Mitose
Was ist eine Mitose und aus welchen Phasen besteht sie? In diesem Beitrag und im Video erklären wir dir alles, was du zur Mitose wissen musst und welche Bedeutung sie in der Biologie hat.
Inhaltsübersicht
Was ist Mitose?
Die Mitose ist die Teilung einer Mutterzelle in zwei genetisch identische Tochterzellen. Dabei kopiert die Mutterzelle ihren Zellkern — also ihre gesamte genetische Information. Jede neue Zelle erhält dadurch eine exakte Kopie der ursprünglichen Zelle. Durch diesen Vorgang vermehren sich die Körperzellen.
Durch die Mitose können Lebewesen, egal ob Menschen, Tiere oder Pflanzen, wachsen und sich entwickeln. Je nach Lebewesen dauert sie unterschiedlich lang.
Die Mitose ist ein wichtiger Prozess für das Wachstum, die Regeneration von Gewebe und die ungeschlechtliche Fortpflanzung. Der Prozess lässt sich in mehrere Phasen unterteilen:
- Prophase
- Prometaphase (manchmal nicht als eigenständige Phase angesehen)
- Metaphase
- Anaphase
- Telophase
Übrigens: Das Gegenstück zur Mitose ist die Meiose — die ungeschlechtliche Zellteilung.
Mitose Ablauf
Die Mitosephasen und die Interphase bilden zusammen den sogenannten Zellzyklus. Er beschreibt den gesamten Vorgang der Teilung von Eukaryoten. Dabei werden neue Zellen für Tiere, Menschen und Pflanzen gebildet. Am Ende des Zellzyklus befindet sich die Cytokinese. Bei ihr wird die Mutterzelle endgültig aufgeteilt.
Du solltest dir dabei merken, dass eine Mitose nur bei Organismen stattfinden kann, die einen Zellkern besitzen (Eukaryoten). Lebewesen ohne einen Zellkern, die sogenannten Prokaryoten, vermehren sich auf andere Weise. Die Chromosomen der Prokaryoten heften sich an die Zellmembran, die darauf eingeschnürt wird. Danach entstehen bei Prokaryoten zwei Tochterzellen.
Interphase
Der Zeitraum zwischen zwei Zellteilungen wird als Interphase bezeichnet. Für den Start einer Mitose benötigt die Zelle ein doppeltes genetisches Material.
Du kannst die Interphase nochmals in drei weitere Zyklen einteilen.
Die G1 Phase oder auch Gap Phase schließt direkt an die Zytokinese an. Hier wächst die Zelle stark an und bildet mehrere Zellorganellen.
In der S Phase (S-Phase), auch Synthese Phase genannt, verdoppelt sich die genetische Information. Dadurch können aus den einsträngigen Chromatiden vollständige Chromosomen entstehen.
Die G2 Phase schließt die Interphase ab. Hier wächst die Zelle durch Flüssigkeitsaufnahme weiter an und bereitet sich auf die nächste Mitose vor.
Mitose Phasen
Die Mitose selbst kannst du in fünf, in manchen Fällen auch nur in vier einzelne Phasen oder Stadien einteilen. Diese Mitosephasen lauten Prophase, Prometaphase, Metaphase, Anaphase und Telophase. Die Prometaphase wird in der Literatur manchmal auch nicht als eigenständige Phase angesehen.
Erst nach dem Durchlaufen all dieser Phasen ist die mitotische Teilung vollständig abgeschlossen.
Prophase
Die Prophase ist dabei das erste Stadium. In dieser Phase wickelt sich das im Zellkern enthaltene Chromatin zu Chromosomen zusammen. Diese ziehen sich darauf stark zusammen und spiralisieren sich.
Du kannst dir ein Chromosom als ein Speichermedium vorstellen, auf dem Erbinformation gespeichert ist. Gerade während der Prophase kannst du die Chromosomen mit einem Mikroskop sehr gut erkennen.
Vor der Kernteilung liegen die Chromosomen in einem lockeren Komplex aus DNA und Proteinen vor, dem Chromatin. Wenn die Mitose eingeleitet wird, verbinden sich zwei identische Stränge (=Chromatid) über ein sogenanntes Centromer zu einem Chromosom.
Die Dauer der Prophase unterscheidet sich je nach Lebewesen sehr stark. Bei manchen Lebewesen kann sie bis zu fünf Stunden dauern.
Wenn sich die Chromosomen zusammengezogen haben, wird die Prometaphase eingeleitet. Diese wird manchmal als eigenständige Phase gesehen, in einigen Fällen aber auch nur als ein Teil der Prophase.
