Tochterzellen in Mitose und Meiose (2023)

Zelluläre Reproduktion ist die Art und Weise, wie sich die Zellen von Organismen vermehren oder wie sie sich vermehren. Sie besteht aus der Erzeugung zweier Tochterzellen aus der Teilung einer Mutterzelle. Es gibt zwei Prozesse, die die Zellteilung hervorrufen: Mitose und Meiose. Bei der Meiose gibt es zwei aufeinanderfolgende Teilungen, die am Ende des Prozesses vier Tochterzellen erzeugen. Bei sich sexuell fortpflanzenden Organismen ist die Meiose der Mechanismus, der Gameten erzeugt, d. h. Geschlechtszellen, Spermien und Eizellen. Mitose ist der Mechanismus der Zellteilung, der am Wachstum und der Reparatur von Geweben sowie an der asexuellen Fortpflanzung beteiligt ist: Mitose in Form der Fortpflanzung genetisch identischer Zellen.

Mitose

Mitose ist das Stadium des Zellzyklus, das die Teilung des Zellkerns und die Trennung der Chromosomen umfasst . Der Zellteilungsprozess wird mit der Zytokinese abgeschlossen, wenn sich das Zytoplasma der Zelle teilt und die Bildung von zwei differenzierten Tochterzellen vervollständigt.

Vor Beginn der Mitose bereitet sich die Zelle auf die Teilung vor, indem sie ihre Masse erhöht und alle Strukturen dupliziert, aus denen später die beiden Tochterzellen bestehen; Die DNA wird repliziert, wodurch die Chromosomen dupliziert werden, und auch die Anzahl der Organellen wird verdoppelt. Das Stadium des Zellzyklus vor der Mitose wird als Interphase bezeichnet . Nach der DNA-Replikation verfügt die Zelle über zwei identische DNA-Sätze, die die genetische Information der beiden Tochterzellen bilden, die sich während der Mitose trennen. Dazu findet in dieser Phase noch ein weiterer wichtiger Prozess statt: die Umwandlung von Chromatin in Chromosomen.

Die Mitose verläuft in fünf Stadien. Die erste ist die Prophase , das Stadium, in dem die Zentrosomen dupliziert werden und zu entgegengesetzten Enden der Zelle wandern, um die herum sich Mikrotubuli zu entwickeln beginnen, wie in der vorherigen Abbildung gezeigt. In diesem Stadium verschwindet der Nukleolus der Zelle. Prometaphase ist das zweite Stadium der Mitose, obwohl es manchmal als Teil der Prophase betrachtet wird ; In diesem Stadium dehnen sich die Mikrotubuli von den beiden Zentrosomen aus.

Während der Metaphase der Mitose richten sich die Chromosomen auf der Metaphasenplatte oder Äquatorebene aus, wie im dritten Diagramm der vorherigen Abbildung gezeigt. Das nächste Stadium, die Anaphase , ist entscheidend für die Mitose; Es besteht aus der Trennung der Chromosomen, die zwei identische Kopien des genetischen Materials der Mutterzelle bilden. Die Mitose ist in der Telophase abgeschlossen : Die Hülle der Zellkerne bildet sich um die neuen Chromosomen herum, die sich entfalten, um Chromatin zu bilden.

Meiose

Meiose ist die Form der Vermehrung von Geschlechtszellen, Spermien und Eizellen in sich sexuell fortpflanzenden Organismen. Meiose beinhaltet zwei Zellteilungen, genannt Meiose I und Meiose II, wie im folgenden Schema gezeigt.

Die beiden Prozesse der Zellteilung entwickeln sich in den für die Mitose beschriebenen Stadien. Bei der Meiose I paaren sich die homologen Chromosomenpaare, die aus den 2n-Chromosomen der Elternzelle gebildet werden, in der Prophase und bilden eine Proteinstruktur, die die Rekombination homologer Chromosomen ermöglicht. Das Verklumpen der Chromosomen an der Äquatorialplatte während der Metaphase führt zur Migration von n Chromosomen zu jedem der Zentrosomen. Bei der Meiose II teilen sich die homologen Chromatiden jedes Chromosoms und bilden die Kerne der Tochterzellen. Zwischen Meiose I und II findet keine DNA-Replikation statt.

Am Ende der Meiose wurden aus einer diploiden Mutterzelle, die zwei identische Sätze von 2n-Chromosomen enthält, vier haploide Zellen mit einem einzigen Satz von n-Chromosomen produziert. Haploide Tochterzellen sind genetisch nicht identisch mit der Elternzelle. Bei der sexuellen Fortpflanzung vereinigen sich die haploiden Gameten während der Befruchtung zu einer diploiden Zygote. Dann teilt sich die Zygote durch Mitose, eine Teilung, die mit nachfolgenden Zellen fortgesetzt wird, bis sich ein neues Individuum entwickelt.

