Was sind die Stufen der Mitose?

ZelleTeilung ist der Prozess, bei dem sich eine Mutterzelle in zwei oder mehr Tochterzellen teilt. In Eukaryoten kann die Zellteilung in zwei verschiedene Typen unterteilt werden, die als Mitose und Meiose bezeichnet werden. Mitose ist eine vegetative Abteilung, bei der jede Tochter genetisch mit der Stammzelle identisch ist, während Meiose eine reproduktive Abteilung ist, bei der die Anzahl der Chromosomen in Tochterzellen halbiert wird, um haploide Gameten zu erzeugen. Die Bildung von zwei genetisch identischen Tochterzellen ist das Endergebnis der Mitose. Mitose besteht aus vier Hauptstadien - Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase, die in diesem Artikel ausführlich erläutert werden. 

Dieser Artikel betrachtet,

1. Was ist Mitose?
2. Was sind die Stufen der Mitose?
     - Prophase
     - Metaphase
     - Anaphase
     - Telophase

Was ist Mitose?

Mitose ist die vegetative Zellteilung in Eukaryoten, die das replizierte Genom der Elternzelle zwischen zwei Tochterzellen aufteilt. Die zwei Zellen sind genetisch identisch und tragen eine ungefähr gleiche Anzahl von Organellen und Zytoplasma. Die mitotische Phase wird als M-Phase des Zellzyklus bezeichnet. Eukayroten haben eine große Anzahl von Chromosomen. Diese Chromosomen werden während der S-Phase der Interphase des Zellzyklus vor dem Eintritt in die M-Phase repliziert. Replizierte Chromosomen enthalten zwei Schwesterchromatiden, die an ihren Zentromeren miteinander verbunden sind.

Unter den Organismen können zwei Arten von Mitosen identifiziert werden: offene Mitose und geschlossene Mitose. Während offene Mitose Bei Tieren wird die Kernhülle abgebaut, um die Chromosomen zu trennen. Bei Pilzen werden Chromosomen jedoch im intakten Kern getrennt, was heißt geschlossene Mitose.  

Was sind die Stufen der Mitose?

Die mitotische Teilung findet in vier Hauptstadien statt: Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase. Der miotischen Teilung geht eine Interphase voraus, in der die Zelle ihre DNA zur Vorbereitung der Mitose kopiert. Replizierte Chromosomen werden in der Interphase durch Chromosomenkondensation eng zusammengerollt. Ihre Zentromere sind auch an Kinetochore gebunden, eine wichtige Art von Proteinen in der Kernteilung. Proteine, die für die Zellteilung benötigt werden, werden während der Interphase synthetisiert, und die Zellkomponenten, einschließlich Organellen, erhöhen deren Anzahl. Eine schematische Darstellung der Mitose ist in dargestellt Abbildung 1.

Abbildung 1: Mitose im Zellzyklus

Stufe 1: Prophase

Prä-Prophase

Prä-Prophase findet nur in Pflanzen vor der Prophase statt. Während der Präprophase wandert der Kern der stark vakuolierten Pflanzen in die Mitte der Zelle. Das Zytoplasma wird entlang der Zellteilungsebene durch ein Querblatt, das als Phragmosom bezeichnet wird, in zwei Hälften geteilt. Die Prä-Prophase-Bande, die zusammen mit Mikrotubuli ein Ring aus Actin-Filamenten ist, wird während der Prä-Prophase gebildet und markiert die zukünftige Position der mitotischen Spindelvorrichtung. Pflanzen besitzen kein Zentrosom, das koordinierende Zentrum von Mikrotubuli. Somit ist die Spindel auf der Oberfläche des Kerns ausgebildet, wobei die Spindelvorrichtung unabhängig zusammengebaut wird. Die Bildung der Spindelvorrichtung zerlegt die Kernhülle.

Prophase

Die Prophase wird als die erste Stufe der Kernspaltung der Mitose angesehen. In der frühen Prophase verschwindet der Nukleolus. Die Chromosomen sind eng zusammengerollt und die Bildung der mitotischen Spindel beginnt. Unter dem hohen Lichtmikroskop können Chromosomen, die zwei Schwesterchromatiden enthalten und am Zentromer miteinander verbunden sind, als dünne, lange, fadenartige Strukturen sichtbar gemacht werden. Das Koordinationszentrum der Mikrotubuli ist das Zentrosom. Centrosome besteht aus zwei Zentriolen. Ein Paar Zentrosomen erscheint nahe dem Kern, der von Proteinfasern umgeben ist, später der Mikrotubulus-Spindelapparat.

Abbildung 2: Frühe Prophase

Eine mit fluoreszierenden Farbstoffen angefärbte frühe Prophase-Zelle ist in gezeigt Figur 2. Die grünen Stränge sind die Nicht-Kinetochoren-Mikrotubuli, die sich um den Kern herum befinden und an diesem Punkt zerlegt werden. Die kondensierenden Chromosomen sind blau dargestellt. Centromere sind rot gefärbt.

