Mitose ist der Prozess der Kernzellteilung. Während der Teilung teilt sich der Zellkern, was zu zwei identischen Chromosomensätzen oder organisierten DNA-Proteinen führt. Dieser Prozess wird fast immer von einem Prozess namens Zytokinese begleitet, bei dem sich der Rest der Zelle teilt, was zu zwei vollständig getrennten Zellen, den sogenannten Tochterzellen, führt. Der Prozess besteht aus vier Phasen: Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase. Es gibt eine Reihe von Gründen für diesen Prozess, einschließlich der Reproduktion und des Ersatzes von Zellen, und Probleme damit können Zellen ernsthaft schädigen oder abtöten. Es wird oft mit Meiose verwechselt, aber die Prozesse unterscheiden sich in mehrfacher Hinsicht.
Praktika
Prophase
Die DNA im Zellkern wurde bereits in der vorherigen Phase der Zellteilung dupliziert, sodass der Zellkern zu Beginn der Prophase zwei vollständig identische DNA-Sätze enthält. Wenn die Prophase beginnt, beginnt das Chromatin, das normalerweise über den Kern verteilt ist, zu einer X-Form zu kondensieren, die in der Mitte mit einer bestimmten DNA-Sequenz, einem Zentromer, zusammengehalten wird. Jede Hälfte des X ist eine replizierte Hälfte der DNA. Sobald sie sich zum X zusammenrollen, werden sie als mitotische Chromosomen bezeichnet. Gegen Ende der Prophase verschwindet das den Kern und das Zytoskelett umgebende Material, außer bei einigen Pilzen, Algen und ähnlichen Organismen, bei denen der Prozess vollständig innerhalb der Kernmembran stattfindet. Dies wird als geschlossene Mitose bezeichnet.
Sobald sich das den Kern umgebende Material auflöst oder im Falle einer geschlossenen Mitose, nachdem sich die DNA zu Xs gebildet hat, bewegen sich Strukturen, die Zentriolen genannt werden, zu den entgegengesetzten Enden der Zelle und helfen dabei, einen Spindelapparat aus Mikrotubuli zu bilden, der im Wesentlichen wie querlaufende Seile ist die Zelle. Die Chromosomen entwickeln auch in der Mitte Strukturen, die Kinektochore genannt werden, die später zum Einhaken in die Mikrotubuli verwendet werden.
Metaphase
Wenn die Prophase endet und die Metaphase beginnt, verbinden sich die seilartigen Mikrotubuli mit den Kinektochoren auf jeder Seite des Chromosoms, so dass sie sie später auseinander ziehen können. Die Chromosomen richten sich nach dem Spindelapparat aus, der wie die senkrechten Linien auf einem Globus um die Zelle verteilt ist. Die bald zu teilenden Chromosomen sind symmetrisch auf der Metaphasenplatte positioniert, die im Wesentlichen der Äquator der Elternzelle ist. Am Ende der Metaphase hat jedes Chromosom Mikrotubuli, die mit seinen beiden Hälften verbunden sind, und sie sind in einer geraden Linie entlang des Äquators der Zelle aufgereiht.
Anaphase
Sobald die Chromosomen richtig ausgerichtet sind, zieht der Spindelapparat die beiden identischen DNA-Hälften sofort auseinander und bewegt sie an gegenüberliegende Seiten der Zelle. Diese beiden Chromosomensätze entwickeln sich zu den Kernen zweier Tochterzellen, die untereinander und mit der Elternzelle vollkommen identisch sind.
Telophase
Nachdem die Chromosomen an den Enden der Zelle angekommen sind, beginnen sie sich zu entrollen und breiten sich wieder aus, so wie sie es vor der Bildung von Xs waren. Dies ist im Grunde das Gegenteil vom Beginn der Prophase. Während dies geschieht, wird die Spindelvorrichtung zerstört. Danach bildet sich um die Chromosomen herum wieder die Kernmembran, die den Kern umhüllt, sofern sie sich nicht wie bei der geschlossenen Mitose von vornherein auflöst. Obwohl dies die letzte Phase ist, ist die Zellteilung erst abgeschlossen, wenn die Zytokinese stattfindet.
Zytokinese
Die Zytokinese ist die nächste Stufe der zellulären Entwicklung und ähnelt der Mitose, außer dass sie die anderen Teile der Zelle anstelle des Zellkerns mit einbezieht. Während dieser Phase drückt sich die äquatorartige Metaphasalplatte der Zelle zusammen und trennt die Zelle in zwei neue Zellen. Sobald dies abgeschlossen ist, gibt es zwei funktionierende, identische Zellen.
Zweck
Einer der Hauptzwecke dieses Prozesses ist das natürliche Wachstum des Elternorganismus. Es wird auch verwendet, um Zellen zu ersetzen, die abgenutzt, beschädigt oder gerade am Ende ihrer natürlichen Lebensdauer sind. Zum Beispiel streift eine Person ständig abgestorbene Hautzellen ab, sodass der Körper Zellen teilen muss, um neue zu bilden. Einige Tiere nutzen diesen Prozess auch, um Teile von sich selbst zu regenerieren, wie zum Beispiel Eidechsen, die ihre Schwänze nachwachsen lassen können, nachdem sie sie verloren haben. Darüber hinaus durchlaufen einige Tiere diesen Prozess als Teil der asexuellen Fortpflanzung.
Probleme
Probleme mit der Mitose sind für Zellen verheerend und können zu ihrem Tod führen. Selbst wenn die Zelle nicht abstirbt, können die Chromosomen beschädigt oder verändert werden, was zu genetischen Störungen führen kann; Das Down-Syndrom zum Beispiel wird durch ein Chromosomenproblem verursacht, das mit der Mitose verbunden ist. Darüber hinaus können Schäden an den Chromosomen oder Probleme mit dem Zeitpunkt der Zellteilung zu Wachstum und manchmal zu Krebs führen. Dies kann auch passieren, wenn das Chromosom nicht richtig auseinander gezogen wird.
Meiose
Mitose und Meiose sind beides Mittel zur Zellteilung, unterscheiden sich jedoch in einigen wesentlichen Punkten. Erstens tritt Meiose nur in bestimmten Arten von Fortpflanzungszellen auf, die Gameten genannt werden – beim Menschen, Eier und Spermien – und Sporen. Außerdem wird bei der Meiose die DNA jeder beitragenden Zelle vermischt, wobei kleine DNA-Stücke aus verschiedenen Zellen Teile des X bilden. Dies unterscheidet sich von der Mitose, bei der die beiden Hälften des X identisch sind. Außerdem endet die Meiose mit vier Zellen, die genetisch völlig einzigartig sind, während bei der Mitose das Endergebnis zwei völlig identische Zellen sind.