Während des Zellteilungsprozesses wird die Telophase der Mitose charakterisiert. Stadien (Phasen) der Mitose

Die Zellreproduktion ist einer der wichtigsten biologischen Prozesse und ist es auch eine notwendige Bedingung Existenz aller Lebewesen. Die Fortpflanzung erfolgt durch Teilung der ursprünglichen Zelle.

Zelle ist die kleinste morphologische Struktureinheit eines lebenden Organismus, die zur Selbstproduktion und Selbstregulierung fähig ist. Der Zeitraum seiner Existenz von der Teilung bis zum Tod oder der anschließenden Fortpflanzung wird als Zellzyklus bezeichnet.

Gewebe und Organe bestehen aus verschiedenen Zellen, die eine eigene Existenzperiode haben. Jeder von ihnen wächst und entwickelt sich, um die lebenswichtigen Funktionen des Körpers sicherzustellen. Die Dauer der Mitoseperiode ist unterschiedlich: Alle 24 Stunden treten Blut- und Hautzellen in den Teilungsprozess ein, und Neuronen sind nur bei Neugeborenen zur Fortpflanzung fähig und verlieren dann ihre Fortpflanzungsfähigkeit vollständig.

Es gibt zwei Arten der Teilung – direkte und indirekte. Somatische Zellen vermehren sich indirekt; Gameten oder Keimzellen durchlaufen eine Meiose (direkte Teilung).

Mitose - indirekte Teilung

Mitotischer Zyklus

Der mitotische Zyklus umfasst zwei aufeinanderfolgende Phasen: Interphase und mitotische Teilung.

Interphase(Ruhestadium) – Vorbereitung der Zelle auf die weitere Teilung, bei der das ursprüngliche Material verdoppelt und anschließend gleichmäßig auf die neu gebildeten Zellen verteilt wird. Es umfasst 3 Zeiträume:

• • Vorsynthetisch(G-1) G – aus dem Englischen gar, also die Lücke, die Vorbereitung für die anschließende DNA-Synthese, die Produktion von Enzymen, ist im Gange. Experimentell wurde eine Hemmung der ersten Periode durchgeführt, wodurch die Zelle nicht in die nächste Phase eintrat.
  • Synthetik(S) ist die Grundlage des Zellzyklus. Es findet eine Replikation von Chromosomen und Zentriolen des Zellzentrums statt. Erst danach kann die Zelle zur Mitose übergehen.
  • Postsynthetisch(G-2) oder prämitotische Phase – es kommt zu einer Ansammlung von mRNA, die für den Beginn der mitotischen Phase selbst notwendig ist. In der G-2-Periode werden Proteine ​​(Tubuline) synthetisiert – der Hauptbestandteil der mitotischen Spindel.

Nach dem Ende beginnt die prämitotische Periode Mitose. Der Prozess umfasst 4 Phasen:

1. Prophase– Während dieser Zeit wird der Nukleolus zerstört, die Kernmembran (Nukleolem) löst sich auf, die Zentriolen befinden sich an entgegengesetzten Polen und bilden einen Teilungsapparat. Hat zwei Unterphasen:
   • früh- fadenförmige Körper (Chromosomen) sind sichtbar, sie sind noch nicht klar voneinander getrennt;
   • spät- Einzelne Teile von Chromosomen können zurückverfolgt werden.
2. Metaphase– beginnt ab dem Moment der Zerstörung des Nukleolems, wenn die Chromosomen chaotisch im Zytoplasma liegen und erst beginnen, sich in Richtung der Äquatorialebene zu bewegen. Alle Chromatidenpaare sind am Zentromer miteinander verbunden.
3. Anaphase- In einem Moment trennen sich alle Chromosomen und wandern zu gegenüberliegenden Punkten der Zelle. Dies ist eine kurze und sehr wichtige Phase, da in dieser Phase die genaue Aufteilung des genetischen Materials erfolgt.
4. Telophase- Die Chromosomen stoppen, die Kernmembran und der Nukleolus werden neu gebildet. In der Mitte bildet sich eine Verengung, die den Körper der Mutterzelle in zwei Tochterzellen teilt und so den Mitoseprozess abschließt. In neugebildeten Zellen beginnt die G-2-Periode erneut.

