Die Anfangsphase der Mitose ist. Zellteilung: Mitose

Mitose (Karyokinese, nicht direkte Teilung) ist der Prozess der Teilung des Zellkerns menschlicher, tierischer und pflanzlicher Zellen, gefolgt von der Teilung des Zellzytoplasmas. Bei der Teilung des Zellkerns (siehe) werden mehrere Stadien unterschieden. Im Zellkern, der sich in der Zeit zwischen der Zellteilung (Interphase) befindet, (siehe) werden sie normalerweise durch dünne, lange (Abb. a) ineinander verschlungene Fäden dargestellt; Die Kernmembran und der Nukleolus sind deutlich sichtbar.

Kern an verschiedene Phasen Mitose: a - sich nicht teilender Interphase-Kern; b - d - Prophase-Stadium; d – Metaphasestadium; e - Anaphase-Stadium; g und h – Telophasestadium; und - die Bildung von zwei Tochterkernen.

Im ersten Stadium der Mitose, der sogenannten Prophase, werden die Chromosomen deutlich sichtbar (Abb. b-d), sie verkürzen und verdicken sich, entlang jedes Chromosoms entsteht eine Lücke, die es in zwei völlig ähnliche Teile teilt Jedes Chromosom erscheint doppelt. Im nächsten Stadium der Mitose – der Metaphase – wird die Kernmembran zerstört, der Nukleolus löst sich auf und die Chromosomen liegen im Zytoplasma der Zelle (Abb., e). Alle Chromosomen sind in einer Reihe entlang des Äquators angeordnet und bilden die sogenannte Äquatorplatte (Sternstadium). Auch das Zentrosom erfährt Veränderungen. Es ist in zwei Teile geteilt, die zu den Zellpolen hin divergieren; zwischen ihnen bilden sich Fäden, die eine bikonische Achromatinspindel bilden (Abb. e. f).

Mitose (von griech. mitos – Faden) ist eine indirekte Zellteilung, die in der gleichmäßigen Verteilung der doppelten Chromosomenzahl zwischen den beiden entstehenden Tochterzellen besteht (Abb.). Am Prozess der Mitose sind zwei Arten von Strukturen beteiligt: ​​Chromosomen und der Achromatinapparat, der Zellzentren und eine Spindel umfasst (siehe Zelle).

Schematische Darstellung des Interphasekerns und der verschiedenen Mitosestadien: 1 - Interphase; 2 - Prophase; 3 - Prometaphase; 4 und 5 – Metaphase (4 – Blick vom Äquator, 5 – Blick vom Zellpol); 6 - Anaphase; 7 - Telophase; 8 – späte Telophase, Beginn des nuklearen Wiederaufbaus; 9 – Tochterzellen zu Beginn der Interphase; NW – Kernhülle; YAK – Nukleolus; XP – Chromosomen; C – Zentriol; B - Spindel.

Das erste Stadium der Mitose – Prophase – beginnt mit dem Auftreten dünner Filamente – Chromosomen – im Zellkern (siehe). Jedes Prophase-Chromosom besteht aus zwei Chromatiden, die in der Länge eng beieinander liegen; Eines davon ist das Chromosom der Mutterzelle, das andere wird durch die Reduktion seiner DNA auf die DNA des Mutterchromosoms in der Interphase (Pause zwischen zwei Mitosen) neu gebildet. Mit fortschreitender Prophase drehen sich die Chromosomen spiralförmig, wodurch sie kürzer und dicker werden. Am Ende der Prophase verschwindet der Nukleolus. In der Prophase findet auch die Entwicklung des Achromatinapparates statt. In tierischen Zellen gabeln sich die Zellzentren (Zentriolen); Um sie herum entstehen im Zytoplasma Zonen, die das Licht stark brechen (Zentrosphären). Diese Formationen beginnen in entgegengesetzte Richtungen zu divergieren und bilden am Ende der Prophase zwei Zellpole, die zu diesem Zeitpunkt oft erworben werden Kugelform. In den Zellen höherer Pflanzen gibt es keine Zentriolen.

