Zellvermehrung durch Kernteilung und Zellteilung

Einzeller, wie beispielsweise das Pantoffeltierchen, vermehren sich, indem sich ihre Zelle in zwei Tochterzellen teilt, welche nach und nach auf die Größe der ursprünglichen Zelle heranwachsen. Ist die Ausgangsgröße erreicht, so kann sich auch diese Zelle wieder nach dem oben beschriebenen Prozess teilen. Es entsteht ein Kreislauf der Zellvermehrung. Vielzeller hingegen wachsen durch Zellteilungen, die oftmals von einer einzigen Zelle, wie beispielsweise von einer befruchteten Eizelle oder einer Spore ihren Ursprung haben. Die Zellteilung läuft wie folgt ab: zuerst teilt sich der Zellkern und anschließend das Cytoplasma. Die Kernteilung ist ein Abschnitt des Zellzyklus, welche aus der Interphase und der Mitose besteht. Letztere wird in vier Teilphasen (Prophase, Metaphase, Anaphase, Telophase) unterteilt.

Die Prophase ist die erste Phase der Mitose. Zu Beginn der Zellteilung dehnen sich die Chromosomen aus. Jedes Chromosom besteht vor der Teilung aus zwei exakt gleichen Strängen, welche sich fast komplett voneinander trennen und lediglich vom Centromer zusammengehalten werden. Zwischen den Zellpolen bildet sich nach und nach eine Kernteilungsspindel aus. Im Anschluss lösen sich die Kernhülle und die Kernkörperchen auf. Es folgt die Metaphase, in der die Chromosomen spiralisiert werden. Sie ordnen sich in einer Ebene zwischen den beiden Zellpolen an und bilden die Äquatorialplatte. In diesem Stadium lassen sich die verschiedenen Chromosomen bereits nach Größe und Form unterscheiden.

Die Spaltung ins Längsrichtung der Chromatiden ist unter dem Mikroskop zu erkennen. Die Spindelfasern kleben sich nun von beiden Seiden an die Haftstellen des Centromers. Im Anschluss an diesen Prozess findet die Anaphase statt. Die beiden Schwesterchromatiden des Chromosoms teilen sich nun auch im Bereich des Centromers. Jeder Pol bekommt einen kompletten Satz von Chromatiden. Danach werden die Spindelfasern der Kernteilungsspindel abgebaut. Die letzte Phase der Mitose ist die Telophase. Die Chromatiden der Tochterkerne entschrauben sich. Die Chromosomen bestehen jetzt nur aus einer einzigen Chromatide.

Jede entstandene Tocherzelle hat nach der Zellteilung die gleiche Anzahl von Chromosomen, wie die ursprüngliche Zelle. Im Anschluss hieran wird die Kernhülle ausgebildet. Es sind aus einem alten Zellkern zwei neue entstanden. Eine solche Kernteilung dauert in der Regel zwischen einer halben und zwei Stunden. Nach der Kernteilung folgt die Teilung der Zelle. Der Zellkörper schnürt sich mittig durch und bildet an dieser Stelle zwei neue Membranen aus. Auf diese Art entstehen zwei Zellen. Bei der Trennung werden ebenfalls die Mitochondrien auf die beiden Tochterzellen aufgeteilt. Sie vermehren sich mitoseunabhängig durch Zellteilung.

Interphase

Als Interphase wird die Zeitspanne zwischen zwei Zellteilungen genannt. Sie unterteilt sich in mehrere Abschnitte. Mit der Entschraubung der Chromosomen steigt die Stoffwechselaktivität der Tochterzelle zunächst an. Sie wächst durch die Vermehrung von Zellorganen. Im weiteren Verlauf beginnt die Neubildung der DNA. In den nächsten zwei Stunden tritt die Zelle wieder in eine Mitose ein und durchläuft die entsprechenden Phasen. Die Chromosomen sind in der Metaphase und auch in der Anaphase nur wenige Mikrometer lang, sie beinhalten jedoch in jeder Chromatide ein verschraubtes DNA - Molekül von mehreren Zentimetern Länge.

Die Untersuchtung der unterschiedlichen Mitosestadien sind in der Medizin von immenser Bedeutung. Mit Hilfe von verschiedenen Tests lassen sich beispielsweise Schäden an einem Embryo nachweisen. Hervorzuheben ist hierbei der FISH Test mit dem sich Trisomie 21 nachweisen lässt. Hierbei werden in den Zellkernen die Chromosomen 12, 18, 21, X und Y mit verschiedneen fluoreszierenden Farbstoffen sichtbar gemacht. In einem Normalbefund lassen sich dann jeweils zwei farbig markierte Chromosomen 13 und 21 feststellen. Bei der Krankheit Trisomie 21 sind es jedoch zwei Chromosomen 13 und drei Chromosomen 21.