Meiose - direkte Teilung

Es gibt einen besonderen Fortpflanzungsprozess, der nur in Geschlechtszellen (Gameten) stattfindet – das ist Meiose (direkte Teilung). Besonderheit denn es ist das Fehlen einer Interphase. Bei der Meiose entstehen aus einer ursprünglichen Zelle vier mit einem haploiden Chromosomensatz. Der gesamte Prozess der direkten Teilung umfasst zwei aufeinanderfolgende Stufen, die aus Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase bestehen.

Vor Beginn der Prophase verdoppeln die Keimzellen ihr Ausgangsmaterial und werden dadurch tetraploid.

Prophase 1:

1. Leptoten- Chromosomen sind in Form dünner Fäden sichtbar, sie verkürzen sich.
2. Zygotän- das Stadium der Konjugation homologer Chromosomen, wodurch Bivalente gebildet werden. Konjugation wichtiger Punkt Bei der Meiose kommen die Chromosomen so nah wie möglich aneinander, um eine Überkreuzung zu erreichen.
3. Pachytena- Chromosomen verdicken sich, sie verkürzen sich zunehmend, es kommt zum Crossing Over (Austausch genetischer Informationen zwischen homologen Chromosomen, dies ist die Grundlage der Evolution und der erblichen Variabilität).
4. Diplotena– Stadium der verdoppelten Stränge, die Chromosomen jedes Bivalents divergieren und halten die Verbindung nur im Bereich der Kreuzung (Chiasma) aufrecht.
5. Diakinese— Die DNA beginnt sich zu verdichten, die Chromosomen werden sehr kurz und trennen sich.

Die Prophase endet mit der Zerstörung des Nukleolems und der Bildung der Spindel.

Metaphase 1: Bivalente befinden sich in der Mitte der Zelle.

Anaphase 1: Duplizierte Chromosomen wandern zu entgegengesetzten Polen.

Telophase 1: Der Teilungsprozess ist abgeschlossen, die Zellen erhalten 23 Bivalente.

Ohne anschließende Materialverdoppelung tritt die Zelle ein zweite Phase Aufteilung.

Prophase 2: Alle Prozesse, die in Prophase 1 waren, wiederholen sich noch einmal, nämlich die Kondensation von Chromosomen, die chaotisch zwischen den Organellen angeordnet sind.

Metaphase 2: Zwei an der Kreuzung verbundene Chromatiden (Univalente) befinden sich in der Äquatorialebene und bilden eine Platte namens Metaphase.

Anaphase 2:- Das Univalent ist in separate Chromatiden oder Monaden unterteilt und sie sind auf verschiedene Pole der Zelle gerichtet.

Telophase 2: Der Teilungsprozess ist abgeschlossen, die Kernhülle wird gebildet und jede Zelle erhält 23 Chromatiden.

Meiose ist ein wichtiger Mechanismus im Leben aller Organismen. Als Ergebnis dieser Teilung erhalten wir 4 haploide Zellen, die über die Hälfte des erforderlichen Chromatidensatzes verfügen. Während der Befruchtung bilden zwei Gameten eine vollwertige diploide Zelle und behalten dabei ihren inhärenten Karyotyp bei.

Unsere Existenz ohne meiotische Teilung ist kaum vorstellbar, sonst würden alle Organismen mit jeder weiteren Generation doppelte Chromosomensätze erhalten.