Tochterzellen und die Teilung der Chromosomen

Wie wird garantiert, dass Tochterzellen nach der Zellteilung die richtige Anzahl an Chromosomen haben? Um diese Frage zu beantworten, ist es notwendig, sich mit den Prozessen der Zellteilung zu befassen, insbesondere im sogenannten Spindelapparat , der achromatischen Spindel, der meiotischen Spindel oder der mitotischen Spindel.. Dies ist der Satz von Mikrotubuli, die erwähnt werden, die sich in der Prophase zu entwickeln beginnen und zusammen mit spezifischen Proteinen die Chromosomen während der Zellteilung manipulieren. Spindelfasern heften sich an replizierte Chromosomen an, indem sie sie zum geeigneten Zeitpunkt auseinander bewegen. Die Mikrotubuli bewegen die Chromosomen zu den Zentrosomen und stellen sicher, dass jede Tochterzelle die richtige Anzahl von Chromosomen hat. Diese Strukturen bestimmen auch die Lage der Metaphasenplatte oder der Äquatorebene, also der Ebene, in der sich die Zelle teilt.

Zytokinese

Wie in den vorherigen Diagrammen zu sehen ist, wird der Prozess der Zellteilung mit der Zytokinese abgeschlossen. Dieser Prozess beginnt während der Anaphase der Mitose und endet nach der Telophase. Bei der Zytokinese wird die Teilung der Mutterzelle in zwei Tochterzellen unter Beteiligung von Mikrotubuli abgeschlossen.

Der Spindelapparat hat differenzierte Eigenschaften in der Zytokinese, je nachdem, ob es sich um tierische oder pflanzliche Zellen handelt. In tierischen Zellen bestimmt der Spindelapparat die Position einer wichtigen Struktur im Zellteilungsprozess, die als kontraktiler Ring bezeichnet wird. Der kontraktile Ring besteht aus Proteinen und Aktin-Mikrotubuli-Filamenten zusammen mit dem Motorprotein Myosin. Myosin zieht den Ring aus Aktinfilamenten zusammen und bildet eine tiefe Rille, die als Spaltfurche bezeichnet wird. Wenn sich der kontraktile Ring weiter zusammenzieht, teilt er das Zytoplasma und lässt die Zelle kollabieren, wodurch sie entlang der Spaltfurche in zwei Teile geteilt wird.

In Pflanzenzellen wird bei der Zytokinese keine Spaltfurche gebildet. Stattdessen werden Tochterzellen über eine Zellplatte verteilt, die aus Vesikeln besteht, die von Organellen im Golgi-Apparat freigesetzt werden. Die Zellplatte dehnt sich seitlich aus und verschmilzt mit der Zellwand, wodurch eine Trennwand zwischen den gebildeten Tochterzellen gebildet wird. Wenn die Zellplatte reift, wird sie zu einer Zellwand.

Krebs

Die mitotische Teilung von Zellen ist streng reguliert, um sicherzustellen, dass Fehler korrigiert werden und sich Zellen mit der richtigen Anzahl an Chromosomen teilen. Wenn Fehler im Verifikationssystem auftreten, können sich die resultierenden Tochterzellen voneinander unterscheiden. Während normale Zellen in der Mitose zwei identische Zellen produzieren, können Krebszellen mehr als zwei Tochterzellen produzieren; Aus sich teilenden Krebszellen können sich drei oder mehr Tochterzellen entwickeln, wobei diese Zellen mit einer höheren Rate als normale Zellen produziert werden. Da sich Krebszellen abnormal teilen, können die von ihnen erzeugten Tochterzellen eine andere Anzahl von Chromosomen als normal haben.

Krebszellen sind oft das Ergebnis von Mutationen in Genen, die das Zellwachstum kontrollieren, oder von Genen, die Krebszellen töten. Diese Zellen wachsen unkontrolliert und verbrauchen Nährstoffe aus ihrer Umgebung. Einige Krebszellen wandern über das Kreislaufsystem oder das Lymphsystem in andere Teile des Körpers, wo sie sich unkontrolliert weiter vermehren.

Quellen

Einführung in die Zellbiologie . Panamerican Medical Editorial, 2011.

Neil A. Campbell, Jane B. Reece. Biologie Campbell. Neunte Auflage. Pearson/Benjamin Cummings, 2011.

-Werbung-