Die Prometaphase ist durch das Verschwinden der Kernmembran und die Bildung einer spindelförmigen filamentösen Struktur (Achromatin-Spindel) in der Zelle gekennzeichnet, von der einige Fäden die Pole des Achromatin-Apparats verbinden (Interzonenfäden) und andere jeweils zwei Chromatiden mit entgegengesetzten Zellpolen (ziehende Fäden). Chromosomen, die zufällig im Prophasekern liegen, beginnen sich in die zentrale Zone der Zelle zu bewegen, wo sie sich in der Äquatorialebene der Spindel befinden (Metakinese). Dieses Stadium wird Metaphase genannt.

Während der Anaphase divergieren die Partner jedes Chromatidpaares aufgrund der Kontraktion der ziehenden Spindelfäden zu entgegengesetzten Polen der Zelle. Von diesem Zeitpunkt an erhält jedes Chromatid den Namen eines Tochterchromosoms. Chromosomen, die zu den Polen divergiert sind, sammeln sich zu kompakten Gruppen, was für die nächste Stufe der Mitose – die Telophase – charakteristisch ist. In diesem Fall beginnen sich die Chromosomen allmählich zu verdrehen und verlieren ihre dichte Struktur; Um sie herum entsteht eine nukleare Hülle – der Prozess des nuklearen Wiederaufbaus beginnt. Das Volumen neuer Kerne nimmt zu und in ihnen erscheinen Nukleolen (der Beginn der Interphase oder das Stadium des „ruhenden Kerns“).

Der Prozess der Trennung der Kernsubstanz einer Zelle – Karyokinese – geht mit der Trennung des Zytoplasmas (siehe) – Zytokinese – einher. Bei tierischen Zellen in der Telophase tritt in der Äquatorzone eine Verengung auf, die bei zunehmender Vertiefung zur Teilung des Zytoplasmas der ursprünglichen Zelle in zwei Teile führt. In Pflanzenzellen bildet sich in der Äquatorialebene aus kleinen Vakuolen des endoplasmatischen Retikulums ein Zellseptum, das zwei neue Zellkörper voneinander trennt.

Der Mitose steht im Prinzip die Endomitose nahe, also der Vorgang der Verdoppelung der Chromosomenzahl in Zellen, jedoch ohne Trennung der Zellkerne. Im Anschluss an eine Endomitose kann es zu einer direkten Teilung von Kernen und Zellen, der sogenannten Amitose, kommen.

Siehe auch Karyotyp, Zellkern.

Mitose (Karyokinese) ist eine indirekte Zellteilung, bei der folgende Phasen unterschieden werden: Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase.

1. Prophase ist gekennzeichnet durch:
1) Chromonemata-Spirale, verdicken und verkürzen.
2) die Nukleolen verschwinden, d.h. Das Chromonem des Nukleolus ist auf Chromosomen gepackt, die eine sekundäre Verengung aufweisen, die als nukleolärer Organisator bezeichnet wird.

3) Im Zytoplasma bilden sich zwei Zellzentren (Zentriolen) und es bilden sich Spindelfilamente.
4) Am Ende der Prophase zerfällt die Kernmembran und die Chromosomen gelangen ins Zytoplasma. Der Satz der Prophase-Chromosomen ist 2n4c.

2. Metaphase ist gekennzeichnet durch:
1) Die Spindelfäden werden an den Zentromeren der Chromosomen befestigt und die Chromosomen beginnen sich zu bewegen und am Äquator der Zelle auszurichten.
2) Metaphase wird als „Pass der Zelle“ bezeichnet, weil Es ist deutlich zu erkennen, dass das Chromosom aus zwei Chromatiden besteht. Die Chromosomen sind maximal spiralisiert, die Chromatiden beginnen sich gegenseitig abzustoßen, sind aber am Zentromer noch verbunden. In diesem Stadium wird der Karyotyp der Zellen untersucht, weil Anzahl und Form der Chromosomen sind deutlich erkennbar. Die Phase ist sehr kurz.
Der Satz der Metaphase-Chromosomen ist 2n4c.

3. Anaphase zeichnet sich aus durch:
1) Die Zentromere der Chromosomen teilen sich und Schwesterchromatiden wandern zu den Polen der Zelle und werden zu unabhängigen Chromatiden, die Tochterchromosomen genannt werden. An jedem Pol der Zelle befindet sich ein diploider Chromosomensatz.
Der Satz der Anaphase-Chromosomen ist 4n4c.