Prometaphase
In der Prometaphase lösen sich die Kernhülle und der Nucleolus auf. Die Chromosomen können sich dadurch frei in der gesamten Zelle bewegen. Währenddessen bildet sich an den Zellpolen der sogenannte Spindelapparat aus. Verantwortlich für die Ausbildung des Spindelapparates sind die Zentrosomen (Centrosom) oder auch Zentralkörperchen. Diese sind Organellen in tierischen Zellen. Sie sind jeweils aus einem Paar Zentriolen (Centriolen) aufgebaut. Diese Zentriolen sind für die Organisation mehrerer Proteine verantwortlich. Außerdem übernehmen sie einige wichtige Transportaufgaben während der Kernteilung.
Der Spindelapparat ist aus Mikrotubuli – kleinen Proteinstrukturen – aufgebaut. Er ist vor allem für die Auftrennung der Chromatiden verantwortlich.
Anaphase
Nach der Metaphase findet die Anaphase statt. Die Spindelfasern, die an den Centromeren der Chromsomen befestigt sind, verkürzen sich nun. Dabei trennen sich die Chromosomen in zwei Chromatidsätze auf.
Diese können dann zu den jeweiligen Polen transportiert werden, wodurch an beiden Polen ein identischer Chromatidsatz vorliegt. Diese Chromatiden kannst du dann auch als Tochterchromosomen bezeichnen. Die Anaphase kann eine Dauer von 2 bis 20 Minuten haben.
Telophase
Nach der Anaphase liegen die Chromatidsätze frei innerhalb des Cytoplasma vor. Um diese Chromatidsätze bildet sich nun eine neue Kernhülle aus.
Cytokinese
Die Cytokinese oder auch Zytokinese schließt sich in den meisten Fällen an die Kernteilung (Mitose) an. Da nach der Telophase lediglich eine Zelle mit zwei Kernhüllen vorliegen würde, muss die gesamte Zelle noch getrennt werden. Das gelingt während der Cytokinese durch eine Trennung des Cytoplasmas. Dadurch entstehen aus einer Mutterzelle in der Regel zwei genetisch identische Tochterzellen.
Mitose Bedeutung
Wie du anhand der einzelnen Mitosephasen gesehen hast, hat die Mitose eine wichtige Bedeutung zum Wachstum verschiedener Lebewesen. In den Körperzellen von Menschen und Tieren werden quasi durchgängig neue Zellen gebildet. Immer wenn dein Körper wächst oder du dich von Verletzungen erholst, findet eine Mitose statt.
Dabei solltest du dir merken, dass die beiden entstandenen neuen Tochterzellen genetisch identisch zu der Mutterzelle sind. Diese beiden Tochterzellen besitzen durch die Vermehrung bei der Mitose einen doppelten Chromosomensatz (2n). Dieser doppelte Chromosomensatz wird auch als diploider Chromosomensatz bezeichnet.
Mitose — häufigste Fragen
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Verdoppelt sich die DNA während der Mitose? Nein, die DNA verdoppelt sich nicht während der Mitose. Das geschieht bereits davor in der S-Phase der Interphase. Erst dann startet die Mitose, in der die verdoppelten Chromosomen (Schwesterchromatiden) getrennt werden. Am Ende hat jede der zwei neuen Zellen wieder die gleiche Menge DNA wie die ursprüngliche Zelle. -
Findet Mitose bei Pflanzen genauso statt wie bei Tieren? Der Ablauf ist ähnlich, aber: Tierzellen besitzen sogenannte Zentrosomen mit Centriolen — Pflanzenzellen nicht. Dadurch bilden Pflanzenzellen bei der Zellteilung eine neue Zellplatte in der Mitte, die zu einer neuen Zellwand wird. Tierzellen dagegen schnüren sich einfach in der Mitte ein, um zwei neue Zellen zu bilden. -
Wo im Körper läuft Mitose besonders häufig ab — und wo kaum? Sehr häufig in Geweben mit Erneuerung: Haut, Darmschleimhaut, Knochenmark. Wenig oder gar nicht in reifen Nervenzellen und den meisten Herzmuskelzellen. -
Können Zellen unbegrenzt oft mitotisch teilen? Nicht alle Zellen können sich unbegrenzt oft teilen. Die Telomere, das sind die Enden der Chromosomen, werden bei jeder Zellteilung kürzer. Sind sie zu kurz, kann sich die Zelle nicht mehr teilen und stirbt ab. Dieses Limit nennt sich das Hayflick-Limit. Stammzellen und Krebszellen besitzen das Enzym Telomerase, das die Telomere wieder verlängern kann. So können sich diese Zellen fast unbegrenzt oft teilen.
Mitose und Meiose
Die Mitose ist nur eine von zwei Arten der Kernteilung. Die zweite Art ist die Meiose. Da bei der Meiose zusätzlich noch eine Befruchtung stattfindet, werden bei ihr Tochterzellen mit einem einfachen Chromosomensatz gebildet (1n). Diese sogenannten haploiden Chromosomensätze können sich dann mit den Chromosomen bei der Befruchtung verbinden.
Unser Video Mitose und Meiose im Vergleich stellt einen übersichtlichen Vergleich zwischen diesen beiden Arten der Kernteilung her. Also schau vorbei!