Alle Zellen unseres Körpers entstehen aus einer Ursprungszelle (Zygote) durch zahlreiche Teilungen. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass die Anzahl solcher Unterteilungen begrenzt ist. Die erstaunliche Genauigkeit der Zellreproduktion wird durch Mechanismen gewährleistet, die über Milliarden von Jahren der Evolution fein abgestimmt wurden. Kommt es zu einem Versagen des Zellteilungssystems, wird der Organismus nicht mehr lebensfähig. In dieser Lektion erfahren Sie, wie die Zellreproduktion abläuft. Nachdem Sie sich die Lektion angesehen haben, können Sie sich selbstständig mit dem Thema „Zellteilung“ befassen. Mitose“, lernen Sie den Mechanismus der Zellteilung kennen. Sie erfahren, wie der Prozess der Zellteilung (Karyogenese und Zytogenese), der als „Mitose“ bezeichnet wird, abläuft, welche Phasen er umfasst und welche Rolle er bei der Fortpflanzung und im Leben von Organismen spielt.

Thema: Zellulare Ebene

Lektion: Zellteilung. Mitose

1. Einleitung

Unterrichtsthema: „Zellteilung. Mitose".

Der amerikanische Biologe und Nobelpreisträger H. J. Miller schrieb: „In jeder Sekunde kommen in unserem Körper Hunderte Millionen unbelebter, aber sehr disziplinierter kleiner Ballerinas zusammen, zerstreuen sich, reihen sich auf und zerstreuen sich in verschiedene Richtungen, wie Tänzer auf einem Ball, die komplexe Schritte des Tanzes ausführen.“ alter Tanz. Dieser älteste Tanz der Erde ist der Tanz des Lebens. Bei solchen Tänzen ergänzen sich die Zellen des Körpers und wir wachsen und existieren.“

Eines der Hauptmerkmale von Lebewesen – die Selbstreproduktion – wird auf zellulärer Ebene bestimmt. Bei der mitotischen Teilung werden aus einer Elternzelle zwei Tochterzellen gebildet, die die Kontinuität des Lebens und die Weitergabe von Erbinformationen gewährleisten.

Das Leben einer Zelle vom Beginn einer Teilung bis zur nächsten wird als Zellzyklus bezeichnet (Abb. 1).

Der Zeitraum zwischen Zellteilungen wird Interphase genannt.

Reis. 1. Zellzyklus (gegen den Uhrzeigersinn – von oben nach unten)

3. Stadien der Zellteilung

Die Zellteilung eukaryotischer Zellen kann in zwei Phasen unterteilt werden. Zunächst erfolgt die Kernteilung (Karyogenese), gefolgt von der Zytoplasmateilung (Zytogenese).

Reis. 2. Die Beziehung zwischen Interphase und Mitose im Leben einer Zelle

Interphase

Interphase wurde im 19. Jahrhundert entdeckt, als Wissenschaftler die Zellmorphologie untersuchten. Das Instrument zur Untersuchung von Zellen war ein Lichtmikroskop, und die offensichtlichsten Veränderungen in der Zellstruktur traten während der Teilung auf. Der Zustand der Zelle zwischen zwei Teilungen wird „Interphase“ genannt – eine Zwischenphase.

Die wichtigsten Prozesse im Leben einer Zelle (wie Transkription, Translation und Replikation) finden während der Interphase statt.

Die Zellteilung dauert 1 bis 3 Stunden und die Interphase kann zwischen 20 Minuten und mehreren Tagen dauern.

Die Interphase (in Abb. 3 - I) besteht aus mehreren Zwischenphasen:

Reis. 3. Phasen des Zellzyklus

G1-Phase (anfängliche Wachstumsphase – präsynthetisch): Transkription, Translation und Synthese von Proteinen finden statt;

S-Phase (synthetische Phase): DNA-Replikation findet statt;

G2-Phase (postsynthetische Phase): Die Zelle bereitet sich auf die mitotische Teilung vor.

Differenzierte Zellen, die sich nicht mehr teilen, treten nicht in die G2-Phase ein und können in der G0-Phase ruhen.

