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Was passiert, wenn sich Zellen teilen?

Mitose ist der Prozess, bei dem sich ein eukaryotischer Zellkern in zwei Teile aufteilt, gefolgt von der Aufteilung der Elternzelle in zwei Tochterzellen. Das Wort "Mitose" bedeutet "Fäden" und bezieht sich auf das fadenartige Erscheinungsbild von Chromosomen, wenn sich die Zelle auf die Teilung vorbereitet. Frühe Mikroskopiker waren die ersten, die diese Strukturen beobachteten, und sie bemerkten auch das Auftreten eines spezialisierten Netzwerks von Mikrotubuli während der Mitose. Diese Tubuli, die zusammen als Spindel bezeichnet werden, erstrecken sich von Strukturen, die als Zentrosomen bezeichnet werden - wobei sich an jedem der gegenüberliegenden Enden oder Pole einer Zelle ein Zentrosom befindet.

Mit fortschreitender Mitose heften sich die Mikrotubuli an die Chromosomen an, die ihre DNA bereits dupliziert und über das Zentrum der Zelle ausgerichtet haben.

Die Spindeltubuli verkürzen sich dann und bewegen sich in Richtung der Pole der Zelle. Während sie sich bewegen, ziehen sie die eine Kopie jedes Chromosoms mit sich zu entgegengesetzten Polen der Zelle. Dieser Prozess stellt sicher, dass jede Tochterzelle eine exakte Kopie der DNA der Elternzelle enthält. Die Mitose besteht aus fünf morphologisch unterschiedlichen Phasen: Jede Phase beinhaltet charakteristische Schritte im Prozess der Chromosomenausrichtung und -trennung.

Sobald die Mitose abgeschlossen ist, teilt sich die gesamte Zelle durch den als Zytokinese bezeichneten Prozess in zwei Teile. Abbildung 1. Abbildung 1: Walther Flemming: Nature Reviews Molecular Cell Biology 2, 72 2001.

Alle Rechte vorbehalten. Die Prophase ist das erste Stadium der Mitose, das nach Abschluss des G 2 -Teils der Interphase auftritt.

Während der Prophase kondensieren die Elternzellchromosomen, die während der S-Phase dupliziert wurden, und werden tausendfach kompakter als während der Interphase. Da jedes duplizierte Chromosom aus zwei identischen Schwesterchromatiden besteht, die an einem als Zentromer bezeichneten Punkt verbunden sind, erscheinen diese Strukturen nun unter dem Mikroskop als X-förmige Körper. Mehrere DNA-Bindungsproteine ​​katalysieren den Kondensationsprozess, einschließlich Kohäsin und Kondensin.

Kohäsin bildet Ringe, die die Schwesterchromatiden zusammenhalten, während Kondensin Ringe bildet, die die Chromosomen in hochkompakte Formen aufwickeln. Die mitotische Spindel beginnt sich auch während der Prophase zu entwickeln. Während sich die beiden Zentrosomen der Zelle in Richtung entgegengesetzter Pole bewegen, sammeln sich Mikrotubuli allmählich zwischen ihnen an und bilden das Netzwerk, das später die duplizierten Chromosomen auseinander zieht.

Wenn die Prophase abgeschlossen ist, tritt die Zelle in die Prometaphase ein - das zweite Stadium der Mitose. Während der Prometaphase führt die Phosphorylierung von Kernlaminen durch M-CDK dazu, dass die Kernmembran in zahlreiche kleine Vesikel zerfällt. Dadurch haben die Spindel-Mikrotubuli nun direkten Zugang zum genetischen Material der Zelle. Wenn die Prometaphase endet und die Metaphase beginnt, richten sich die Chromosomen entlang des Zelläquators aus. Jedes Chromosom hat mindestens zwei Mikrotubuli, die sich von seinem Kinetochor aus erstrecken - wobei mindestens ein Mikrotubulus mit jedem Pol verbunden ist.

Zu diesem Zeitpunkt wird die Spannung in der Zelle ausgeglichen und die Chromosomen bewegen sich nicht mehr hin und her. Außerdem ist die Spindel jetzt fertig und drei Gruppen von Spindelmikrotubuli sind erkennbar. Kinetochore-Mikrotubuli befestigen die Chromosomen am Spindelpol; interpolare Mikrotubuli erstrecken sich vom Spindelpol über den Äquator fast bis zum gegenüberliegenden Spindelpol; und astrale Mikrotubuli erstrecken sich vom Spindelpol zur Zellmembran.

Metaphase führt zu Anaphase, während der sich die Schwesterchromatiden jedes Chromosoms trennen und zu entgegengesetzten Polen der Zelle bewegen. Der enzymatische Abbau von Kohäsin, der die Schwesterchromatiden während der Prophase miteinander verband, bewirkt diese Trennung. Bei der Trennung wird jedes Chromatid zu einem unabhängigen Chromosom. Währenddessen stellen Änderungen der Mikrotubuli-Länge den Mechanismus für die Chromosomenbewegung bereit.

