Mitose
Dauer der Mitose: 1,5 bis 2 Stunden (schnellteilende Zelle)- Interphase: 5 min (Bakterien) bis ½ Jahr
- Prophase
- Metaphase
- Anaphase
- Telophase
Teilung/ Entspiralisierung/ Chromosomen nur am Centriol zusammen/ Kernmembran auflösen –> ER vermischen/ Zentralkörperchen teilt sich, ebenso das Kernkörperchen/ beide verschmelzen miteinander und beginnen an die entgegengesetzte Zellseite zu wandern. Zwischen diesen beiden, aus der Vermischung entstandenen Körperchen, bilden sich aus Mikrophilamenten des Zellskelets und Centriols die Spindelfasern
In der Metaphase erfolgt die endgültige Spiralisierung des Chromosomen. Jedes Chromosom ist nun deutlich in zwei Chromatiden unterteilt. Die beiden Polkörperchen (Centriol und Nukleolusgemisch) sind in ihre endgültige Stellung in den Polen der Zelle gewandert. Gegen Ende der Metaphase wandern die Chromosomen zur Mitte der Kernspindel (Äquatorialebene genannt).
Die Chromosomen verkleben nun in der Äquatorialebene mit den Spindelfasern. Durch Verkürzung der Spindelfasern, ausgelöst durch chemische Vorgänge, werden die Chromosomen jetzt auch an ihrem Centromer getrennt und die beiden Chromosomenhälften (Chromatiden) werden zu den Polkörperchen hingezogen. Am Ende der Anaphase liegt an jedem Polkörperchen ein Chromatid.
Das Polkörperchen trennt sich wieder in Zentral- und Kernkörperchen und die Spindelfasern verschwinden, bzw. werden zum Neuaufbau einer zweiten Hälfte des Centriols benutzt. Die Kernmembran bildet sich zurück und schließt sich und die Chromosomen, die sich langsam entspiralisieren und sich im Kernplasma verteilen. In der ehemaligen Äquatorialebene bildet sich die neue Zellmembran zwischen den beiden Zellen, wobei sie sich bei Tieren von außen nach innen bei Pflanzen in umgekehrter Richtung einstellt. Die Neubildung der Kern und Zellmembran erfolgt aus teilen des ER' s, das sich bereits gegen Ende der Metaphase an den Polen befindet. Die Mitose wird ausgelöst durch Enzyme. Sie erfolgt je nach Entwicklungsstadium, Differenziertheit und Alter der jeweiligen Zelle unterschiedlich schnell und oft.
Die Meiose
Die Meiose läuft in zwei Schritten ab:
- 1. Reifeteilung und
- 2. Reifeteilung
Die einzelnen Phasen der beiden Teilungen verläuft ähnlich
denen der Mitose mit folgenden Ausnahmen:
Die Prophase dauert wesentlich länger und kann in folgende charakteristischen
Stadien gegliedert werden:
Die einzelnen Stadien laufen wie folgt ab (Prophase)
Leptotän
Es erfolgt eine Kernvergrößerung, die Chromosomen werden gerade als dünne, fein verschlungene Fäden sichtbar (leptos= dünn, schmal)
Zygotän
Die Fäden verkürzen sich durch schraubiges Aufrollen, die einzelnen Chromosomen werden sichtbar. Es beginnen die homologen Chromosomen (die bereits aus je 2 Chromatiden aus der Interphase bestehen) aufeinander zuzuwandern und sich am Centromer zusammenzulagern. Dies wird Chromosomenkonjugation oder Synapsis genannt (zygos= Joch)
Pachytän
Hier legen sich jetzt die homologen Chromosomen eng nebeneinander, sie paaren sich, sie verkleben dabei mit ihren Eiweißhüllen, den Matrizen. Erst hier sind die 4 Chromatiden der einzelnen Chromosomen sichtbar. Deshalb heißt dieses auch Tetradenstadium, da hier pro Paket 4 Chromatiden existieren. Jetzt erfolgt auch die Veränderung der übrigen Kernbestandteile, wie in der Mitose: Teilung des Kernkörperchens und des Centriols, Auflösung der Kernhülle und Aufbau des Spindelapparates. Am Ende des Pachytän verdrillen sich die Chromatiden miteinander und verkleben dabei. Diese Verklebungsstellen und die daraus resultierenden Verkreuzungen nennt man Chiasmata. An diesen Stellen können in der folgenden Phase, dem Diplotän, Brüche auftreten.
Diplotän
Diese Brüche entstehen jetzt dadurch, dass die beiden gepaarten homologen Chromosomen sich wieder etwas auseinander bewegen, wobei sie nur im Centromer und an den Verklebungsstellen noch länger miteinander verbunden bleiben.
Diakinese
In dieser Phase kontrahieren sich die Chromosomen bis zu ihrem Endzustand und wandern jetzt immer noch als gepaarte homologe Chromosomenpakete in der Äquatorialebene an einer Spindelfaser. Im Unterschied zur Mitose treten hier also Chromosomenpakete, bestehend aus den zwei homologen Chromosomen, die wiederum in Chromatiden unterteilt sind, an eine Spindelfaser.
Die darauffolgenden Phasen verlaufen so, wie bei der Mitose. Die Metaphase ist dabei sehr kurz und in der Anaphase werden nun im Gegensatz zur Mitose die homologen Chromosomen auseinandergezogen. Dabei bleibt es dem Zufall überlassen, je nach der vorherigen Anordnung der homologen Chromosomenpaare in der Äquatorialebene zueinander ( oben oder unten), welche Chromosomen des väterlichen oder mütterlichen Erbgutes in die neuen Zellen gelangen. Gerade in dieser Durchmischung und Neukombination des elterlichen Erbgutes liegt die Bedeutung der ersten Reifeteilung.
Sofort nach Abschluß der Telophase der 1. Reifeteilung schließt sich ohne Einschaltung einer Interphase und nur einer kurzen Prophase die 2. Reifeteilung an. Diese verläuft analog zur Mitose, wobei allerdings die beiden Chromatiden der einzelnen Chromosomen eines Habloiden Chromosomensatzes auseinander gezogen werden. Am Ende der Meiose liegen also vier Zellen mit habloidem Chromosomensatzes vor.
Die Meiose hat also drei Aufgaben:
- Reduzierung der diploiden auf den habloiden Chromosomensatz
- Die Umordnung und Vermischung der beiden von Vater und Mutter stammenden Genome (Genom= vollständiger habloider Chromosomensatz)
- Umbau der Chromosomen selbst durch Umbau oder Crossing- Over
Dadurch wird gewährleistet, dass:
- Die Anzahl der Chromosomen immer gleich bleibt und
- eine ständige Durchmischung und Neukombination des Erbgutes entstehen kann
Während Mendel noch von Erbanlagen sprach, kannten die Wiederentdecker seiner Gesetze bereits die Chromosomen aus der Zellforschung. So wurde 1903 von Boveri und Sutton die Chromosomentheorie der Vererbung entwickelt, Die annahm, dass die Chromosomen die Träger der Erbanlagen sind, was die folgenden Versuche bestätigt hat:
Buch S. 339