4. Telophase ist gekennzeichnet durch:
Einzelchromatid-Chromosomen despiralieren an den Zellpolen, es bilden sich Nukleolen und die Kernmembran wird wiederhergestellt.
Der Satz der Telophase-Chromosomen ist 2n2c.
Die Telophase endet mit der Zytokinese. Zytokinese ist der Prozess der Teilung des Zytoplasmas zwischen zwei Tochterzellen. Die Zytokinese verläuft bei Pflanzen und Tieren unterschiedlich.
In einer Tierzelle. Am Äquator der Zelle entsteht eine ringförmige Verengung, die den Zellkörper vertieft und vollständig umschließt. Dadurch entstehen zwei neue Zellen, die halb so groß sind wie die Mutterzelle. Im Bereich der Verengung, d.h. Mikrofilamente spielen bei der Bewegung eine Rolle.
Die Zytokinese erfolgt durch Konstriktion.
In einer Pflanzenzelle. Am Äquator, im Zentrum der Zelle, entsteht durch die Ansammlung von Vesikeln von Dictyosomen des Golgi-Komplexes eine Zellplatte, die vom Zentrum zur Peripherie wächst und zur Teilung der Mutterzelle führt zwei Zellen. Anschließend verdickt sich das Septum durch die Ablagerung von Zellulose und es bildet sich eine Zellwand. Die Zytokinese erfolgt durch das Septum.

Biologische Bedeutung der Mitose

Durch die Mitose entstehen zwei Tochterzellen mit demselben Chromosomensatz wie die Mutterzelle.

Mitosediagramm

Einer der wichtigsten Prozesse in der individuellen Entwicklung eines lebenden Organismus ist die Mitose. In diesem Artikel werden wir versuchen, kurz und anschaulich zu erklären, über welche Prozesse bei der Zellteilung wir sprechen werden biologische Bedeutung Mitose

Definition des Konzepts

Aus Lehrbüchern für die 10. Klasse der Biologie wissen wir, dass es sich bei der Mitose um eine Zellteilung handelt, bei der aus einer Mutterzelle zwei Tochterzellen mit dem gleichen Chromosomensatz entstehen.

Aus dem Altgriechischen übersetzt bedeutet der Begriff „Mitose“ „Faden“. Es ist wie eine Verbindung zwischen alten und neuen Zellen, in der der genetische Code erhalten bleibt.

Der gesamte Teilungsprozess beginnt im Zellkern und endet im Zytoplasma. Es wird als mitotischer Zyklus bezeichnet, der aus dem Stadium der Mitose und der Interphase besteht. Durch die Teilung einer diploiden Körperzelle entstehen zwei Tochterzellen. Dank dieses Prozesses erhöht sich die Anzahl der Gewebezellen.

Stadien der Mitose

Basierend auf morphologischen Merkmalen wird der Teilungsprozess in folgende Phasen unterteilt:

• Prophase ;

In diesem Stadium ist der Kern verdichtet, Chromatin kondensiert darin, das sich spiralförmig dreht, und Chromosomen sind unter dem Mikroskop sichtbar.

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Unter dem Einfluss von Enzymen lösen sich die Kerne und ihre Hüllen auf; Chromosomen befinden sich während dieser Zeit zufällig im Zytoplasma. Später trennen sich die Zentriolen zu den Polen und es entsteht eine Zellteilungsspindel, deren Fäden an den Polen und Chromosomen befestigt sind.

Dieses Stadium ist durch eine Verdoppelung der DNA gekennzeichnet, es haften jedoch weiterhin Chromosomenpaare aneinander.

Vor dem Prophase-Stadium hat eine Pflanzenzelle eine Vorbereitungsphase – die Präprophase. In diesem Stadium kann verstanden werden, was die Vorbereitung der Zelle auf die Mitose beinhaltet. Es ist durch die Bildung eines Präprophaserings, von Phragmosomen und der Keimbildung von Mikrotubuli um den Kern herum gekennzeichnet.

• Prometaphase ;

In diesem Stadium beginnen sich die Chromosomen zu bewegen und bewegen sich in Richtung des nächsten Pols.

In vielen Lehrbücher Präprophase und Promethophase werden als Prophase-Stadium bezeichnet.

• Metaphase ;

An Erstphase Die Chromosomen liegen im äquatorialen Teil der Spindel, sodass der Druck der Pole gleichmäßig auf sie einwirkt. In diesem Stadium wächst und erneuert sich die Zahl der Spindelmikrotubuli ständig.