Bevor die Kernteilung beginnt, wird das Chromatin (das eigentlich Erbinformationen enthält) verdichtet und in Chromosomen umgewandelt, die in Form von Fäden sichtbar sind. Daher der Name der Zellteilung: „Mitose“, was übersetzt „Faden“ bedeutet.

4. Mitose. Phasen der Mitose

Mitose ist eine indirekte Zellteilung, bei der eine Elternzelle zwei Tochterzellen mit demselben Chromosomensatz wie die Mutterzelle hervorbringt.

Dieser Prozess sorgt für Zellvergrößerung, Wachstum und Regeneration von Organismen.

Bei einzelligen Organismen sorgt die Mitose für die ungeschlechtliche Fortpflanzung.

Der Teilungsprozess durch Mitose erfolgt in 4 Phasen, in denen Kopien der Erbinformationen (Schwesterchromosomen) gleichmäßig zwischen den Zellen verteilt werden (Abb. 2).

	Prophase. Chromosomenspirale. Jedes Chromosom besteht aus zwei Chromatiden. Die Kernhülle löst sich auf, die Zentriolen teilen sich und bewegen sich in Richtung der Pole. Es beginnt sich die Spindel zu bilden – ein System von Proteinfilamenten, die aus Mikrotubuli bestehen, von denen einige an den Chromosomen befestigt sind, andere sich vom Zentriol zum anderen erstrecken.
	Metaphase. Chromosomen befinden sich in der Äquatorialebene der Zelle.
	Anaphase. Die Chromatiden, aus denen die Chromosomen bestehen, wandern zu den Polen der Zelle und werden zu neuen Chromosomen.
	Telophase. Die Despiralisierung der Chromosomen beginnt. Bildung der Kernmembran, Zellscheidewand, Bildung zweier Tochterzellen.

Reis. 4. Phasen der Mitose: Prophase, Metaphase, Anaphase, Telophase

5. Prophase

Die erste Phase der Mitose ist die Prophase. Bevor die Teilung beginnt, verdoppelt sich während der Syntheseperiode der Interphase die Anzahl der Träger der Erbinformation – der DNA-Transkription.

Die DNA verbindet sich dann mit Histonproteinen und spiralisiert so weit wie möglich und bildet Chromosomen. Jedes Chromosom besteht aus zwei Schwesterchromatiden, die durch ein Zentromer verbunden sind (siehe Video). Chromatiden sind ziemlich exakte Kopien voneinander – das genetische Material (DNA) der Chromatiden wird während der Syntheseperiode der Interphase kopiert.

Die DNA-Menge in Zellen wird mit 4c bezeichnet: Nach der Replikation in der Syntheseperiode der Interphase wird sie doppelt so groß wie die Anzahl der Chromosomen, die mit 2n bezeichnet wird.

In der Prophase werden die Kernmembran und die Nukleolen zerstört. Zentriolen divergieren zu den Polen der Zelle und beginnen mit Hilfe von Mikrotubuli eine Teilungsspindel zu bilden. Am Ende der Prophase verschwindet die Kernhülle vollständig.

6. Metaphase

Die zweite Phase der Mitose ist die Metaphase. In der Metaphase werden Chromosomen durch Zentromere an die Spindelfäden gebunden, die von den Zentriolen ausgehen (siehe Video). Mikrotubuli beginnen sich der Länge nach auszurichten, wodurch sich die Chromosomen im zentralen Teil der Zelle – am Äquator – ausrichten. Wenn sich die Zentromere im gleichen Abstand von den Polen befinden, stoppt ihre Bewegung.

Im Lichtmikroskop sieht man die Metaphasenplatte, die aus Chromosomen besteht, die sich am Äquator der Zelle befinden. Die Metaphase und die darauf folgende Anaphase sorgen für eine gleichmäßige Verteilung der Erbinformationen der Schwesterchromatiden zwischen den Zellen.

7. Anaphase

Die nächste Phase der Mitose ist die Anaphase. Sie ist die Kleinste. Die Zentromere der Chromosomen teilen sich und jedes der freigesetzten Schwesterchromatiden wird zu einem unabhängigen Chromosom.

