Im Rahmen des Themenbereichs Genetik im Schulfach Biologie geht der nachfolgende Artikel auf die Mitose und die Meiose ein. Dabei sollen die beiden Prozesse auf Gemeinsamkeiten und Unterschiede hin verglichen und kurz in ihrem Ablauf erklärt werden. Nach dem Lesen sollten zudem die Eigenschaften der beiden Prozesse klar sein.
Zur Darstellung von Gemeinsamkeiten und Unterschieden von Meiose und Mitose bietet sich eine tabellarische Darstellung an. Im Fokus stehen dabei der Ablauf des Prozesses, was genau geschieht und was das Ergebnis der Prozesses ist. Für ein besseres Verständnis folgt der Tabelle ein Fließtext, der das vorher gesehene detaillierter erläutert.
Funktion
Mitose
Vermehrung von Zellen
Meiose
Bildung von Geschlechtszellen
Ort
In allen wachsenden Zellen
In den Keimdrüsen -> Oogenese und Spermatogenese
Erbgut
Das Erbgut der Tochterzellen ist mit der Ausgangszelle identisch
Das Erbgut der Tochterzellen unterscheidet sich mit denen der Ausgangszelle
Ablauf
Eine Kernteilung: Prophase, Metaphase, Anaphase, Telophase
keine intrachromosomale Rekombination (crossing over)
Zwei aufeinanderfolgende Kernteilungen: Meiose I -> Prophase 1, Metaphase 1, Anaphase 1, Telophase 1
Meiose II -> Prophase 2, Metaphase 2, Anaphase 2, Telophase 2Intrachromosomale Rekombination (crossing over) während der Prophase I
Ergebnis
Zwei Zellen mit diploidem Chromosomensatz
Vier Zellen mit haploidem Chromosomensatz
Die Mitose
Die Mitose untergliedert sich in die Phasen Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase. Ziel des Prozesses ist die Erzeugung zweier diploider Tochterzellen, die absolut identisch zur Mutterzelle sind. Daher dient dieser Vorgang der Vermehrung von identischen Zellen.
Die Meiose
Die Meiose untergliedert sich in die Phasen Prophase 1, Metaphase 1, Anaphase 1, Telophase 1, Prophase 2, Metaphase 2, Anaphase 2 und Telophase 2. Am Ende des Vorgangs sollen vier haploide Tochterzellen entstanden sein, die nicht identisch zur Mutterzelle sind. Dementsprechend dient die Meiose der Bildung von Keimzellen. Sie kombiniert vorhandenes Erbgut immer wieder neu, so dass eine genetische Variabilität der Nachkommen entsteht.
Der Vergleich: Mitose vs. Meiose
Die Mitose
Um den Ablauf einer Mitose übersichtlich darzustellen, bietet es sich an, die einzelnen Phasen separat zu thematisieren. Dementsprechend gliedert sich die folgende Beschreibung in Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase.
Die Prophase
Den Anfang einer Mitose markiert die Prophase. Die Dauer dieser Phase variiert zwischen den Lebewesen und Zelltypen, nimmt aber höchstens fünf Stunden in Anspruch. Zu Beginn der Prophasen ziehen sich die Chromosome einer Zelle zusammen und beginnen zu kondensieren. Letzteres macht sie unter einem Lichtmikroskop erkennbar. Generell besteht ein Chromosom aus zwei nahezu identischen Chromatiden, die durch das Centomer miteinander verbunden sind. Im Zuge der Prophase entsteht die Mitosespindel, auch bekannt als Kernteilungsspindel. Die Pole dieser Spindeln rücken langsam auseinander, so dass die Kernhülle und mit ihr die Kernkörperchen zerfallen. Die Spindelfasern heften sich im Zuge dieses Prozesses an das Centomer, so dass die Chromosome am Ende der Prophase freigelegt sind.