Chromosomen sind paarweise spiralförmig entlang des Äquators der Spindel in einer strengen Reihenfolge angeordnet. Die Chromatiden lösen sich nach und nach, halten sich aber noch an den Spindelfäden fest.

• Anaphase ;

In diesem Stadium verlängern sich die Chromatiden und bewegen sich allmählich in Richtung der Pole, während sich die Spindelfilamente zusammenziehen. Es entstehen Tochterchromosomen.

Dies ist zeitlich gesehen die kürzeste Phase. Schwesterchromatiden trennen sich plötzlich und wandern zu anderen Polen.

• Telophase ;

Es ist die letzte Phase der Teilung, in der sich die Chromosomen verlängern und in der Nähe jedes Pols eine neue Kernhülle gebildet wird. Die Gewinde, aus denen die Spindel bestand, werden vollständig zerstört. In diesem Stadium teilt sich das Zytoplasma.

Der Abschluss des letzten Stadiums fällt mit der Teilung der Mutterzelle zusammen, die als Zytokinese bezeichnet wird. Der Verlauf dieses Prozesses bestimmt, wie viele Zellen bei der Teilung gebildet werden; es können zwei oder mehr davon sein.

Reis. 1. Stadien der Mitose

Die Bedeutung von Mitose

Die biologische Bedeutung des Zellteilungsprozesses ist unbestreitbar.

• Dadurch ist es möglich, einen konstanten Chromosomensatz aufrechtzuerhalten.
• Die Reproduktion einer identischen Zelle ist nur durch Mitose möglich. Auf diese Weise werden Hautzellen, Darmepithel, rote Blutkörperchen, Lebenszyklus Das sind nur 4 Monate.
• Kopieren und damit Bewahren genetischer Informationen.
• Sicherstellung der Entwicklung und des Wachstums von Zellen, wodurch aus einer einzelligen Zygote ein mehrzelliger Organismus entsteht.
• Mit Hilfe einer solchen Teilung ist bei einigen lebenden Organismen die Regeneration von Körperteilen möglich. Beispielsweise werden die Strahlen eines Seesterns wiederhergestellt.

Reis. 2. Regeneration von Seesternen

• Gewährleistung der asexuellen Fortpflanzung. Zum Beispiel die Knospung von Hydras sowie die vegetative Vermehrung von Pflanzen.

Reis. 3. Hydra-Knospung

Was haben wir gelernt?

Die Zellteilung wird Mitose genannt. Dadurch wird die genetische Information der Zelle kopiert und gespeichert. Der Prozess verläuft in mehreren Phasen: Vorbereitungsphase, Prophase, Metaphase, Anaphase, Telophase. Dadurch entstehen zwei Tochterzellen, die der ursprünglichen Mutterzelle völlig ähnlich sind. In der Natur ist die Mitose von großer Bedeutung, da dank ihr die Entwicklung und das Wachstum ein- und mehrzelliger Organismen, die Regeneration einiger Körperteile und die ungeschlechtliche Fortpflanzung möglich sind.

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Mitose- Dies ist die häufigste Art, eukaryotische Zellen zu teilen. Während der Mitose sind die Genome jeder der beiden entstehenden Zellen identisch und stimmen mit dem Genom der ursprünglichen Zelle überein.

Mitose ist die letzte und meist kürzeste Phase des Zellzyklus. Mit seinem Ende endet der Lebenszyklus der Zelle und die Zyklen zweier neu gebildeter Zellen beginnen.

Das Diagramm veranschaulicht die Dauer der Phasen des Zellzyklus. Der Buchstabe M bezeichnet Mitose. Die höchste Mitoserate wird in Keimzellen beobachtet, die niedrigste in Geweben mit hochgradig Differenzierung, wenn sich ihre Zellen überhaupt teilen.

Obwohl die Mitose unabhängig von der Interphase, bestehend aus den Perioden G 1, S und G 2, betrachtet wird, findet gerade in ihr die Vorbereitung darauf statt. Am meisten wichtiger Punkt ist die DNA-Replikation, die in der Syntheseperiode (S) stattfindet. Nach der Replikation besteht jedes Chromosom bereits aus zwei identischen Chromatiden. Sie liegen über ihre gesamte Länge dicht beieinander und sind am Zentromer des Chromosoms verbunden.

Während der Interphase befinden sich die Chromosomen im Zellkern und sind ein Gewirr dünner, sehr langer Chromatinfäden, die nur unter einem Elektronenmikroskop sichtbar sind.

