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
- 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
- Die Kernmembran löst sich auf.
- An den Centromeren der Chromosomen bilden sich die Kinetochore, spezielle Proteinstrukturen, die sich mit den Spindelfasern verbinden.
3. 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
- 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
- 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.
