Grundlagen der Mitose

Die Mitose

Pflanzen, Menschen und Tiere bestehen aus vielen Millionen Zellen, die zu Geweben und Organen mit unterschiedlichen Aufgaben zusammengelagert sind. Alle Zellen eines solchen Lebewesens gehen durch Zellteilung aus einer einzigen Zelle hervor, der befruchteten Eizelle.

Bereits vor Beginn der Mitose haben die Chromosomen ihre Substanz verdoppelt: Jedes Chromosomenpaar besteht aus zwei identischen Hälften, den Chromatiden.

An den Zellpolen bilden sich Apparate aus Spindelfasern. Diese Fasern wachsen in der Metaphase in Richtung des Zelläquators und heften sich an die Centromer. In der anschließenden Anaphase verkürzen sich die Spindelfasern und von jedem Chromosom wird dadurch jeweils ein Chromatid zu den Zellpolen gezogen.

In der Telophase entsteht durch Mitwirkung des Endoplasmatischen Reticulums die neuen Kernmembrane und Kernkörperchen . Damit sind zwei neue Zellkerne entstanden.

Der gesamte Vorgang dauert etwa zwei Stunden, im Verlauf von weiteren sechs bis zwölf Stunden verdoppelt sich die Substanz der Chromosomen erneut. Bei menschlichen Zellen kann der Vorgang sogar bis zu 22 Stunden andauern. Die Zellen sind nun bereit sich zu teilen. In der S-Phase, die schon vor der Mitose geschieht, werden die Chromatiden verdoppelt, dies ist sehr wichtig, da sonst keine neuen Zellen entstehen können, denn jeder der beiden Chromosomensätze bildet eine neue Zelle. Würde es nur einen Chromosomensatz geben könnte sich die Zelle nicht teilen.

Ablauf der Mitose

Den gesamten Vorgang vom Entstehen zweier Zellen aus einer Mutterzelle bis zur erneuten Teilung der beiden Tochterzellen nennt man Mitosezyklus. Man gliedert ihn in Mitose und Interphase.

Die Mitose wird in Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase gegliedert.

Prophase

- Zu Beginn liegt die Erbsubstanz noch als fädiges Knäuel vor
- Im weiteren Verlauf verändern sich die Chromatinfäden durch Aufschraubung und Faltung
- Sie verdichten und verkürzen sich
- Jedes Chromosom lässt deutlich einen Längsspalt erkennen, es besteht aus zwei Längsstrukturen, den Chromatiden
- Die Chromatide werden an den Centromern zusammengehalten
- Die Kernhülle und das Kernkörperchen ( Nukleolus ) werden aufgelöst
- An den Zellpolen bilden sich die Spindelfasern

Metaphase

- Die Chromatide erreichen die maximale Verkürzung
- Die Spindelfasern verbinden sich mit den Centromern
- Die Centromer richten sich zwischen den beiden Zellpolen auf der Äquatorialebene aus und bilden die Äquatorialplatte

Anaphase

- Die Spindelfasern verkürzen sich
- Von jedem Chromosom wird ein Chromatid als Tochterchromosom zu den Zellpolen befördert
- An jedem Zellpol befindet sich die gleiche Anzahl von Tochterchromosomen, die aber jeweils nur aus einem Chromatid bestehen

Telophase

- Die Spindelfasern verschwinden
- Die an den Polen liegenden Chromatiden entfalten und entschrauben sich zu Chromatinfäden
- Zwischen den neu entstandenen Zellkernen bildet sich ein Plasmamembram, bei Pflanzenzellen außerdem eine Zellwand
- Das Erbmaterial wird auf die entstandenen identischen, d.h. auch erbgleichen Tochterzellen zufällig verteilt
- Es werden neue Kernkörperchen gebildet
- Zwei neue Zellkerne sind entstanden

Interphase

- Den Zeitraum zwischen zwei Mitosen nennt man Interphase
- Die Erbsubstanz liegt in fädiger Form vor, leicht färbarer Strukturen, dem Choromation vor
- Man unterscheidet zwischen drei Stadien:
- G1-Stadium: Wachstum der Zelle zur teilungsfähigen Größe
- S-Stadium: Verdopplung der Erbsubstanz durch semikonservative Replikation
- G2-Stadium: Zeit zwischen Replikation und Mitose. Dauerstadium bei nicht mehr teilungsfähigen Zellen (G0-Stadium )

Störungen

- Funktionsunfähiger Spindelapparat: Chromatide werden nicht verteilt - Bildung eines neuen Kerns mit einem verdoppelten oder vervierfachten

Chromosomensatz (Polyploidie)