Spindelfilamente bewegen Schwesterchromatiden zu den Zellpolen.

Durch die Anaphase wird an den Polen die gleiche Anzahl an Chromosomen zusammengefügt wie in der ursprünglichen Zelle. Die DNA-Menge an den Zellpolen beträgt 2C und die Anzahl der Chromosomen (Schwesterchromatiden) beträgt 2n.

8. Telophase

Das letzte Stadium der Mitose ist die Telophase. Die Kernhülle beginnt sich um die Chromosomen (Schwesterchromatiden) zu bilden, die an den Polen der Zelle gesammelt sind. In einer Zelle erscheinen an den Polen zwei Kerne.

Es treten Prozesse auf, die der Prophase entgegengesetzt sind: DNA und Proteine ​​​​von Chromosomen beginnen zu dekondensieren, Chromosomen sind im Lichtmikroskop nicht mehr sichtbar, es bilden sich Kernmembranen, es bilden sich Nukleolen, in denen die Transkription beginnt, und Spindelfäden verschwinden.

Das Ende der Telophase fällt überwiegend mit der Teilung des Mutterzellkörpers – der Zytokinese – zusammen.

9. Zytokinese

Zytokinese

Die Verteilung des Zytoplasmas in pflanzlichen und tierischen Zellen erfolgt unterschiedlich. In Pflanzenzellen bildet sich an der Stelle der Metaphaseplatte eine Zellwand, die die Zelle in zwei Tochterzellen teilt. Daran ist die Spaltspindel mit der Bildung einer besonderen Struktur – des Phragmoplasten – beteiligt. Tierische Zellen teilen sich, um eine Verengung zu bilden.

Bei der Mitose entstehen zwei Zellen, die genetisch mit der ursprünglichen Zelle identisch sind, obwohl jede nur eine Kopie der genetischen Informationen der Elternzelle enthält. Das Kopieren von Erbinformationen erfolgt während der synthetischen Interphase.

Manchmal findet keine zytoplasmatische Teilung statt und es bilden sich zwei- oder mehrkernige Zellen.

Der gesamte Prozess der mitotischen Teilung dauert je nach Artmerkmalen lebender Organismen mehrere Minuten bis mehrere Stunden.

10. Biologische Bedeutung der Mitose

Die biologische Bedeutung der Mitose besteht darin, eine konstante Anzahl von Chromosomen und die genetische Stabilität von Organismen aufrechtzuerhalten.

Neben der Mitose gibt es noch weitere Teilungsarten.

In fast allen eukaryotischen Zellen kommt es zur sogenannten direkten Teilung – der Amitose.

Bei der Amitose kommt es nicht zur Bildung einer Spindel und von Chromosomen. Die Verteilung des genetischen Materials erfolgt zufällig.

In der Regel teilen sich Zellen durch Amitose und vervollständigen ihre Zellteilung Lebenszyklus. Zum Beispiel Epithelzellen der Haut oder Follikelzellen der Eierstöcke. Amitose tritt auch bei pathologischen Prozessen auf, beispielsweise bei Entzündungen oder bösartigen Tumoren.

Mitosestörung

Der korrekte Verlauf der Mitose kann durch äußere Faktoren gestört werden. Zum Beispiel unter dem Einfluss Röntgenstrahlung Chromosomen können brechen. Anschließend werden sie mithilfe spezieller Enzyme wiederhergestellt. Es können jedoch Fehler auftreten. Substanzen wie Alkohole und Ether können die Bewegung der Chromosomen zu den Zellpolen stören, was zu einer ungleichmäßigen Verteilung der Chromosomen führt. In diesen Fällen stirbt die Zelle normalerweise ab.

