Welches Ereignis folgt der DNA-Replikation in einem Zellzyklus?

Die Zellen eukaryontischer Organismen, wie des Menschen, behalten ihre genetische Information in Chromosomen, die aus Desoxyribonukleinsäure oder DNA bestehen und sich in einem Zellkern befinden. Zellen durchlaufen abwechselnde Wachstums- und Teilungsperioden. Während der Wachstumsphase oder Interphase repliziert die Zelle ihre DNA. Das nächste Ereignis im Zellzyklus ist die Mitose oder Kernteilung, gefolgt von der Zytokinese oder Zellteilung. Prokaryontische Zellen wie Bakterien folgen einem einfacheren Prozess der Zellspaltung.

DNA und bestimmte Proteine, die als Histone bekannt sind, bilden die chromosomalen Strukturen. Die DNA ist doppelsträngig und bildet mit Hilfe der Histone ein eng gewickeltes Paket. Während der Interphase entspannen sich die Chromosomen, wodurch Replikationsenzyme Zugang haben, um eine neue Kopie jedes Chromosoms zu erstellen. Die Zwillingskopien oder Chromatiden sind durch eine kugelförmige Proteinstruktur namens Zentromer verbunden, die die bekannte X-Form der Chromosomen bildet. Die Verdichtung der Doppelchromatid-Chromosomen markiert das Ende der Interphase und den Beginn der Mitose.

Die erste Phase der Mitose ist die Prophase, bei der die Kernmembran zerfällt. Während der Prophase erzeugt die Zelle Mikrotubuli, die an zwei Organellen, den sogenannten Zentrosomen, befestigt sind und zu beiden Seiten der Zelle wandern. Wenn die Prophase in die Metaphase übergeht, nähern sich die Mikrotubuli den Chromosomen. Ein Kinetochor, bestehend aus Proteinsprossen aus jedem Chromatid, bildet eine Struktur, an die sich die Mikrotubuli anlagern können. Die Chromosomen richten sich auf der Metaphaseplatte im Zentrum der Zelle aus. Der Mensch hat 23 Chromosomenpaare, ein Paar von jedem Elternteil.

Am Ende der Metaphase ist jedes Chromatid mit einem Mikrotubulus verbunden, der durch ein Zentrosom verankert ist. Die nächste Phase, die Anaphase, beginnt, wenn sich die Zentromere auflösen und die Schwesterchromatiden in Tochterchromosomen umwandeln. Die menschliche Zelle hat in diesem Stadium vorübergehend 92 statt der normalen 46 Chromosomen. Die Zentrosomen ziehen die Mikrotubuli mit den Chromosomen im Schlepptau zu beiden Seiten der Zelle, sodass beide Seiten über einen vollständigen Satz genetischen Materials verfügen. In der Telophase erscheinen die Kernmembranen wieder und umschließen jeden Chromosomensatz. Die Chromosomen beginnen sich dann aus ihrem eng gewickelten Zustand zu entspannen.

Wenn die Mitose endet, beginnt die Zelle, sich in ihrem Zentrum zu teilen. Ein kontraktiler Ring an der Stelle der alten Metaphaseplatte drückt die Zelle zusammen und erzeugt eine Furche, die sich vertieft, wenn die Zelle neues Material der äußeren Membran synthetisiert. Die Kerne werden durch die neuen Zellmembranen getrennt. Schließlich teilt sich die Zelle in zwei Tochterzellen, von denen jede das volle Komplement der Chromosomen enthält. Die beiden Zellen treten dann in die Interphase ein und der Zellzyklus wiederholt sich.