Die Mitose besteht aus mehreren aufeinanderfolgenden Phasen, die auch als Stadien oder Perioden bezeichnet werden können. In der klassisch vereinfachten Variante der Betrachtung werden vier Phasen unterschieden. Das Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase. Oftmals werden mehrere Phasen unterschieden: Prometaphase(zwischen Prophase und Metaphase), Präprophase(charakteristisch für Pflanzenzellen, geht der Prophase voraus).

Ein weiterer mit der Mitose verbundener Prozess ist Zytokinese, die hauptsächlich während der Telophase auftritt. Wir können sagen, dass Zytokinese sozusagen ist Bestandteil Telophasen oder beide Prozesse laufen parallel ab. Unter Zytokinese versteht man die Trennung des Zytoplasmas (aber nicht des Zellkerns!) der Elternzelle. Man nennt es Kernspaltung Karyokinese und es geht der Zytokinese voraus. Während der Mitose als solcher findet jedoch keine Kernteilung statt, da zunächst einer, der Elternteil, zerfällt und dann zwei neue gebildet werden, die Tochterkerne.

Es gibt Fälle, in denen Karyokinese auftritt, Zytokinese jedoch nicht. In solchen Fällen entstehen mehrkernige Zellen.

Die Dauer der Mitose selbst und ihrer Phasen ist individuell und hängt vom Zelltyp ab. Normalerweise sind Prophase und Metaphase die längsten Zeiträume.

Die durchschnittliche Dauer der Mitose beträgt etwa zwei Stunden. Tierische Zellen teilen sich im Allgemeinen schneller als pflanzliche Zellen.

Bei der Teilung eukaryotischer Zellen entsteht zwangsläufig eine bipolare Spaltspindel, bestehend aus Mikrotubuli und zugehörigen Proteinen. Dadurch kommt es zu einer gleichmäßigen Verteilung des Erbmaterials zwischen den Tochterzellen.

Im Folgenden beschreiben wir die Prozesse, die in der Zelle während der verschiedenen Phasen der Mitose ablaufen. Der Übergang zu jeder weiteren Phase wird in der Zelle durch spezielle biochemische Kontrollpunkte gesteuert, die „überprüfen“, ob alle notwendigen Prozesse korrekt abgeschlossen wurden. Bei Fehlern kann die Teilung gestoppt werden oder auch nicht. Im letzteren Fall treten abnormale Zellen auf.

Phasen der Mitose

Prophase

In der Prophase laufen folgende Prozesse (meist parallel) ab:

Chromosomen verdichten sich

Die Nukleolen verschwinden

Die Kernhülle zerfällt

Es bilden sich zwei Spindelpole

Mitose beginnt mit der Verkürzung der Chromosomen. Ihre Chromatidenpaare sind spiralförmig aufgebaut, wodurch die Chromosomen stark verkürzt und verdickt werden. Gegen Ende der Prophase sind sie unter dem Lichtmikroskop zu erkennen.

Die Nukleolen verschwinden, weil die Teile der Chromosomen, aus denen sie bestehen (Nukleolarorganisatoren), bereits spiralförmig sind und daher inaktiv sind und nicht miteinander interagieren. Darüber hinaus zerfallen nukleoläre Proteine.

In den Zellen von Tieren und niederen Pflanzen divergieren die Zentriolen des Zellzentrums zu den Zellpolen und ragen hervor Mikrotubuli-Organisationszentren. Obwohl höhere Pflanzen keine Zentriolen besitzen, werden auch Mikrotubuli gebildet.

Von jedem Organisationszentrum beginnen kurze (astrale) Mikrotubuli auseinanderzulaufen. Es entsteht eine sternförmige Struktur. Es wird nicht in Pflanzen produziert. Ihre Teilungspole sind breiter, Mikrotubuli entstehen nicht aus einem kleinen, sondern aus einem relativ weiten Bereich.

Der Zerfall der Kernhülle in kleine Vakuolen markiert das Ende der Prophase.

Rechts im Mikrofoto Grün Mikrotubuli sind hervorgehoben, Chromosomen sind blau hervorgehoben, Chromosomenzentromere sind rot hervorgehoben.

Es sollte auch beachtet werden, dass es während der Prophase der Mitose zu einer Fragmentierung des EPS kommt; es zerfällt in kleine Vakuolen; Der Golgi-Apparat zerfällt in einzelne Dictyosomen.

