Biologie Zellwachstum & Zellvermehrung

In der Interphase ist der Zellkern durch eine Hülle aus zwei Membranen begrenzt und enthält das Kernplasma, die Kernkörperchen und die Chromatinfasern. Die Chromatinfasern bestehen aus DNA und Proteinen.

In der Interphase wächst die Zelle und verdoppelt ihr Erbgut. Der Interphasenkern steuert die Aktivitäten der Zelle durch die Bildung von mRNA. Er bewahrt das Erbgut in Form der DNA und verdoppelt es vor der nächsten Teilung. Dabei wird jede Chromatinfaser verdoppelt. 

Die Verdoppelung der Chromatinfasern findet in der sogenannten S-Phase der Interphase statt und dauert im Mittel etwa 8 Stunden. Das S steht für Synthese und weist darauf hin, dass zur Verdoppelung des Erbguts DNA synthetisiert wird. Das Intervall vor der Verdop- pelung heisst G -Phase (G von engl. gap «Lücke»), das auf die S-Phase folgende, nennt man G2-Phase.

In der Mitose werden die in der Interphase verdoppelten Chromatinfasern so verteilt, dass jeder Tochterkern je ein Exemplar erhält. Bei der Aufteilung der verdoppelten Chromatinfasern muss dafür gesorgt sein, dass nie zwei identische Fäden in einen Tochterkern gelan-gen. Weil die Chromatinfasern extrem lang und ineinander verknäuelt sind, ist ihre Verteilung nicht ganz einfach. Sie werden darum in eine besser transportierbare Form gebracht. Die langen Fäden werden kürzer und dicker, indem sie sich mehrfach aufspiralisieren. Dadurch entstehen die im Lichtmikroskop sichtbaren Chromosomen, nach denen die Mitose benannt ist.

Die Chromosomen bestehen in dieser Phase (Mitose)aus je zwei Chromatiden. Man bezeichnet sie darum als Zweichromatiden-Chromosom. In jedem Chromatid ist einer von den zuvor verdoppelten Chromatinfasern spiralisiert. Die beiden Chromatiden eines Chromosoms, die auch Schwesterchromatiden genannt werden, sind am Centromer verbunden. Sie werden im Verlauf der Mitose voneinander gelöst und auf zwei Tochterkerne verteilt. Dazu wird die Kernhülle aufgelöst und ein spezieller Teilungsapparat gebildet, der die Schwesterchromatiden auseinanderzieht. Danach entspiralisieren sich die Chromatinfasern wieder und die Tochterkerne erhalten eine neue Kernhülle.

Um den Ablauf der Kernteilung besser überblicken zu können, hat man den kontinuierlich verlaufenden Vorgang in vier Phasen unterteilt: 

-Prophase

-Metaphase

-Anaphase

-Telophas

In der ersten Phase der Mitose werden die Chromatinfasern in eine transportierbare Form gebracht. Jede Chromatinfaser spiralisiert sich mehrfach . So bilden sich die Chromatiden, die viel kürzer und dicker sind als die Chromatinfasern. Da die Chromatinfasern in der Interphase verdoppelt worden sind, gibt es immer zwei identische Schwesterchromatiden. Diese liegen nebeneinander und sind am Centromer zu einem Chromosom verbunden. Jedes Chromosom hat eine charakteristische Grösse und Gestalt. Während der Prophase lösen sich die Kernkörperchen und die Kernhülle auf. Im Cytoplasma bilden feine Proteinstrukturen des Cytoskeletts den Spindelapparat. Die Fasern werden aus Bündeln von Mikrotubuli aufgebaut und gehen von zwei gegenüberliegenden Polen der Zelle aus. Der ganze Apparat hat die Form einer Spindel.

In der Metaphase werden die Chromosomen mit dem Spindelapparat verbunden. An jedem Centromer setzen Fasern von den beiden Polen her an. Sie ziehen das Centromer in die Mitte der Zelle. Schliesslich sind alle Chromosomen in der Mittelebene der Zelle zwischen den beiden Polen angeordnet. Man nennt diese Ebene Äquatorialebene, weil sie, dem Äquator der Erde vergleichbar, zwischen den beiden Polen liegt und die Zelle in zwei gleiche Hälften teilt.

In der Anaphase werden die Schwesterchromatiden voneinander getrennt. Je ein Chromatid von jedem Chromosom wandert zu einem Pol. Jedes Centromer teilt sich und je ein Centromer wird von Motorproteinen den Mikrotubuli entlang zu einem Pol bewegt. 

Beachten Sie bitte, dass sich die Trennung der Schwesterchromatiden nicht im Zellkern, sondern im Zellplasma abspielt. Die Kernhülle ist ja aufgelöst. 

Die Chromatiden werden nach ihrer Trennung Einchromatid-Chromosomen genannt. Ein Chromosom besteht also zu Beginn der Mitose aus zwei Chromatiden, am Ende aus einem. Nach Abschluss der Anaphase liegt an jedem Pol ein vollständiger Satz von Einchromatid- Chromosomen. Die Zahl der Chromosomen bleibt also während der Mitose unverändert.

In der Telophase entstehen die neuen Kernhüllen aus Vesikeln und Fragmenten der alten Kernhülle. Die Kernkörperchen werden gebildet und jedes Einchromatid-Chromosomentspiralisiert sich wieder zu einer Chromatinfaser. Der Spindelapparat löst sich auf.

Nach der Mitose teilt sich das Cytoplasma in der Regel in zwei etwa gleich grosse Hälften. Zellen ohne Zellwand teilen sich durch Einschnürung. Zellen mit einer Zellwand teilen sich durch die Bildung einer Trennwand aus der membranumhüllten Zellwandplatte, die durch Verschmelzen von Golgi-Vesikeln entsteht.

Die Chromosomen einer Zelle unterscheiden sich in Grösse und Gestalt. Sie bilden einen Chromosomensatz.

 Ein Karyogramm ist ein Bild, auf dem alle Chromosomen einer Zelle nach Grösse und Form geordnet zu sehen sind. Es wird hergestellt, indem man die Zelle zur Teilung bringt und während der Metaphase, wenn die Chromosomen in einer Ebene angeordnet sind, fotografiert. Auf dem Bild kann man die Chromosomen nach Grösse und Form identifizieren und jedem eine festgelegte Nummer zuordnen.

Zellen mit einem einfachen Satz von n verschiedenen Chromosomen nennt man haploid. Die Chromosomen unterscheiden sich in Grösse, Gestalt und Bandenmuster voneinander. Die Zahl n der Chromosomen ist arttypisch und liegt zwischen zwei und über Tausend. Bei Menschen ist n = 23.

Diploide Zellen besitzen einen doppelten oder zweifachen Chromosomensatz. Er besteht aus zwei einfachen Chromosomensätzen, von denen jeder das vollständige Erbgut enthält. Diploide Zellen besitzen 2n Chromosomen (beim Menschen als 2 × 23 = 46), von denen je zwei gleich aussehen und die Gene für die gleichen Merkmale tragen. Man nennt sie homologe Chromosomen.