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Mitose (Voraussetzung: Wissen über „Homolog, Diploid und Haploid“ und „N/C Mitose/Meiose“)
Hauptaussage:
Die Mitose ist neben der Meiose eine der beiden Kernteilungsprozesse der Zelle. Eine Kernteilung bereitet die Zelle auf eine Zellteilung vor, bei der Mitose handelt es sich bei den Zellen um Körperzellen, dass sind Zellen der Soma.
Damit aus einer diploiden Mutterzelle zwei diploide Tochterzellen entstehen, müssen 3 Hürden überwunden werden: 1) Interphase (inkl. DNA-Replikation) 2) Mitose (Kern- bzw. Zellkernteilung) 3) Cytokinese (Plasma- bzw. Cytoplamsateilung)
Im Zellzyklus werden die Mitose und die Cytokinese auch als Zellteilung bzw. M-Phase zusammengefasst.
Die Mitose setzt sich aus 4+1 Phasen zusammen: Phase 1) Prophase Phase 1.2) Prometaphase Phase 2) Metaphase Phase 3) Anaphase Phase 4) Telophase ___________________________________________________________________________________ Nur zur Information: Je nach Zellart ist deren Zellteilung unterschiedlich, es können beispielsweise gleich große bzw. verschieden große Zellen, zwei oder mehrere Zellen oder unterschiedliche Zellarten gebildet werden. Dieses GeroMovie-PDF handelt von der bekanntesten mitotischen Zellteilung, dort entstehen zwei gleich große Zellen der selben Art.
Merke!Die Interphase, Mitose und Cytokinese fast man auch als mitotische Zellteilung zusammen.
Bei der Interphase erholt sich die ganze Zelle von der Zellteilung und bereitet sich auf die nächste Zellteilung vor. (Beinhaltet die DNA-Replikation, die DNA-Verdoppelung)
Bei der Mitose wird das Erbgut (DNA’s) welches in der Chromosomen-Form vorliegt, auf die entstehenden Tochterzellen aufgeteilt.
Bei der Cytokinese teilt sich das Cytoplasma (Zellplasma) der Zelle, was zur Folge hat, dass aus der Mutterzelle zwei Tochterzellen entstehen.
Peroxisom
Mitochondrium
Vesikel
ZentrioleLysosom
Golgi-Apparat
Zellkern (Nukleus)
Endoplasmatisches Retikulum
Ribosom
Mikrotubulus
Mutterzelle - 2N/2C
Tochterzellen - 2N/2C
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Interphase:
Die Interphase findet zwischen zwei Zellteilungen statt. Aus dem Grund wird sie auch Interphase genannt. („inter“ ist Latein und bedeutet „zwischen“)
Gegen Ende der Interphase findet die Zellvergrößerung, die Zellorganellenaufteilung und innerhalb des Zellkerns die DNA-Replikation statt.
Nur zur Information:Zeitgleich zur DNA-Replikation (*1), bilden sich Chromatinproteine, zu denen die bekannten Histone gehören.(*2) Zusammen mit den DNA’s bilden sie Chromatin, eine komprimierte bzw. platzsparende Version des Erbguts. (*3) (DNA-Stränge sind mehrere Zentimeter lang und der Zellkern hat nur einen Durchmesser von wenigen Mikrometern)
Kernkörperchen (Nukleolus)
DNA
Chromatinproteine Chromatin
Vor der DNA-Replikation
*1
*2 *3
Peroxisom
MitochondriumVesikel
ZentrioleLysosom
Golgi-Apparat
Zellkern (Nukleus)
Endoplasmatisches Retikulum
Ribosom
Mikrotubulus
*Ein gesunder-menschlicher Zellkern hat genau 46 DNA’s (Zur besseren Übersicht sind hier nur 2 DNA’s abgebildet)
Besonders hervorzuheben sind die Zentrosomen, die durch Zentriolen-Fusion und anschließender Duplikation entstanden sind, denn sie bilden später die Spindelapparate.
Zentrosom
2N/2C 2N/4C
2N/2C 2N/4C
2N/4C 2N/4C
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Mitose (Kernteilung):
Prophase (Phase 1),
Während der Prophase - kondensiert das Erbgut in Form von Chromatin zu den bekannten Chromosomen - wandern die Zentrosomen zu den Polen der Zelle und bilden dort die Spindelapparate aus - löst sich das Kernkörperchen, auch Nukleolus genannt, auf
Nur zur Information:
Ein Chromosom besteht wie das Chromatin aus DNA und Chromatinproteinen. Die besondere Form der Chromosomen hat einen großen Vorteil, das Erbgut kann leichter auf die entstehenden Tochterzellen aufgeteilt werden. Die zwei Arme des Chromosoms nennt man Chromatiden, sie hängen an einem Centromer zusammen. Da die beiden DNA’s aus denen das Chromosom besteht genetisch identisch sind, verwendet man auch den Begriff Schwester-Chromatiden.
Wichtig! Spindelapparate haben viele Fasern, auch Spindelfasern genannt. Sie bestehen (wie die Zentriolen und die Zentrosomen) aus Mikrotubuli, das sind röhrenförmige Proteinfilamente*. Sie werden von einem Zentrosom organisiert.