Prometaphase

Die Schlüsselprozesse der Prometaphase laufen meist nacheinander ab:

Chaotische Anordnung und Bewegung der Chromosomen im Zytoplasma.

Verbinden Sie sie mit Mikrotubuli.

Bewegung der Chromosomen zur Äquatorialebene der Zelle.

Die Chromosomen landen im Zytoplasma und bewegen sich zufällig. Sobald sie an den Polen angekommen sind, haben sie eine bessere Chance, sich am positiven Ende des Mikrotubulus anzuheften. Schließlich verbindet sich das Filament mit dem Kinetochor.

Ein solcher Kinetochor-Mikrotubulus beginnt zu wachsen, wodurch das Chromosom vom Pol wegbewegt wird. Irgendwann wird ein weiterer Mikrotubulus am Kinetochor des Schwesterchromatids befestigt und wächst vom anderen Teilungspol aus. Sie beginnt ebenfalls, das Chromosom zu schieben, allerdings in die entgegengesetzte Richtung. Dadurch wird das Chromosom am Äquator.

Kinetochoren sind Proteinformationen an den Zentromeren von Chromosomen. Jedes Schwesterchromatid hat sein eigenes Kinetochor, das in der Prophase „reift“.

Zusätzlich zu den Astral- und Kinetochor-Mikrotubuli gibt es solche, die von einem Pol zum anderen verlaufen, als ob sie die Zelle in einer Richtung senkrecht zum Äquator ausdehnen würden.

Metaphase

Ein Zeichen für den Beginn der Metaphase ist die Anordnung der Chromosomen entlang des Äquators, die sogenannte Metaphase oder Äquatorplatte. Während der Metaphase sind die Anzahl der Chromosomen, ihre Unterschiede und die Tatsache, dass sie aus zwei am Zentromer verbundenen Schwesterchromatiden bestehen, deutlich sichtbar.

Chromosomen werden durch ausgeglichene Spannungskräfte auf Mikrotubuli an verschiedenen Polen zusammengehalten.

Anaphase

Schwesterchromatiden trennen sich und bewegen sich jeweils in Richtung ihres eigenen Pols.

Die Pole entfernen sich voneinander.

Anaphase ist die kürzeste Phase der Mitose. Es beginnt, wenn sich die Zentromere der Chromosomen in zwei Teile teilen. Dadurch wird jedes Chromatid zu einem unabhängigen Chromosom und ist an einen Mikrotubulus eines Pols gebunden. Die Fäden „ziehen“ die Chromatiden zu entgegengesetzten Polen. Tatsächlich werden Mikrotubuli zerlegt (depolymerisiert), das heißt, sie werden verkürzt.

In der Anaphase tierischer Zellen bewegen sich nicht nur die Tochterchromosomen, sondern auch die Pole selbst. Durch andere Mikrotubuli drücken sie auseinander, astrale Mikrotubuli heften sich an die Membranen und „ziehen“ ebenfalls.

Telophase

Die Chromosomenbewegung stoppt

Chromosomen dekondensieren

Nukleolen erscheinen

Die Kernmembran wird wiederhergestellt

Die meisten Mikrotubuli verschwinden

Die Telophase beginnt, wenn die Chromosomen aufhören, sich zu bewegen, und an den Polen anhalten. Sie verzweifeln, werden lang und fadenförmig.

Die Spindelmikrotubuli werden von den Polen bis zum Äquator, also von ihren Minusenden, zerstört.

Durch die Verschmelzung von Membranvesikeln, in die der mütterliche Kern und EPS in der Prophase zerfallen, wird um die Chromosomen eine Kernhülle gebildet. An jedem Pol entsteht ein eigener Tochterkern.

Wenn sich die Chromosomen entfalten, werden nukleoläre Organisatoren aktiv und es treten Nukleolen auf.

Die RNA-Synthese wird fortgesetzt.

Wenn die Zentriolen an den Polen noch nicht gepaart sind, wird in der Nähe jedes Zentriols ein Paar gebildet. Somit entsteht an jedem Pol ein eigenes Zellzentrum, das zur Tochterzelle führt.

Typischerweise endet die Telophase mit der Trennung des Zytoplasmas, d. h. der Zytokinese.

Zytokinese

Die Zytokinese kann bereits in der Anaphase beginnen. Zu Beginn der Zytokinese sind die Zellorganellen relativ gleichmäßig über die Pole verteilt.