Es gibt Substanzen, die die Spindel beeinflussen, aber keinen Einfluss auf die Chromosomenverteilung haben. Infolgedessen teilt sich der Kern nicht und die Kernhülle vereint alle Chromosomen, die auf die neuen Zellen verteilt werden sollten. Es entstehen Zellen mit einem doppelten Chromosomensatz. Solche Organismen mit einem doppelten oder dreifachen Chromosomensatz werden Polyploide genannt. Die Methode zur Gewinnung von Polyploiden wird in der Züchtung häufig eingesetzt resistente Sorten Pflanzen.

11. Zusammenfassung der Lektion

In der Lektion ging es um die Zellteilung durch Mitose. Durch die Mitose entstehen in der Regel zwei Zellen, die in Quantität und Qualität des genetischen Materials mit der Mutterzelle identisch sind.

Hausaufgaben

1. Was ist der Zellzyklus? Aus welchen Phasen besteht es?

2. Welcher Vorgang wird Mitose genannt?

3. Was passiert mit einer Zelle während der Mitose?

4. Beschreiben Sie jede Phase der Mitose. Was biologische Bedeutung Mitose?

5. Besprechen Sie mit Familie und Freunden die Bedeutung der Mitose und ihren Zusammenhang mit dem Wachstum und der Entwicklung vielzelliger Organismen, der menschlichen Gesundheit und der Lebensdauer.

1. Biologie. rf.

2. GlavRef.

3. Wissenschafts- und Bildungsportal „All Biology“.

5. Trifonov E.V. Menschliche pneumatische Psychosomatologie. Russisch-Englisch-Russische Enzyklopädie.

6. Website eines Chemie- und Biologielehrers.

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Interphase ist der Zeitraum zwischen zwei Zellteilungen. In der Interphase ist der Kern kompakt, weist keine ausgeprägte Struktur auf und die Nukleolen sind deutlich sichtbar. Die Ansammlung von Interphase-Chromosomen ist Chromatin. Die Zusammensetzung des Chromatins umfasst: DNA, Proteine ​​und RNA im Verhältnis 1:1,3:0,2 sowie anorganische Ionen. Die Struktur des Chromatins ist variabel und hängt vom Zustand der Zelle ab.

Chromosomen sind in der Interphase nicht sichtbar und werden daher mit Elektronenmikroskopie und biochemischen Methoden untersucht. Die Interphase umfasst drei Stufen: präsynthetisch (G1), synthetisch (S) und postsynthetisch (G2). Das Symbol G ist eine Abkürzung für Englisch. Lücke – Intervall; Das Symbol S ist eine Abkürzung für Englisch. Synthese - Synthese. Schauen wir uns diese Phasen genauer an.

Vorsynthetische Stufe (G1). Jedes Chromosom basiert auf einem doppelsträngigen DNA-Molekül. Die DNA-Menge in einer Zelle im präsynthetischen Stadium wird durch das Symbol 2c (aus dem englischen Inhalt) angezeigt. Die Zelle wächst aktiv und funktioniert normal.

Synthesestufe (S). Es kommt zur Selbstverdopplung oder DNA-Replikation. In diesem Fall verdoppeln sich einige Chromosomenbereiche früher, andere später, d. h. die DNA-Replikation verläuft asynchron. Parallel dazu kommt es zu einer Verdoppelung der Zentriolen (falls vorhanden).

Postsynthetisches Stadium (G2). Die DNA-Replikation ist abgeschlossen. Jedes Chromosom enthält zwei doppelte DNA-Moleküle, die eine exakte Kopie des ursprünglichen DNA-Moleküls sind. Die DNA-Menge in einer Zelle im postsynthetischen Stadium wird durch das Symbol 4c angezeigt. Für die Zellteilung notwendige Stoffe werden synthetisiert. Am Ende der Interphase werden die Syntheseprozesse gestoppt.

Mitoseprozess

Prophase– erste Phase der Mitose. Chromosomen winden sich und werden im Lichtmikroskop in Form dünner Fäden sichtbar. Zentriolen (falls vorhanden) divergieren zu den Polen der Zelle. Am Ende der Prophase verschwinden die Nukleolen, die Kernmembran wird zerstört und die Chromosomen werden in das Zytoplasma freigesetzt.

