Die zelluläre Reproduktion folgt einem von zwei Arten von Zellteilungszyklen: Mitose oder Meiose.
EIN Zellvermehrung durch Mitose spaltet sich nach einer Reihe von Schritten in zwei Teile, die zur Bildung von zwei identischen Tochterzellen führen. Um sich auf diese Weise zu vermehren, ist nur eine Zelle erforderlich, und alle durch Mitose entstandenen Zellen sind Kopien der ursprünglichen Mutterzelle, die als grundlegende Definition der Zellteilung dient.
Die Meiose beinhaltet jedoch einen längeren Prozess, der die Bildung und Verbindung von Spermien und Eizellen ermöglicht. Meiose produziert die Zellen, die erforderlich sind, um einen neuen Organismus zu schaffen, der sich genetisch von beiden Elternorganismen unterscheidet.
Zwei Arten der Zellteilung
Einzellige Organismen, die sich ungeschlechtlich vermehren, wie Bakterien und Algen, durchlaufen eine Mitose. Der Organismus repliziert seine DNA und teilt sich in zwei Teile, wobei er eine Kopie an jede der beiden neuen Tochterzellen verteilt. Die Mitose tritt in komplexeren Organismen auf, um beschädigte Zellen zu reparieren und zu ersetzen und Wachstum zu ermöglichen, beispielsweise die Bildung neuer Haut-, Haar- oder Muskelzellen.
Meiose, die Spermien und Eizellen produziert, die für die sexuelle Fortpflanzung notwendig sind, tritt in allen eukaryotischen Organismen einschließlich Tieren und Pflanzen auf. Meiose erfordert zwei volle Zyklen. Während des ersten Meiose-Zyklus, bezeichnet als Meiose ichspaltet sich die Elternzelle in zwei Tochterzellen mit jeweils einem vollständigen Chromosomensatz.
Die Tochterzellen durchlaufen dann den zweiten Zyklus der Meiose, Meiose II. Während des zweiten Zyklus teilt sich jede Tochterzelle in zwei, wodurch insgesamt vier haploide Zellen entstehen, die jeweils die Hälfte des genetischen Materials enthalten, das für die Bildung eines neuen Organismus erforderlich ist.
Mitose verstehen
Eine Zelle, die eine Mitose durchmacht, durchläuft sechs Schritte oder Phasen:
- Zwischenphase
- Prophase
- Metaphase
- Anaphase
- Telophase
- Zytokinese
Im ersten Schritt, der Interphase, wächst die Mutterzelle, entwickelt sich und dupliziert jedes Chromosom. Die Chromosomen enthalten genetisches Material oder DNA.
Während der Prophase paaren sich die neu kopierten Chromosomen und kleben zusammen, um zu bilden Schwesterchromatiden. Die Membran des Zellkerns, die normalerweise die Chromosomen enthält, löst sich auf, damit die Chromatiden zu verschieben und polare Fasern bilden sich wie Fäden, die die Chromatiden an entgegengesetzten Polen innerhalb der Zelle verankern.
Während der Metaphase reihen sich die Chromatiden entlang des Äquators der Zelle auf. Ihre polaren Fasern haben sich vollständig ausgebildet und halten die Chromatiden in Position. In der Anaphase trennen sich die Chromatiden in ihre Schwesterchromosomen. Wenn sich jedes Chromosom von seiner Kopie trennt, ziehen die polaren Fasern die Chromosomen langsam zu den Polen der Zelle.
Während der Telophase bildet die Zelle zwei neue Kernmembranen um die beiden identischen Chromosomengruppierungen. Die Zelle verlängert sich und die Zellmembran bereitet sich auf die Spaltung vor.
Die Zytokinese ist der letzte Schritt der Mitose, bei dem sich die Membran der verlängerten Zelle entlang des Äquators der Zelle zusammendrückt, bis sich die Membranen treffen. Die beiden Hälften trennen sich dann voneinander und bilden zwei neue Tochterzellen, die mit der Mutterzelle identisch sind.
Meiose I
Pflanzen, Tiere und andere Organismen, die sich sexuell reproduzieren, nutzen die Meiose, um ihre Fortpflanzungszellen zu erzeugen, was eine genetische Vielfalt ermöglicht, die durch Mitose nicht möglich ist. Während der Meiose sind zwei unterschiedliche Zyklen oder Teilungen erforderlich. Wie bei der Mitose durchläuft der erste Zyklus, Meiose I, sechs Schritte:
- Zwischenphase I
- Prophase I
- Metaphase I
- Anaphase I
- Telophase I
- Zytokinese I
Während der Interphase I kopiert eine somatische Zelle oder eine Zelle mit zwei Chromosomensätzen ihre DNA. In der Prophase I passen die homologen oder übereinstimmenden Chromosomen zusammen, um Paare zu bilden, die als Bivalente oder Tetraden bezeichnet werden. Jedes Bivalent hat zwei Chromosomen, jeweils eines von der Mutter und dem Vater des Organismus, und vier Chromatiden. Die Kernmembran beginnt sich aufzulösen.
Während der Metaphase I reihen sich die Bivalente entlang des Äquators der Zelle auf. Die Richtung, in die sie blicken, ist zufällig, so dass eine 50:50-Chance besteht, dass jede Tochterzelle ein Chromosom erhält, das die DNA der Mutter oder des Vaters des Organismus enthält.
Als nächstes trennen sich in Anaphase I die Chromosomenpaare und werden zu einem der Pole gezogen, aber jedes Chromosom behält noch zwei Chromatiden. Telophase I beginnt mit der Bildung von Kernmembranen um jeden Chromosomensatz. Einige Zellen durchlaufen dann die Zytokinese I und teilen sich in zwei separate Schwesterzellen, obwohl sich bei vielen Tieren die Schwesterzellen nicht vollständig trennen, bevor die Meiose II beginnt.
Meiose II
Während der Meiose II durchlaufen beide während der Meiose I gebildeten Tochterzellen einen fünfstufigen Teilungszyklus, einschließlich:
- Prophase II
- Metaphase II
- Anaphase II
- Telophase II
- Zytokinese II
Die Interphase wird übersprungen, da diese zweite Teilung nicht dazu dient, Kopien zu erstellen, sondern die beiden Chromatiden jedes Chromosoms aufzuspalten und die Zellen für die Vorbereitung der Zellen vorzubereiten sexuelle Fortpflanzung. Während der Prophase II beginnen sich die neu gebildeten Kernmembranen aufzulösen und die Chromatidenpaare beginnen, an ihren Platz zu driften.
In der Metaphase II richten sich die gepaarten Chromatiden entlang der Äquatoren jeder Tochterzelle aus, während die polaren Fasern sie an Ort und Stelle verankern. Während der Anaphase II trennen sich die Chromatiden jedes Chromosoms und werden zu separaten Polen gezogen. Telophase II beginnt dann mit der Bildung von Kernmembranen um jeden Chromosomensatz.
Schließlich tritt Zytokinese II auf. Die Zellmembranen beginnen sich zusammenzudrücken und die beiden Tochterzellen teilen sich in zwei, insgesamt vier haploide Zellen, deren Chromosomen nur ein Chromatid haben. Sowohl Ei- als auch Samenzellen sind haploide Zellen, die durch Meiose entstehen.
Wenn die beiden haploide Zellen kombinieren, passen die Chromatiden der entsprechenden Chromosomen zusammen, um das genetische Material bereitzustellen, das für die Schaffung eines neuen Organismus erforderlich ist.