Die Trennung des Zytoplasmas pflanzlicher und tierischer Zellen erfolgt auf unterschiedliche Weise.

In tierischen Zellen beginnt sich die Zytoplasmamembran im äquatorialen Teil der Zelle aufgrund der Elastizität nach innen auszubeulen. Es entsteht eine Furche, die sich schließlich schließt. Mit anderen Worten: Die Mutterzelle teilt sich durch Ligation.

IN Pflanzenzellen Während der Telophase verschwinden die Spindelfilamente nicht am Äquator. Sie rücken näher an die Zytoplasmamembran heran, ihre Zahl nimmt zu und sie bilden sich Phragmoplast. Es besteht aus kurzen Mikrotubuli, Mikrofilamenten und Teilen des EPS. Hier bewegen sich Ribosomen, Mitochondrien und der Golgi-Komplex. Golgi-Vesikel und ihr Inhalt am Äquator bilden die mittlere Zellplatte, Zellwände und Membran von Tochterzellen.

Bedeutung und Funktionen der Mitose

Mitose sorgt für genetische Stabilität: genaue Reproduktion des genetischen Materials über eine Reihe von Generationen hinweg. Die Kerne neuer Zellen enthalten die gleiche Anzahl an Chromosomen wie die Elternzelle, und diese Chromosomen sind exakte Kopien der Elternzellen (es sei denn, es sind natürlich Mutationen aufgetreten). Mit anderen Worten: Die Tochterzellen sind genetisch mit der Mutterzelle identisch.

Die Mitose erfüllt jedoch auch eine Reihe anderer wichtiger Funktionen:

Wachstum eines vielzelligen Organismus,

asexuelle Reproduktion,

Ersatz von Zellen verschiedener Gewebe in vielzelligen Organismen,

Bei einigen Arten kann es zu einer Regeneration von Körperteilen kommen.

• 1) In der Prophase nimmt das Volumen des Zellkerns zu und aufgrund der Spiralisierung des Chromatins werden Chromosomen gebildet. Am Ende der Prophase ist klar, dass jedes Chromosom aus zwei Chromatiden besteht. Die Nukleolen und die Kernmembran lösen sich allmählich auf und die Chromosomen erscheinen zufällig im Zytoplasma der Zelle verteilt. Im Zytoplasma der Zelle befindet sich ein kleiner körniger Körper, der Zentriol genannt wird. Zu Beginn der Prophase teilt sich das Zentriol und Tochterzentriolen wandern zu entgegengesetzten Enden der Zelle. Von jedem Zentriol gehen dünne Fäden in Form von Strahlen aus und bilden einen Stern; Zwischen den Zentriolen entsteht eine Spindel, die aus einer Reihe protoplasmatischer Fäden besteht, die Spindelfilamente genannt werden. Diese Fäden bestehen aus einem Protein, das in seinen Eigenschaften den kontraktilen Proteinen der Muskelfasern ähnelt. Sie sind in Form von zwei Kegeln angeordnet, deren Basis an Basis gefaltet ist, sodass die Spindel an den Enden oder Polen in der Nähe der Zentriolen schmal und in der Mitte oder am Äquator breit ist. Die Spindelgewinde erstrecken sich vom Äquator bis zu den Polen; Sie bestehen aus dichterem Protoplasma des Kerns. Die Spindel ist eine spezifische Struktur: Mit einem Mikromanipulator kann man eine dünne Nadel in die Zelle einführen und damit die Spindel bewegen. Aus sich teilenden Zellen isolierte Spindeln enthalten Protein, meist eine Proteinart, aber auch eine kleine Menge RNA. Wenn sich die Zentriolen trennen und sich die Spindel bildet, ziehen sich die Chromosomen im Zellkern zusammen und werden kürzer und dicker. War früher vielleicht nicht zu erkennen, dass sie aus zwei Elementen bestehen, ist dies nun deutlich erkennbar.
• 2) Die Prometaphase beginnt mit dem schnellen Zerfall der Kernmembran in kleine Fragmente, die nicht von Fragmenten des endoplasmatischen Retikulums zu unterscheiden sind. In der Prometaphase werden in den Chromosomen auf beiden Seiten des Zentromers spezielle Strukturen gebildet, die Kinetochoren genannt werden. Sie heften sich an eine spezielle Gruppe von Mikrotubuli, die Kinetochor-Filamente oder Kinetochor-Mikrotubuli genannt werden. Diese Stränge erstrecken sich von beiden Seiten jedes Chromosoms, verlaufen in entgegengesetzte Richtungen und interagieren mit den Strängen der bipolaren Spindel. Gleichzeitig beginnen sich die Chromosomen intensiv zu bewegen.
• 3) Metaphase. Chromatiden sind durch Kinetochore an Spindelfibrillen gebunden. Sobald die Chromatiden mit beiden Zentrosomen verbunden sind, bewegen sie sich in Richtung des Spindeläquators, bis sich ihre Zentromere entlang des Spindeläquators senkrecht zu seiner Achse ausrichten. Dadurch können sich die Chromatiden ungehindert zu ihren jeweiligen Polen bewegen. Die für die Metaphase charakteristische Anordnung der Chromosomen ist für die Chromosomensegregation sehr wichtig, d. h. Schwesterchromatiddivergenz. Wenn ein einzelnes Chromosom in seiner Bewegung in Richtung Spindeläquator „zögert“, setzt die Anaphase meist verzögert ein. Die Metaphase endet mit der Trennung der Schwesterchromatiden.
• 4) Anaphase dauert normalerweise nur wenige Minuten. Die Anaphase beginnt mit der plötzlichen Spaltung jedes Chromosoms, die durch die Trennung der Schwesterchromatiden an der Stelle ihrer Verbindung am Zentromer verursacht wird.

