Zellen sind die am wenigsten reduzierbaren „Bausteine“ des Lebens. Sie sind mikroskopisch klein, besitzen jedoch alle grundlegenden Eigenschaften, die das Leben selbst ausmachen, einschließlich Stoffwechsel und Fortpflanzung. Wenn sich die Zellen, die zu prokaryotischen Organismen gehören, vermehren, teilen sich diese einfachen, organellenfreien Zellen durch einen Prozess namens Zellteilung, und es entstehen zwei neue Tochterzellen (und normalerweise ganze Tochterorganismen).
Eukaryontische Organismen, sind dagegen komplexer und haben einen Zellzyklus, der mit zwei Teilungsschritten endet: Mitose, das ist die Aufteilung des Kerns und seines Inhalts, und Zytokinese, die die Teilung der Zelle als Ganzes.
Diese nacheinander auftretenden Phänomene sind bei grundlegender Vertrautheit mit beiden Prozessen leicht voneinander zu unterscheiden.
Der Zellzyklus
Mitose und Zytokinese liegen ganz am Ende des eukaryotischer Zellzyklus. Dieser Zyklus umfasst eine Interphase, die den größten Teil der Lebensdauer einer bestimmten Zelle ausmacht, und eine M-Phase, die einfach eine andere Bezeichnung für Mitose plus Zytokinese ist.
Zwischenphase stellt den Teil des Zyklus dar, in dem sich die Zelle auf die Teilung vorbereitet, sich aber noch nicht wirklich teilt. Es umfasst drei eigene Schritte: G1 (erste Lücke), S (Synthese) und G2 (zweite Lücke). Zellen machen Kopien ihrer Chromosomen in der S-Phase.
Das M-Phase umfasst die Mitose, die die Reproduktion des Zellkerns und seines Inhalts ist, und die Zytokinese, die die Spaltung der Zelle in Tochterzellen als Ganzes.
Mitosephasen
Mitose selbst ist die Aufteilung der Kerne in Tochterkerne. Es umfasst fünf eigene Phasen.
Prophase: Hier verdichten sich die Chromosomen im Kern stärker und die Kernmembran löst sich auf. Die mitotische Spindel bildet sich aus den Zentriolen, die sich gespalten haben und an gegenüberliegende Pole (Seiten) der Zelle gewandert sind. Diese Spindel besteht aus Proteinen in Form von Mikrotubuli.
Prometaphase: In diesem Schritt wandern die Chromosomen zum Zentrum der Zelle. Sie werden durch den mitotischen Spindelapparat angetrieben, der an den Zentromeren befestigt ist und sich mit Schwesterchromatiden verbindet. Sie beginnen, sich einer Linie senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung durch ihre Zentromere zu nähern, die als bezeichnet wird Metaphaseplatte.
Metaphase: In diesem Schritt richten sich die Chromatiden über ihre Zentromere genau entlang der Metaphasenplatte aus, mit einem Schwesterchromatid auf jeder Seite der Metaphasenplatte.
Anaphase: In diesem Schritt werden die Schwesterchromatiden zu entgegengesetzten Polen der Zelle gezogen und lösen sich am Zentromer voneinander. Für diese Bewegung sind wiederum die Spindelfasern verantwortlich.
Telophase: In diesem Schritt bilden sich Tochterkernmembranen um die neu gebildeten Tochterkerne. Zu diesem Zeitpunkt sind die Chromatiden ungepaart, da die Chromosomenreplikation dieser Generation noch beginnen muss. Dies liegt daran, dass die Zellteilung nicht ganz abgeschlossen ist.
Zytokinese
Um die Zytokinese als eigenständige Phase zu definieren, ist der Unterschied zwischen Telophase und Zytokinese am besten vorstellen, dass die Telophase in dem Moment endet, in dem beide Tochterkernmembranen vollständig sind gebildet. Zytokinese beginnt mit einem "nach innen kneifen" von der Ober- und Unterseite der Zelle, mit einem Tochterkern auf jeder Seite.
Dieses "Einklemmen" resultiert aus der Bildung einer Proteinstruktur, die als kontraktiler Ring bezeichnet wird und um den breitesten Teil der Zelle unter der Membran verläuft. Wenn dieser nach innen schrumpft, zieht er die Membran enger mit sich, bis die Zellhälften durch die nun fertige „Prise“ vollständig getrennt sind.
Mitose und Zytokinese überlappen
Die Zytokinese beginnt nach Beginn der Mitose und wird erst nach Abschluss der Mitose abgeschlossen. Jedoch, die beiden Phasen überschneiden sich, da die Zelle selbst den Teilungsprozess während der Anaphase der Mitose formell beginnt.
Das macht physikalisch Sinn, wenn man darüber nachdenkt: Erst wenn sich die Chromatiden vollständig in eine Richtung trennen, ist es "sicher", dass das "Einklemmen" der Zelle entlang einer Ebene zwischen diesen erfolgt Chromatiden.