Stufe 2: Metaphase

Prometaphase

Kernhülle verschwindet durch die Phosphorylierung der Kernlamine während der Prometaphase der offenen Mitose. Die phosphorylierten Kernlamine bewirken, dass die Kernhülle in kleine Membranvesikel zerlegt wird. Durch den Zerfall der Kernhülle dringen die Mikrotubuli in den Kern ein. Die Kinetochoren-Mikrotubuli sind in der späten Prometaphase in chromosomalen Zentromeren an die Kinetochoren gebunden. Das Wachstum der mitotischen Spindel erfolgt mit der Wechselwirkung polarer Mikrotubuli. Abbildung 3 zeigt eine gefärbte frühe Prometaphase-Zelle. Mikrotubuli dringen in den zerfallenden Kern ein, suchen nach Kinetochoren und bauen sich mit den Zentromeren zusammen.

Abbildung 3: Frühe Prometaphase

Metaphase

Nach der Anordnung der Kinetochoren am Centomer ziehen die beiden Zentrosomen die Chromosomen in Richtung der gegenüberliegenden Pole, indem sie die Mikrotubuli zusammenziehen. Aufgrund der Spannung werden Chromosomen in der Äquatorialplatte der Zelle in der Metaphase ausgerichtet. Der Metaphasen-Checkpoint gewährleistet die gleichmäßige Verteilung der Chromosomen auf der Äquatorplatte. Die Zelle muss den Metaphasen-Checkpoint passieren, um zur Anaphase zu gelangen. Eine gefärbte Metaphasenzelle ist in gezeigt Zahl 4. Die zwei Zentrosomen befinden sich an den entgegengesetzten Polen der Zelle und bilden die Spindelvorrichtung.

Fig. 4: Eine gefärbte Metaphasezelle

Unterschied zwischen Metaphase 1 und 2

Stufe 3: Anaphase

Während der Anaphase A, Schwesterchromatiden werden durch die von den Zentrosomen erzeugte Zugspannung getrennt, wodurch zwei Tochterchromosomen gebildet werden. Diese Tochterchromosomen werden durch weitere kontrahierende Mikrotubuli an die gegenüberliegenden Pole gezogen. Während Anaphase B, Polare Mikrotubuli drücken sich gegenseitig aus und verlängern die Zelle. Chromosomen befinden sich an der späten Anaphase in ihrem maximalen kondensierten Niveau. Sie werden getrennt, um den Kern zu reformieren. Eine gefärbte Anaphasezelle ist in gezeigt Zahl 5. Zwei Chromosomensätze werden durch Kinetochoren-Mikrotubuli auseinandergezogen, wodurch die Zelle weiter auseinander gedrückt wird.

Figur 5: Eine gefärbte Anaphasezelle

Stufe 4: Telophase

Die kontrahierten Mikrotubuli lösen sich, wodurch die Zelle weiter verlängert wird. An den gegenüberliegenden Polen befinden sich zwei Chromosomensätze. Es bilden sich neue Kernhüllen, die jedes Chromosom einschließen, das von den Membranvesikeln der Stammzelle gebildet wird, die sich früh auflösten. So entstehen genetisch identische zwei neue Kerne. Die Chromosomen in jedem Kern werden dekondensiert, um die Mitose abzuschließen. Eine gefärbte Telophasenzelle ist in gezeigt Zahl 6. Die Lockerung der Mikrotubuli verlängert die Zelle.

Abbildung 6: Telophase

Zusammenfassung

Mitose findet während der asexuellen Reproduktion von Eukaryonten statt, die genetisch identische zwei Tochterzellen produzieren. Die DNA im Genom wird während der Interphase repliziert, die vor dem Eintritt in die mitotische Phase stattfindet. Replizierte DNA enthält zwei Schwesterchromatiden in ihrer kondensierten Form von Chromosomen. Organellen im Zytoplasma erhöhen sich auch während der Interphase. Auf die Interphase der Zelle folgt die mitotische Phase, wodurch die Anzahl der Zellen erhöht wird.

Die mitotische Teilung besteht hauptsächlich aus vier Phasen: Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase. Chromatiden werden während der Prophase in Chromosomen kondensiert. Diese Chromatiden werden durch die Formspindelvorrichtung in der Äquatorialplatte der Zelle ausgerichtet. Die Kinetochoren-Mikrotubuli, die mit den Zentromeren der Chromosomen verbunden sind, ziehen sich zusammen und erzeugen eine Spannung am Zentromer, die die beiden Schwesterchromatiden an der Anaphase zusammenhält. Diese Spannung führt zur Spaltung von Kohäsionsproteinkomplexen im Zentromer, wodurch die beiden Schwesterchromatiden voneinander getrennt werden und zwei Tochterchromosomen entstehen. Diese Tochterchromosomen werden durch weitere Kontraktion der Kinetochoren-Mikrotubuli während der Telophase, die die letzte Phase der mitotischen Teilung darstellt, zu den entgegengesetzten Polen gezogen. Nach Abschluss der M-Phase durchläuft die Stammzelle eine zytoplasmatische Teilung, die als Zytokinese bekannt ist, was zu genetisch identischen zwei getrennten Zellen führt.

Referenz:
1. "Mitose" De.wikipedia.org. N.p., 2017. Web. 9. März 2017.

Bildhöflichkeit:
1. "Mitosis diagram diagram-de" Von Schemazeichnung_Mitose.svg: * Diagrama_Mitosis.svg: Jpablo cadtranslation: Matt (talk) Diagrama_Mitosis.svg: juliana osorioderivative Arbeit: M3.dahl (talk) - Schemazeichnung_Mitose.svgDiagrama_Mitosis.svg (CC-) SA 3.0) über Commons Wikimedia
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