Man unterscheidet Polfasern (Verantwortlich für Stabilisierung und Abstoßen der Spindelapparate) Kinetochor- bzw. Zugfasern (Verantwortlich für Trennung der Schwesterchromatiden)
ChromatinKernkörperchen(Nukleolus) Chromosom
ChromatinChromatin (vereinfacht) Chromosom
Chromosom (vereinfacht)
Chromatid Chromatid
Centromer
DNA-Stränge (genetisch identisch)
PolfasernKinetochor- bzw. Zugfasern
Mikrotubuli
Zentrosom
*Filamente sind dünne fadenförmige Zellstrukturen :-)
ZentrosomSpindelapparat
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Prometaphase (Phase 1.2), (Der gesamte Inhalt kann auch der Prophase zugeordnet werden)
Während der Prometaphase - löst sich der Zellkern bzw. die Zellkernmembran auf- bilden sich Kinetochore (Ansatzpunkte für die Kinetochore bzw. Zugfasern, der Spindelapparate) an den Chromosomen aus - setzen sich die Kinetochor- bzw. Zugfasern an die Chromosomen an
Metaphase (Phase 2),
Während der Metaphase - werden die Chromosomen an der Äquatorialebene (das ist die Ebene zwischen den beiden Zellpolen) mittels der Kinetochore- bzw. Zugfasern angeordnet - bewahren die Polfasern den Abstand zwischen den Spindelapparaten
Kinetochore (DNA & Proteine)Chromosom
Spindelapparat
Äquatorialebene
Zellpol
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Anaphase (Phase 3),
Während der Anaphase - werden die Schwesterchromatiden jedes Chromosoms getrennt und zu je einem Pol der Zelle gezogen - gleichzeitig verlängern sich die Polfasern bis die maximale Abstoßung erreicht ist
Nur zur Information:
Die Zugkraft der Spindelapparate ist nicht verantwortlich für die Trennung der Chromatiden, sondern das Enzym Seperase…
Die Schwesterchromatiden eines Chromosoms sind nicht nur durch das Centromer miteinander verbunden, sondern zusätzlich durch viele Cohesinringe. Und diese Cohesinringe, bestehend aus Proteinkomplexen, werden von der Seperase aufgelöst. Erst nach getaner Enzymarbeit können die Schwesterchromatiden von den Spindelapparaten getrennt werden.
Äquatorialebene
Zellpol Chromosom
SpindelapparatChromatid
Enzym: SeperaseEnzymklasse: Hydrolase EC-Nummer: 3.4.22.49
Proteinkomplex
Cohesinring
Chromosom
Seperase
Chromatid
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Telophase (Phase 4),
Während der Telophase - lösen sich die Spindelapparate auf - bilden sich neue Zellkerne bzw. neue Zellkernmembranen um die Chromatiden herum - bilden sich neue Kernkörperchen bzw. neue Nukeloli - dekondensieren die Chromatiden wieder in ihr ursprüngliche Form, also in Chromatin
Nur zur Information:
Die Zellkernmembran stammt zum großen Teil noch vom ursprünglichen Zellkern (Nukleus), die restliche Zellkernmembran wird von dem Endoplasmatischen Retikulum gebildet.
Das Kernkörperchen (Nukleolus) besteht aus RNA und Proteinen. Der RNA-Anteil wird durch Transkription und der Protein-Anteil durch Proteinbiosynthese vervollständigt. (RNA = Ribonukleinsäure (Kopie von einem Abschnitt der DNA))
Die Vervollständigung des Zellkern, als auch die des Kernkörperchen, findet ihr Ende in der nächsten Interphase.
SpindelapparatChromatid
Chromatin Kernkörperchen(Nukleolus)
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Cytokinese (Cytoplasmateilung),
Die Cytokinese ist die eigentliche Zellteilung, denn dort teilt sich das Plasma der Zelle, es entstehen zwei Tochterzellen. Sie erfolgt mit der Hilfe eines kontraktilen Rings aus Aktin- und Myosinfasern, der sich schon während der Anaphase gebildet hat. Der kontraktile Ring verengt sich soweit, bis die Zellmembranen miteinander fusionieren.
Nun befinden sich die Zellen wieder in der Interphase und erholen sich von der Zellteilung bzw. bereiten sich auf die nächste Zellteilung vor. ___________________________________________________________________________________
Wichtig!Die einzelnen Phasen der mitotischen Zellteilung laufen teils parallel. Das heißt, dass es keine richtigen Abgrenzungen der einzelnen Hürden gibt: Beispielsweise werden noch Zellorganellen gebildet und die Mitose (Kernteilung) ist schon gestartet…
kontraktiler Ring
AktinMyosin
Zellmembran
2N/2C 2N/2C
2N/4C 2N/4C
2N/4C
Myosin
Aktin
Die Verengung des kontraktilen Rings basiert auf dem aneinander vorbeigleiten der Aktin- und Myosinfasern. Die Myosinfasern besitzen kleine Fortsätze, sogenannte Köpfe, die sich in einer Art Ruderschlag an den Aktinfasern entlang hangeln und sie somit in die entgegengesetzte Richtung schieben.
Mutterzelle Mutterzelle wird eingeschnürt
Tochterzellen entstehen
Tochterzellen
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Das Ergebnis der mitotischen Zellteilung (Interphase, Mitose & Cytokinese):
Zwei genetisch-identische diploide Tochterzellen, die ebenfalls genetisch identisch mit ihrer diploiden Mutterzelle wären!
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Peroxisom
MitochondriumVesikel
ZentrioleLysosom
Golgi-Apparat
Zellkern (Nukleus)
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Ribosom
Mikrotubulus
Mutterzelle 2N/2C
Tochterzellen 2N/2C
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Text-Quellen:
Bild-Quellen:http://www.geromovie.com - Alle Bilder wurden selbst gezeichnet.
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