Diese Spaltung, die Kinetochoren trennt, ist unabhängig von anderen mitotischen Ereignissen und tritt sogar auf Chromosomen auf, die nicht an die mitotische Spindel gebunden sind. Dadurch können auf die Metaphasenplatte wirkende Spindelpolarkräfte beginnen, jedes Chromatid mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 µm/min in Richtung der entsprechenden Spindelpole zu bewegen. Wenn es keine Spindelfäden gäbe, würden die Chromosomen in alle Richtungen auseinandergedrückt, aber dank der Anwesenheit dieser Fäden wird an einem Pol ein vollständiger Satz Tochterchromosomen zusammengesetzt, am anderen der andere. Während der Bewegung in Richtung der Pole nehmen die Chromosomen normalerweise eine V-Form an, wobei ihre Spitze zum Pol zeigt. Das Zentromer befindet sich an der Spitze und die Kraft, die das Chromosom in Richtung Pol bewegt, wird auf das Zentromer ausgeübt. Chromosomen, die während der Mitose ihr Zentromer verloren haben, bewegen sich überhaupt nicht.

5) Die Telophase beginnt, nachdem die Tochterchromosomen, bestehend aus einem Chromatid, die Pole der Zelle erreicht haben. In diesem Stadium despirieren die Chromosomen erneut und nehmen das gleiche Aussehen an wie vor Beginn der Zellteilung in der Interphase (lange dünne Fäden). Um sie herum entsteht eine Kernhülle, und im Kern bildet sich ein Nukleolus, in dem Ribosomen synthetisiert werden. Bei der Teilung des Zytoplasmas werden alle Organellen mehr oder weniger gleichmäßig auf die Tochterzellen verteilt. Damit ist die Kernteilung, auch Karyokinese genannt, abgeschlossen; Dann kommt es zur Zellteilung oder Zytokinese.

Tabelle 2. Phasen der Mitose

In den meisten Fällen dauert der gesamte Prozess der Mitose 1 bis 2 Stunden. Bei Pflanzen erfolgt die Teilung durch die Bildung der sogenannten Zellplatte, die das Zytoplasma trennt; Es entsteht im äquatorialen Bereich der Spindel und wächst dann in alle Richtungen, wobei es sich ausdehnt Zellenwand. Das Zellplattenmaterial wird vom endoplasmatischen Retikulum produziert. Jede der Tochterzellen bildet dann auf ihrer Seite der Zellplatte eine Zytoplasmamembran, und schließlich bilden sich auf beiden Seiten der Platte Zellwände aus Zellulose.

Die Häufigkeit von Mitosen in verschiedenen Geweben und verschiedene Typen deutlich anders. Im menschlichen roten Knochenmark beispielsweise, wo jede Sekunde 10.000.000 rote Blutkörperchen produziert werden, sollten jede Sekunde 10.000.000 Mitosen auftreten.