Ein Zentromer bildet einen Teil der Struktur eines Chromosoms während der Kernteilung, sowohl der Mitose als auch der Meiose. Chromosomen bestehen aus langen DNA-Strängen, die sich vor jeder Teilung zusammenrollen. Dieses Wickeln der DNA tritt während der Interphase auf, bevor die Mitose oder Meiose stattfindet. Es ist eine äußerst wichtige Zeit, da die DNA-Moleküle eine identische Kopie von sich selbst erstellen, um sicherzustellen, dass die Nachkommen nach Abschluss der Teilung die richtige DNA-Menge haben.
Wenn sich die DNA selbst repliziert hat, bestehen die Chromosomen aus zwei identischen Armen, den Chromatiden. Jedes Chromatid enthält eine Kopie der replizierten DNA und der Bereich, in dem die Chromatiden zusammengehalten werden, wird Zentromer genannt. Zentromere können überall entlang des Chromosoms gefunden werden, aber die Position ist für jedes einzelne Chromosom spezifisch. Die Zentromere und die beiden Chromatiden bilden die Struktur eines einzelnen Chromosoms.
Mitose ist der Prozess, bei dem sich Zellen durch Aufspaltung vermehren, um zwei identische Nachkommen zu bilden. Die Mitose tritt in den meisten Zellen auf und produziert neue Zellen, um alte oder beschädigte zu ersetzen oder um dem Organismus das Wachstum zu ermöglichen. Meiose tritt nur in Fortpflanzungsorganen auf und ist die Art und Weise, wie Gameten, Spermien und Eier beim Menschen produziert werden. Zentromere spielen sowohl während der Mitose als auch der Meiose eine wichtige Rolle.
Die Mitose besteht aus vier Phasen und am Ende der ersten werden die duplizierten Kopien der DNA gebildet, wobei das Zentromer die beiden identischen Chromatiden miteinander verbindet. Gleichzeitig bildet sich im Zellkern eine Spindel aus Protein-Mikrotubuli. Während der Metaphase, dem zweiten Stadium der Mitose, reihen sich die Chromosomen in der Mitte der Spindel aneinander. Jedes Chromosom ist an seinem Zentromer mit einem Mikrotubulus der Spindel verbunden.
Während der Prophase werden die identischen Chromatiden jedes Chromosoms auseinander gezogen. Sie werden von den Mikrotubuli, die an jedem Zentromer angebracht sind, zu den entgegengesetzten Polen des Kerns gezogen. Nachdem jedes Chromosom gespalten wurde, teilt sich die Zelle und produziert zwei identische Zellen mit jeweils identischer DNA. Alle Zellen, außer Gameten, haben zwei Kopien jedes Chromosoms. Ein Chromosom jedes Paares stammt vom Vater und eines von der Mutter. Diese Chromosomen haben die gleichen genetischen Informationen, Gene, die sich an derselben Stelle befinden und werden als homologe Chromosomen bezeichnet.
Meiose ist im Grunde eine Mitose, die zweimal innerhalb derselben Zelle auftritt, mit einigen spezifischen Unterschieden. Erstens reihen sich während der Meiose die homologen Chromosomen entlang der Spindel auf. Wenn sich die Spindelfasern an die Zentromere anlagern, werden die Chromosomen auseinander gezogen. Es bilden sich zwei Zellen, die jedoch nur noch eine Kopie jedes Chromosoms oder die Hälfte der DNA besitzen.
Die zweite Aufspaltung der DNA ist identisch mit der Mitose. Die Chromosomen reihen sich entlang des Äquators der Spindel auf und jeder Mikrotubulus verbindet sich mit einem Zentromer jedes Chromosoms. Die Chromatiden werden an die gegenüberliegenden Pole des Zellkerns gezogen und es bildet sich eine neue Zelle. Da die Chromatiden identische Kopien der DNA haben, hat jede letzte Zelle eine einzelne Kopie jedes Chromosoms. Das Endergebnis der Meiose ist die Existenz von vier Gameten mit nur der Hälfte der DNA.