Die Metaphase
In dieser zweiten Phase der Mitose sammeln sich die Chromosome in der so genannten Äquatorialebene. Die Schwesterchromatiden sind dabei in Richtung der entgegengesetzt befindlichen Spindelpole ausgerichtet. Nur in der Metaphase ist eine Unterscheidung der Chromosome anhand der Kriterien Form und Größe möglich.
Die Anaphase
In der dritten Phase der Mitose verkürzen sich die Spindelfasern und trennen so die beiden Chromatiden voneinander. Diese werden anschließend zu den entgegengesetzten Polen gezogen, so dass sich je ein Chromatid an jedem Pol befindet. Die Anaphase kann mindestens zwei und höchstens zwanzig Minuten in Anspruch nehmen.
Die Telophase
In der letzten Phase der Mitose entschrauben sich die Chromatiden und es bilden sich neue Kernhüllen und Kernkörperchen. Auf diese Weise entstehen neue, zur Mutterzelle identische Zellen. Die Zellteilung ist damit abgeschlossen.
Die Meiose
Auch die Meiose untergliedert sich in verschiedene Phasen. Insgesamt acct Phasen werden dabei in eine erste Reifeteilung und eine zweite Reifeteilung eingeteilt. Vor jeder Meiose findet ein stets vorangehender Prozess statt: die Interphase.
Um den Prozess der Meiose besser nachzuvollziehen, ist ein Vorwissen über Chromatide nötig. Chromatide sind DNA-Doppelstränge mit ihren dazugehörigen Chromatidproteinen.
Die Prophase 1, die Metaphase 1, die Anaphase 1 und die Telophase 1 bilden gemeinsam die erste Reifeteilung, in der das Chromosom getrennt wird. Die zweite Reifeteilung beschreibt den Ablauf der Prophase 2, der Metaphase 2, der Anaphase 2 und der Telophase 2. Hierbei werden ähnlich wie bei der Mitose die Schwesterchromatide voneinander getrennt.
Die Prophase 1
Zu Beginn der Meiose spiralisieren sich die Chromosomen und werden als dünne Fäden unter einem Mikroskop erkennbar. Durch eine parallele Anlagerung der homologen Chromosome entsteht eine Chromatid-Tetrade. Sie sind durch kleine Kontaktstellen, sogenannte Chiasmen, miteinander verbunden. Dieser Prozess heißt Crossing-Over.
Die Metaphase 1
Zu diesem Zeitpunkt der Meiose hat sich die Kernmembran aufgelöst und die homogenen Chromosome richten sich von der Äquatorialebene ausgehend zu den jeweiligen Spindelpolen.
Die Anaphase 1
Anschließend werden die Chromosomen in Richtung der Spindelpole gezogen. Dies geschieht mit Hilfe der Spindelfasern. Die Verteilung von weiblichen und männlichen Chromosomen folgt dabei keinem festen Muster.
Die Telophase 1
Nun werden die Zellen eingeschnürt. Dies bereitet die darauf folgende Zellteilung vor. Nachdem sich zwei Zellen mit unterschiedlichem Erbgut gebildet haben, entspiralisieren sich die Chromosomen wieder.
Die Prophase 2
Nachdem die Chromosomen wieder sichtbar geworden sind, verkürzen sie sich. Die Kernmembran ist wieder hergestellt und der Spindelapparat bildet sich erneut.
Die Metaphase 2
Nun beginnen die Tochterzellen damit, ihre Teilung vorzubereiten. Die Chromosomen ordnen sich erneut auf der Äquatorialebene an.
Die Anaphase 2
Die Cromosomen werden getrennt und die einzelnen Chromatide wandern in Richtung der Pole.
Die Telophase 2
Die Tochterzellen teilen sich schließlich erneut. Nun sind vier neue Zellen mit haploidem Erbgut entstanden. Zuletzt bildet sich eine erneute Kernmembran.
Mein Name ist Anatoli Bauer und ich wohne im Norden an der Nordseeküste in Husum. Ich beschäftige mich leidenschaftlich gerne mit den Naturwissenschaften und interessiere mich vor allem für Physik und alles, was mit dem Weltraum und entfernten Planten zu tun hat.
Die Meiose
