am Puls Biologie 5, Schulbuch

34 1.7 Die Mitose Wachstum und Vermehrung von Lebewesen erfolgt mittels Zellteilung Zellen wachsen und teilen sich. Auf diese Weise hat sich auch dein Körper aus vielen Billionen Zellen herausgebildet, und so regeneriert er sich laufend. Alle diese Zellen haben die gleiche Er- binformation in Form von DNA-Molekülen. Diese liegen normalerweise locker durcheinander (Chromatin, vgl. S. 29). Zur Zellteilung wird jedes DNA-Molekül zu einem kompakten Gebilde, dem Chromosom , verdichtet. Beim Menschen gibt es in jeder Körperzelle 23 Chromosomenpaare im Zellkern. Jede Kernteilung muss so erfolgen, dass die Folgezellen jeweils ein Chromosom aus je- dem Chromosomenpaar erhalten, und das milli- ardenmal. Der zelluläre Prozess, der diese Präzisi- onsarbeit leistet, ist die Mitose . Vor der Mitose muss die DNA zunächst einmal verdoppelt werden. Als Resultat besteht nun je- des Chromosom aus zwei identischen Hälften, den Schwesterchromatiden , die an einer Kon- taktzone, dem Zentromer , zusammengehalten werden ( k Abb. 29). Die DNA einer Zelle muss bei der Teilung gleichmäßig auf die Folgezellen verteilt werden Abb. 29: Das Chromosom in der ersten Hälfte der Mitose. Ein teilungsbereites Chromosom besteht aus zwei Schwesterchromatiden, die am Zentromer miteinander verbunden sind. An dieser Stelle setzen auch die Spindelfasern an. Kinetochor (Spindelfaseransatzstelle) Schwester- chromatiden Spindelfaser Zentromer Die vier Phasen der Mitose Die Mitose wird in vier Phasen unterteilt, die man im Lichtmikroskop gut unterscheiden kann: Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase. Die folgende Aufteilung des Zytoplasmas auf die beiden Folgezellen und deren Trennung nennt man Zytokinese . In der Prophase verdichten sich die DNA-Fäden des Chromatins ( k Abb. 30 a) zu deutlich sichtba- ren Chromosomen ( k Abb. 30b). Der Nukleolus verschwindet, und die Kernhülle beginnt sich aufzulösen. Das aus kurzen Mikrotubuli beste- hende Zentriolenpaar verdoppelt sich und die neuen Paare beginnen, zu gegenüberliegenden Polen der Zelle zu wandern. Dabei bildet sich zwischen ihnen ein spindelförmiger Faserappa- rat aus, die Mitosespindel. Sie besteht vor allem aus Mikrotubuli. In der Metaphase ( k Abb. 30 c) verankern sich bei jedem Chromosom von beiden Seiten Spindelmi- krotubuli am Zentromer und beginnen zu ziehen. Dadurch ordnen sich die Chromosomen am Äquator der Zelle wie auf einer Scheibe an, der Äquatorialplatte . In dieser Anordnung kann man die Chromosomen im Mikroskop am besten se- hen. Sie liegen dann sozusagen auf dem Präsen- tierteller. Dieses Stadium wird daher in der Biolo- gie und Medizin genutzt, um die Chromosomen eines Lebewesens abzuzählen und auf Schäden zu untersuchen. Dazu wird die Äquatorialplatte fotografiert und die einzelnen Chromosomen nach Form und Größe angeordnet. Diese Collage nennt man ein Karyogramm . In der Anaphase ( k Abb. 30d) teilt sich bei jedem Chromosom das Zentromer. Die Schwester­ chromatiden werden getrennt und wandern zu entgegengesetzten Polen. Verursacht wird dies durch Verkürzen der angehefteten Mikrotubuli. Gleichzeitig bekommt die Mutterzelle eine längli- che Form, da andere Spindelmikrotubuli die Pole auseinanderdrücken. Aus Schwesterchromatiden sind nun neue Chromosomen geworden. In der Telophase ( k Abb. 30 e) bildet sich an je- dem Pol eine neue Kernhülle um die beiden Chromosomensätze. Die Chromosomen entspira- lisieren und werden wieder zu Chromatin, dazu entstehen neue Nukleoli. In der Telophase erfolgt auch die Zytokinese , die Aufteilung des Zellmate- rials. Schließlich sind zwei identische Folgezellen entstanden, die denselben Chromosomensatz wie die Mutterzelle haben ( k Abb. 30 f). Die Präzision der Mitose ist erstaunlich. Bemer- kenswert ist aber auch die Zytokinese, denn sie muss schließlich dafür sorgen, dass jede Tochter- zelle auch von den Mitochondrien und den unzähligen anderen Komponenten genügend Exemplare mitbekommt, trotz molekularem Ge- dränge. Stell dir vor, du müsstest die Bevöl- kerung von Wien in zwei gerechte Hälften teilen! Wie Zellen diese Aufgabe lösen, ist noch weit- gehend unklar. Prophase: DNA verdichtet sich zu Chromosomen; die Kernhülle löst sich auf Metaphase: Chromo- somen ordnen sich in einer Ebene an Anaphase: Chromo- somen werden ge- teilt und zu zwei Polen gezogen Telophase: die Chromosomen entpacken sich; die Kernhülle entsteht neu Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv