Mitose
Als Mitose bezeichnet man den Vorgang der Kernteilung bei Zellen eines eukaryotischen Lebewesens. Sie ist ein Bestandteil des Zellzyklus und folgt der Replikation der DNA in der Interphase. Im Anschluss an dieser Kernteilung erfolgt die Cytokinese, in der der Zellleib durchschnürt wird, so dass aus einer Zelle zwei Tochterzellen entstehen.
Im Unterschied zur Meiose behält die Zelle nach der Mitose ihren diploiden Chromosomensatz bei.
Funktion der Mitose
Die Mitose ermöglicht, dass beide Tochterzellen die gleiche Anzahl an Chromosomen und damit die gleiche Erbinformation besitzen. Um das Erbgut der Mutterzelle auf zwei Tochterzellen zu verteilen, werden die Chromosomen in der Interphase, einem weiteren Bestandteil des Zellzyklus, zuerst verdoppelt. In ihr entstehen aus den Ein-Chromatid-Chromosomen durch Replikation der DNA Zwei-Chromatiden-Chromosomen. Die Mitose wird durch sogenannte Mitogene ausgelöst.
Einzellige Lebewesen vermehren sich auf diese Weisen. Der gleiche Vorgang findet auch in mehrzelligen Lebewesen statt, wobei entweder die Zellanzahl erhöht wird oder alte Zellen ersetzt werden. Allerdings findet die Mitose in mehrzelligen Organismen wie den Menschen nicht mehr bei allen Zellen statt, so vermehren sich die Neurozoa (Nervenzellen) und Myozoa (Muskelzellen) nach abgeschlossener Ausprägung nicht mehr. Epidermalzellen hingegen vermehren sich hingegen wesentlich häufiger als der Durchschnitt.
Eine Mitose dauert zwischen 8 Minuten (bei Fliegen) und 1 Jahr (bei manchen Säugetieren).
Eine Sonderform der Kernteilung vollziehen die Keimzellen: Sie entstehen durch eine in zwei Teilungsschritten ablaufende Teilung, die man Meiose oder Reifeteilung nennt und bei der aus einer diploiden Ausgangszelle vier haploide Zellen entstehen.
Phasen der Mitose
Im Anschluss an der Interphase und der damit abgeschlossenden Replikation der DNA kondensiert das Chromatin, so dass die Chromosomen sichtbar werden. Dabei falten und verdichten sich die Chromatide soweit, das der genetische Code nicht mehr expremierbar ist. Nun erkennt man die typische Chromosomenstruktur mit dem Chromosomenpaar und dem zentralen Centromer, auch Zwei-Chromatiden-Chromosomen genannt.
Die Centriolen organisieren den Teilungsspindel und bauen diese aus den Mikrotubuli auf, die sich erstmal sternenförmig um die Centriolen anordnen. Dabei wandert ein Centriolenpaar auf die gegenüberliegende Seite und beide bilden so die Pole der Spindel.
In dieser Phase löst sich zudem das Nucleolus auf.
Die Kernmembran beginnt sich nun durch Phosphorylierung der Lamine aufzulösen. Nachdem sich die Centriolen auf den entgegengesetzten Polen organisiert haben, dringt die Spindel in das Nucleoplasma ein. An den Centromeren der Chromosomen bilden sich nun dreischichtige Kinetochore, an die sich entsprechende Kinetochormikrotubuli anheften. Diese sind für den Transport der später getrennten Chromosomenteile zuständig und ordnen sich parallel zu den Polfasern an.
Die Chromosomen sind jetzt maximal verkürzt. Durch gleichmäßigen Zug des Spindelapparates richten sich die Chromosomen an der Äquatorialplatte aus. Damit liegen sie quasi genau zwischen den Centriolen in einer Ausgangsstellung, aus der heraus die Chromosomenpaare auseinander gezogen werden können.
Die Zwei-Chromatiden-Chromosomen teilen sich nun am Centromer. Die entstehenden Ein-Chromatid-Chromosomen werden mit Hilfe der Zugfasern des Spindelapparates zu den entgegengesetzten Polen der Zelle transportiert. Dabei verkürzen sich die Kinetochorfasern.
Gleichzeitig verlängern sich die Polfasern, wodurch sich die Pole voneinander abstossen.
Erreichen die Chromosomen die Pole, depolymerisieren die sich immer weiter verkürzten Kinetochorfasern schliesslich. Die Kernhülle und der Nukleolus werden gebildet und der Spindelapparat löst sich auf. Die Ein-Chromatid-Chromosomen entschrauben (dekondensieren).
Die eigentliche Teilung des Cytoplasmas und damit der Zelle wird durch die Cytokinese beschrieben.
Die Cytokinese wird im allgemeinen nicht mehr zur Mitose selbst gezählt. In dieser Phase wird nicht die Kernteilung sondern die abschliessende Zellteilung betrachtet. Schon während der Telophase oder sogar Anaphase wird ein kontraktiler Ring aus Actinfasern gebildet, der zusammen mit Myosin soweit verengt wird, bis die Plasmamembranen fusionieren und sich die Tochterzellen voneinander trennen.
Im Anschluss an der vollständigen Zellteilung kann sich der haploide Chromosomensatz in der Interphase wieder zur einem diploiden replizieren, um eine neue Mitose anzustoßen.
Weblinks
- Mitose-Lernseite im Abiturforum
- Vergleich Mitose und Meiose
- Zell- und Kernteilung - Mitose
- Mitose (Teilung einer eukaryotischen Zelle)
- Bilder, Zeichentrick
- Lern- und Informations- System Botanik - Mitosedarstellung an einer Pflanzlichen Zelle
- Online-Biologie Kurs
- Darstellung der Mitose und Meiose
- eingefärbte Zellteilung (gelb: Centrosomen, blau: Chromosomen, grün: Mikrotubili)