Insbesondere verkürzen sich im ersten Teil der Anaphase - manchmal auch Anaphase A genannt - die Kinetochor-Mikrotubuli und ziehen die Chromosomen in Richtung der Spindelpole. Im zweiten Teil der Anaphase - manchmal auch Anaphase B genannt - ziehen die an der Zellmembran verankerten astralen Mikrotubuli die Pole weiter auseinander, und die interpolaren Mikrotubuli gleiten aneinander vorbei und üben zusätzlichen Zug auf die Chromosomen aus (Abbildung 2).

Abbildung 2: Arten von Mikrotubuli, die an der Mitose beteiligt sind Während der Mitose sind verschiedene Arten von Mikrotubuli aktiv. Die mit den interpolaren Mikrotubuli verbundenen Motorproteine ​​treiben die Anordnung der Spindel an.

Beachten Sie die anderen Arten von Mikrotubuli, die an der Verankerung des Spindelpols und dem Auseinanderziehen der Schwesterchromatiden beteiligt sind. Abbildung Detail. Die Zytokinese ist der physikalische Prozess, bei dem die Elternzelle schließlich in zwei identische Tochterzellen aufgeteilt wird. Während der Zytokinese drückt sich die Zellmembran am Zelläquator ein und bildet eine Spalte, die als Spaltfurche bezeichnet wird. Die Position der Furche hängt von der Position der astralen und interpolaren Mikrotubuli während der Anaphase ab.

Die Spaltfurche bildet sich aufgrund der Wirkung eines kontraktilen Rings aus überlappenden Aktin- und Myosinfilamenten. Wenn sich die Aktin- und Myosinfilamente aneinander vorbeibewegen, wird der kontraktile Ring kleiner, ähnlich wie beim Ziehen eines Kordels oben an einer Geldbörse.

Wenn der Ring seinen kleinsten Punkt erreicht, halbiert die Spaltfurche die Zelle in ihrer Mitte vollständig, was zu zwei getrennten Tochterzellen gleicher Größe führt. Abbildung 3. Abbildung 3: Überblick über die Hauptphasen Die Hauptstadien der Mitose sind Prophase, obere Reihe, Metaphase und mittlere Reihe der Anaphase und untere Reihe der Telophase.

Diese Seite erscheint im folgenden eBook. Aa Aa Aa. Was sind die Phasen der Mitose? Zeichnung von Chromosomen während der Mitose durch Walther Flemming, um 1880.

Was passiert während der Prophase? Was passiert während der Prometaphase? Jedes Mikrotubulus ist hochdynamisch, wächst vom Zentrosom nach außen und kollabiert rückwärts, während es versucht, ein Chromosom zu lokalisieren. Schließlich finden die Mikrotubuli ihre Ziele und verbinden sich mit jedem Chromosom an seinem Kinetochor, einem Proteinkomplex, der am Zentromer positioniert ist. Die tatsächliche Anzahl von Mikrotubuli, die an ein Kinetochor anhaften, variiert zwischen den Spezies, aber mindestens ein Mikrotubulus von jedem Pol bindet an das Kinetochor jedes Chromosoms.

Ein Tauziehen folgt dann, wenn sich die Chromosomen in Richtung der beiden Pole hin und her bewegen. Was passiert während der Metaphase und Anaphase? Arten von Mikrotubuli, die an der Mitose beteiligt sind. Während der Mitose sind verschiedene Arten von Mikrotubuli aktiv. Was passiert während der Telophase? Während der Telophase erreichen die Chromosomen die Zellpole, die mitotische Spindel zerlegt sich und die Vesikel, die Fragmente der ursprünglichen Kernmembran enthalten, sammeln sich um die beiden Chromosomensätze.

Phosphatasen dephosphorylieren dann die Lamine an jedem Ende der Zelle. Diese Dephosphorylierung führt zur Bildung einer neuen Kernmembran um jede Chromosomengruppe. Wann teilen sich Zellen tatsächlich? Übersicht der Hauptphasen. Die Hauptstadien der Mitose sind die obere Reihe der Prophase, die mittlere Reihe der Metaphase und Anaphase sowie die untere Reihe der Telophase. Mitose ist der Prozess der Kernteilung, der unmittelbar vor der Zellteilung oder Zytokinese auftritt. Während dieses mehrstufigen Prozesses kondensieren Zellchromosomen und die Spindel setzt sich zusammen.

Die duplizierten Chromosomen haften dann an der Spindel, richten sich am Zelläquator aus und bewegen sich auseinander, wenn sich die Spindel-Mikrotubuli zu entgegengesetzten Polen der Zelle zurückziehen. Jeder Chromosomensatz ist dann von einer Kernmembran umgeben, und die Elternzelle teilt sich in zwei vollständige Tochterzellen auf. Zellbiologie für Seminare, Einheit 5. Themenzimmer innerhalb der Zellbiologie Schließen.

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