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Folge 032 – Mitose | Die Teilung des Zellkerns | Genetik Teil 4

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Inhalt der Folge:

  • Im heutigen Teil 4 der Genetikreihe besprechen wir die Mitose im Detail.

Begriffserklärung: Mitose

  • Unter dem Fachbegriff Mitose versteht man die Teilung des Zellkerns, bei der aus einem Mutterkern zwei Tochterkerne mit der gleichen genetischen Information entstehen.
  • Die Mitose ist ein wichtiger Teil der Zellvermehrung bzw. des Zellzyklus, den wir in der letzten Folge 031 besprochen haben.
  • Wenn ihr euch Folge 019 angehört habt, wisst ihr, dass nur eukaryotische Zellen einen Zellkern besitzen.
  • Dementsprechend kann Mitose auch nur bei Eukaryoten bzw. eukaryotischen Zellen stattfinden.

Die Schritte der Mitose

Die Mitose läuft in fünf Schritten ab:

1. Prophase

Prophase

  • Es kommt zur starken Aufspiralisierung des Chromatins, wodurch die 2-Chromatid-Chromosomen im Zellkern erkennbar werden.
  • Die Centrosomen wandern zu den Zellpolen und der Spindelapperat beginnt sich auszubilden.

2. Prometaphase

Prometaphase
  • Die Kernmembran löst sich auf.
  • An den Centromeren der Chromosomen bilden sich die Kinetochore, spezielle Proteinstrukturen, die sich mit den Spindelfasern verbinden.

3. Metaphase

Metaphase
  • In dieser Phase kommt es zum Höhepunkt der Aufspiralisierung des Chromatins, wodurch die Chromosomen stark verkürzt und besonders dick erscheinen.
  • Man bezeichnet die Chromosomen in diesem Zustand auch als Metaphase-Chromosomen.
  • In dieser Phase lassen sich die Chromosomen am besten geordnet darstellen (Karyogramm).
  • Die Chromosomen ordnen sich in der Mitte der beiden Spindelpole, die als Äquatorialebene bezeichnet wird, an.
  • Die Centromere verlieren außerdem ihre Chromatiden verbindende Funktion.

4. Anaphase

Anaphase
  • Die Spindelfasern ziehen die Chromosomenhälften (1-Chromatid-Chromosomen) auseinander.
  • Die 1-Chromatid-Chromosomen wandern auf den Spindelfasern des Spindelapparats zu den beiden Zellpolen.
  • An jedem der beiden Zellpole befindet sich nun ein vollständiger Chromosomensatz bestehend aus 1-Chromatid-Chromosomen.

5. Telophase

Telophase

  • Der Spindelapparat bildet sich zurück und verschwindet.
  • Es kommt zur Entspiralisierung des Chromatins, wodurch sich die Chromosomenstruktur wieder auflockert.
  • Es bilden sich neue Kernhüllen um die beiden vollständigen Chromosomensätze.
  • Aus einem Mutterkern sind nun zwei Tochterkerne mit dem gleichen Chromosomensatz und vollständiger genetischer Information entstanden.

Der Transport der Chromosomen während der Mitose: Centrosomen und Spindelapparat

Verantwortlich für den Transport der Chromosomen während der Mitose sind die bereits erwähnten Centrosomen.

Aufbau der Centrosomen

  • Ein Centrosom enthält jeweils zwei aufeinander senkrecht stehende Körperchen (Centriolen) aus zylinderförmig angeordneten Röhrchen (Mikrotubuli).
  • Mikrotubuli besitzen keine Membran, entstehen durch Selbstaufbau aus kugeligen Proteinbausteinen, bilden röhrenförmige Strukturen und sind Hauptbestandteil des Cytoskeletts.

Funktion der Centrosomen

  • Die beiden Centrosomen wandern während der Prophase zu den gegenüberliegenden Zellpolen.
  • Im Anschluss beginnt die Bildung des Spindelapparates, dessen Hauptbestandteil die Spindelfasern sind.
  • Man unterscheidet zwei Arten von Spindelfasern, die übrigens nichts anderes als Mikrotubuli sind.
  • Zum Einen gibt es die polaren Mikrotubuli, die von den Centrosomen ausgehen und bis weit über die Äquatorialebene hinausgehen können.
  • Und zum Anderen gibt es die Kinetochor-Mikrotubuli, die von den Kinetochoren der Centromere der Chromosomen ausgehen und bis zu den Centrosomen reichen.
  • Wie bereits erwähnt sind die Kinetochore spezielle Proteinstrukturen, die sich während der Prometaphase an den Centromeren der Chromosomen bilden.
  • Sogenannte Motorproteine in den Kinetochoren und zusätzlich herrschende Wechselwirkungen zwischen den polaren Mikrotubuli und den Kinetochor-Mikrotubuli führen dazu, dass die Chromatiden zu den jeweiligen Zellpolen gezogen werden.
  • Während der Telophase bildet sich der Spindelapparat wieder zurück.

Verdopplung der Centrosomen

  • Durch die Cytokinese werden die beiden Centrosomen, die sich nach der Telophase ja in unterschiedlichen Tochterkernen befinden, voneinander getrennt.
  • Erst während der S-Phase werden die beiden einzelnen Centrosomen der Tochterzellen wieder verdoppelt.

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