Aufgaben 36 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 Prophase1 verdichten sich die DNA-Fäden des Chromatins (kAbb. 42 a) zu deutlich sichtbaren Chromosomen (kAbb. 42b). Der Nukleolus verschwindet, und die Kernhülle beginnt sich aufzulösen. Das aus kurzen Mikrotubuli bestehende Zentriolenpaar verdoppelt sich und die neuen Paare beginnen, zu gegenüberliegenden Polen der Zelle zu wandern. Dabei bildet sich zwischen ihnen ein spindelförmiger Faserapparat aus, die Mitosespindel. Sie besteht vor allem aus Mikrotubuli. In der Metaphase2 (kAbb. 42 c) verankern sich bei jedem Chromosom von beiden Seiten Spindelmikrotubuli 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 sehen. Sie liegen dann sozusagen auf dem Präsentierteller. Dieses Stadium wird daher in der Biologie 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 Anaphase3 (kAbb. 42d) teilt sich bei jedem Chromosom das Zentromer. Die Schwesterchromatiden werden getrennt und wandern zu entgegengesetzten Polen. Verursacht wird dies durch Verkürzen der angehefteten Mikrotubuli. Gleichzeitig bekommt die Ausgangszelle eine längliche Form, da andere Spindelmikrotubuli die Pole auseinanderdrücken. Aus Schwesterchromatiden sind nun neue Chromosomen geworden. In der Telophase4 (kAbb. 42 e) bildet sich an jedem Pol eine neue Kernhülle um die beiden Chromosomensätze. Die Chromosomen entspiralisieren und werden wieder zu Chromatin, dazu entstehen neue Nukleoli. In der Telophase erfolgt auch die Zytokinese, die Aufteilung des Zellmaterials. Schließlich sind zwei identische Folgezellen entstanden, die denselben Chromosomensatz wie die Ausgangszelle haben (kAbb. 42 f). Die Präzision der Mitose ist erstaunlich. Bemerkenswert ist aber auch die Zytokinese, denn sie muss dafür sorgen, dass jede Tochterzelle auch von den Mitochondrien und den unzähligen anderen Komponenten genügend Exemplare mitbekommt, trotz molekularem Gedränge. Stell dir vor, du müsstest die Bevölkerung von Wien in zwei gerechte Hälften teilen! Wie Zellen eine vergleichbare Aufgabe auf dem Niveau von Molekülen lösen, ist noch weitgehend unklar. 1 Prophase: pro (griech.) = vor, phasis (griech.) = Erscheinung 2 Metaphase: meta (griech.) = zwischen 3 Anaphase: ana (griech.) = auseinander 4 Telophase: telos (griech.) = Ziel, Ende Prophase: DNA verdichtet sich zu Chromosomen; die Kernhülle löst sich auf Metaphase: Chromosomen ordnen sich in einer Ebene an Anaphase: Chromosomen werden geteilt und zu zwei Polen gezogen Telophase: die Chromosomen entpacken sich; die Kernhülle entsteht neu 1 E Setzt man eine Küchenzwiebel auf ein wassergefülltes Gefäß, mit der Wurzelscheibe dicht über der Wasseroberfläche, bilden sich nach einigen Tagen Wurzeln aus, die ins Wasser reichen (kAbb. 40). Die Wurzelspitzen sind die Zonen mit erhöhter Zellteilungsaktivität und eignen sich daher besonders zur Mikroskopie von Mitosestadien. Dazu werden die Wurzelspitzen abgeschnitten. Anschließend schneidet man die Spitzen in dünne Scheiben (Schnittpräparat) oder zerdrückt sie vorsichtig zwischen Objektträger und Deckglas (Quetschpräparat), sodass das Gewebe auseinandergerissen werden kann. Genauere Angaben zur Herstellung eines Präparats findest du auf Seite 39, Abb. 47. Nun wird das Präparat mit geeigneten Farbstoffen angefärbt (kS. 39, Abb. 48). Das mikroskopische Bild der eingefärbten Wurzelspitzen siehst du in Abbildung 41. Abb. 40: Wurzelbildung. Abb. 41: Gewebe der Wurzelspitze der Küchenzwiebel (Allium cepa). 2 W Markiere und benenne typische Mitosestadien in Abbildung 41. Nicht alle Zellen in der Abbildung sind eindeutig einem Stadium der Mitose zuzuordnen. Begründe dies. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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