Begegnungen mit der Natur 5, Schulbuch

30 Zellbiologie M Arbeitsheft Seite 13 Damit sich ein Organismus – egal ob Ein- oder Vielzeller – fortpflanzen, ver- mehren und wachsen kann, muss es zuvor zur Zellteilung kommen. Jede durch Zellteilung neu gebildete Folgezelle (Tochterzelle) erhält die gleiche Ausstat- tung wie die Ausgangszelle (Mutterzelle). Dazu müssen zuvor alle Zellbe- standteile, wie Zellorganellen, Mikrofilamente und auch das Erbmaterial ( S. 23) verdoppelt werden. Die Mitose als Grundvoraussetzung der Zellteilung Bevor die Zellteilung vonstattengehen kann, muss das Chromatin als Träger der Erbanlagen verdoppelt werden. Man bezeichnet diesen Vorgang als Reduplikation . Das ist notwendig, damit im Zuge der Teilung des Zellkerns ( Mitose ) je eine exakte Kopie der Ausgangszellen-DNA für die Folgezellen zur Verfügung steht. Um den Vorgang der Reduplikation zu begreifen, ist es notwendig, den Aufbau und die Struktur eines DNA-Moleküls zu verstehen ( Abb. 33). DNA sind Riesenmoleküle, die sich aus Tausenden von Nukleotiden zusammensetzen. In den Nukleotidketten wechseln sich Desoxiribose und Phosphorsäure regel- mäßig ab, seitwärts an den Zuckermolekülen hängen die Basen. Über sie sind jeweils zwei Nukleotidketten strickleiterartig zu einem Doppelstrang verbun- den. Damit die Reduplikation des Erbmaterials stattfinden kann, entspiralisiert sich die DNA, danach trennen sich die beiden Nukleotidstränge reißverschlussar- tig. Anschließend lagern sich an die frei gewordenen Basen passende, im Kernplasma frei vorkommende Nukleotide an. Ein Strang der beiden daraus entstehenden Folge-DNA-Moleküle besteht somit aus Ausgangs-DNA, der andere aus einem neuen DNA-Strang. Aus diesem Grund wird der Vorgang der Verdoppelung der DNA auch als semikonservative Replikation bezeichnet. Nach der Reduplikation beginnt die Mitose Am Ende der Reduplikation liegen alle DNA-Moleküle identisch verdoppelt vor. Die einander entsprechenden Polynukleotiddoppelstränge hängen noch an einer Stelle, dem Centromer, zusammen. Sie winden sich im ersten Abschnitt der Mitose, in der Prophase ( Abb. 34 A–B), zunächst spiralig auf. Durch Kon- densation (Verdichtung und Verkürzung durch weiteres Aufschrauben und Fal- tung) werden sie allmählich als Chromosomen sichtbar. In tierischen Zellen wandern die Centriolen an zwei entgegengesetzte Randbereiche (Pole) der Zelle, in Pflanzenzellen werden an zwei einander gegenüberliegenden Stellen die Polkappen (schalenförmige Fasermassen) gebildet. Die Centriolen bzw. Polkappen beginnen mit der Ausbildung von Fasern, die als so genannte Kern- spindel zu den Chromosomen hin wachsen und sich im Bereich des Centromers an diese anheften ( Abb. 34 C). Die Kernmembran und die Kern- körperchen (Nucleoli; Ez: Nucleolus) lösen sich auf. Die Kernspindel trennt die Chromatiden In der anschließenden Metaphase ( Abb. 34 D) werden die Chromosomen in der Mitte der Zelle in einer Ebene, genau zwischen den beiden Centriolen bzw. zwischen den Polkappen, angeordnet. In der Anaphase ( Abb. 34 E) verkürzt sich die Kernspindel, wodurch die Chromatiden auseinander an die Pole gezo- gen werden. Im Anschluss daran wird die Kernspindel vollständig abgebaut. Im letzten Abschnitt der Mitose, in der Telophase , dekondensiert sich die DNA allmählich wieder und um die beiden Chromatingruppen wird je eine Kernhül- le gebildet, neue Nucleoli entstehen. Damit ist die Mitose abgeschlossen.  Chromatin Zur Platzersparnis liegt die DNA nicht als gestrecktes Molekül vor: Sie ist spiralig gewunden und in regelmäßigen Abstän­ den um Proteine gewickelt.  Reduplikation reduplicare (lat.) = verdoppeln  Mitose Entdeckt wurde die Kernteilung um 1876 durch den deutschen Anatom und Zell­ forscher Paul Flemming (1843–1905), den deutschen Botaniker Eduard Strasburger (1844–1912) und den deutschen Zoologen Otto Bütschli (1848–1920). Den Begriff „Mitose“ lieferte der deutsche Anatom Walther Flemming (1843–1905), der wei­ tere wichtige Untersuchungsergebnisse im Bereich der Kernteilung lieferte.  Nukleotide sind Verbindungen aus einem Molekül Zucker (bei der DNA ist es die Desoxiri­ bose), einem Molekül Phosphorsäure und einer organischen Base (in den DNANukleotiden sind es die Basen Ade­ nin, Thymin, Guanin und Cytosin). Sie werden im Zellplasma teilungsbereiter Zellen in größerer Menge synthetisiert und sind deshalb im Zellkern in ausrei­ chender Menge frei vorhanden.  semikonservative Replikation semi (lat.) = halb, conservare (lat.) = bewahren, replicare (lat.) = aufrollen, entfalten  Prophase pro (griech.) = vor, phasis (griech.) = Erscheinung  Chromosomen Jedes Chromosom besteht aus zwei Chromatiden (den einander entspre­ chenden Polynukleotiddoppelsträngen), die noch am Centromer zusammenhän­ gen.  Centriolen Zentralkörperchen; Hohlzylinder, deren Wände aus Mikrotubuli (Eiweißelemen­ te im Zellplasma) bestehen  Metaphase meta (griech.) = zwischen, mitten  Anaphase ana (griech.) = hinauf  Telophase telos (griech.) = Ende Die Bedeutung der Zellteilung Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv