Der Zellzyklus und Mitose

Die Mitose ist ein wichtiger Prozess für das Wachstum, die Regeneration und die Vermehrung von Körperzellen. Sie findet in den somatischen Zellen statt und führt zu einer einfachen Teilung der Mutterzelle in zwei diploide Tochterzellen mit identischem Erbgut.

Definition: Die Mitose ist eine Form der Zellteilung, bei der aus einer Mutterzelle zwei genetisch identische Tochterzellen entstehen.

Der Ablauf der Mitose gliedert sich in mehrere geordnete Phasen: Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase. Vor der eigentlichen Mitose findet die Interphase statt, die etwa 90% der Zeit des Zellzyklus ausmacht.

Highlight: Die Interphase ist streng genommen noch keine wirkliche Mitose, da keine Zellteilung stattfindet. Sie dient der Vorbereitung der Teilung.

In der Prophase beginnt die Kondensation der Chromatinfäden, wodurch sich langsam die typische X-förmige Chromosomenstruktur bildet. Die Schwesterchromatiden sind dabei über das Centromer miteinander verbunden.

Vocabulary: Chromatinfäden sind die lockere Form der DNA im Zellkern, die sich während der Zellteilung zu kompakten Chromosomen verdichten.

Während der Metaphase lösen sich die Kernhülle und der Nucleolus auf. Die Chromosomen erreichen ihre größte Dichte und ordnen sich in der Äquatorialebene der Zelle an. In der Anaphase werden die Chromatiden durch Verkürzung der Spindelfasern voneinander getrennt und zu den Zellpolen gezogen.

Example: Die Anordnung der Chromosomen in der Äquatorialebene während der Metaphase kann man sich wie eine Linie von Soldaten vorstellen, die sich in der Mitte des Platzes aufstellen.

In der Telophase bildet sich der Zellkern neu, und die Chromosomen entspiralisieren sich wieder zu Chromatinfäden. Eine neue Zellmembran trennt die beiden Tochterzellen, die je 46 Ein-Chromatid-Chromosomen erhalten.

Quote: "Der Mitose schließt sich nun wieder die Interphase an. Der Kreislauf beginnt von vorne und läuft so lange ab, bis die Zelle in die G0-Phase übergeht."

Meiose und Vergleich mit Mitose

Die Meiose ist ein spezieller Teilungsprozess, der in den Geschlechts- und Keimzellen stattfindet. Im Gegensatz zur Mitose dient sie der Erhaltung des artspezifischen Chromosomensatzes und der Bildung von Geschlechtszellen.

Definition: Die Meiose ist eine Form der Zellteilung, bei der aus einer diploiden Mutterzelle vier haploide Tochterzellen mit unterschiedlichem Erbgut entstehen.

Der Ablauf der Meiose ist komplexer als der der Mitose und umfasst zwei aufeinanderfolgende Teilungen: Meiose I und Meiose II. Jede dieser Teilungen durchläuft die Phasen Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase.

Highlight: Ein wichtiger Unterschied zur Mitose ist die interchromosomale Rekombination während der Prophase I der Meiose, die zur genetischen Vielfalt beiträgt.

In der Prophase I lagern sich homologe Chromosomen in Paaren zusammen, wobei es zum Crossing-over kommen kann. Dies führt zu einem Austausch von genetischem Material zwischen den homologen Chromosomen.

Vocabulary: Crossing-over ist der Austausch von DNA-Abschnitten zwischen homologen Chromosomen während der Meiose, der zur Neukombination von Genen führt.

Während der Metaphase I ordnen sich die Chromosomenpaare in der Äquatorialebene an. In der Anaphase I werden die homologen Chromosomen getrennt und zu den Polen gezogen. Nach der Telophase I entstehen zwei Tochterzellen mit je einem haploiden Chromosomensatz.

Example: Man kann sich die Trennung der homologen Chromosomen in der Anaphase I wie das Auseinandergehen von Tanzpartnern vorstellen, die sich in der Mitte der Tanzfläche getroffen haben.

Die zweite meiotische Teilung (Meiose II) ähnelt in ihrem Ablauf der Mitose. Am Ende der Telophase II entstehen vier haploide Gameten mit unterschiedlichen Erbinformationen.

Quote: "Chromosomen wurden zufällig verteilt -> nicht die gleichen Erbinformationen"

Zum Merken des Ablaufs von Meiose und Mitose gibt es einen hilfreichen Merksatz: "Ich poliere mein Auto täglich" (I = Interphase, P = Prophase, M = Metaphase, A = Anaphase, T = Telophase).

Highlight: Der Vergleich von Mitose und Meiose zeigt wichtige Unterschiede in Funktion, Ablauf und Ergebnis der Zellteilung, die für das Verständnis der Zellbiologie und Genetik von großer Bedeutung sind.