränderungen in der Nukleotidsequenz eines Gens. Sie können durch Basenaustausch, Insertion oder Deletion von Nukleotiden entstehen, was zu einer Verschiebung des Leserasters führen kann.
  • Ursachen: Lesefehler, Transkriptionsfehler, Mutagene (chemische Stoffe, Strahlung).
  • Reparaturmechanismen: Enzyme überprüfen die neu synthetisierte DNA und reparieren Schäden.
• Chromosomenmutationen: Veränderungen in der Struktur der Chromosomen (Duplikation, Deletion, Inversion, Translokation).
• Genommutationen: Veränderungen in der Anzahl der Chromosomen (Aneuploidie, Polyploidie).