In der Prophase nimmt das Volumen des Zellkerns zu und durch die Spiralisierung des Chromatins werden Chromosomen gebildet. Am Ende der Prophase ist klar, dass jedes Chromosom aus zwei Chromatiden besteht. Die Nukleolen und die Kernmembran lösen sich allmählich auf und die Chromosomen erscheinen zufällig im Zytoplasma der Zelle verteilt. Zentriolen divergieren zu den Polen der Zelle hin. Es entsteht eine Achromatin-Spaltungsspindel, deren Fäden teils von Pol zu Pol verlaufen, teils an den Zentromeren der Chromosomen befestigt sind. Der Inhalt des genetischen Materials in der Zelle bleibt unverändert (2n2хр).

Reis. 1. Schema der Mitose in Zwiebelwurzelzellen

Reis. 2. Schema der Mitose in Zwiebelwurzelzellen: 1- Interphase; 2,3 - Prophase; 4 - Metaphase; 5,6 - Anaphase; 7,8 - Telophase; 9 - Bildung von zwei Zellen

Reis. 3. Mitose in den Zellen der Zwiebelwurzelspitze: a - Interphase; b - Prophase; c – Metaphase; g - Anaphase; l, e – frühe und späte Telophasen

Metaphase. Der Beginn dieser Phase wird Prometaphase genannt. In der Prometaphase sind die Chromosomen eher zufällig im Zytoplasma angeordnet. Es entsteht ein mitotischer Apparat, der eine Spindel und Zentriolen oder andere Mikrotubuli-Organisationszentren umfasst. In Gegenwart von Zentriolen wird der Mitoseapparat als Astralapparat (bei mehrzelligen Tieren) und in Abwesenheit als Anastalapparat (bei höheren Pflanzen) bezeichnet. Die Spindel (Achromatin-Spindel) ist ein System von Tubulin-Mikrotubuli in einer sich teilenden Zelle, das für die Divergenz der Chromosomen sorgt. Die Spindel besteht aus zwei Arten von Filamenten: polaren (stützenden) und chromosomalen (ziehenden) Filamenten.

Nach der Bildung des Mitoseapparates beginnen sich die Chromosomen in die Äquatorialebene der Zelle zu bewegen; Diese Bewegung der Chromosomen wird Metakinese genannt.

In der Metaphase sind die Chromosomen maximal spiralisiert. Die Zentromere der Chromosomen liegen unabhängig voneinander in der Äquatorialebene der Zelle. Die Polfilamente der Spindel erstrecken sich von den Zellpolen zu den Chromosomen, und die Chromosomenfilamente erstrecken sich von den Zentromeren (Kinetochoren) zu den Polen. Die Ansammlung von Chromosomen in der Äquatorialebene der Zelle bildet die Metaphasenplatte.

Anaphase. Chromosomen werden in Chromatiden unterteilt. Von diesem Moment an wird jedes Chromatid zu einem unabhängigen Einzelchromatid-Chromosom, das auf einem DNA-Molekül basiert. Einzelchromatid-Chromosomen in Anaphase-Gruppen verteilen sich zu den Polen der Zelle. Wenn die Chromosomen divergieren, werden die chromosomalen Mikrotubuli verkürzt und die polaren Mikrotubuli verlängert. Dabei gleiten Polar- und Chromosomenfaden aneinander entlang.

Telophase. Die Spaltspindel wird zerstört. An den Zellpolen verlaufen die Chromosomen despiral und um sie herum bilden sich Kernmembranen. In der Zelle werden zwei Kerne gebildet, die genetisch mit dem ursprünglichen Kern identisch sind. Der DNA-Gehalt in Tochterkernen beträgt 2c.

Zytokinese. Bei der Zytokinese wird das Zytoplasma geteilt und die Membranen der Tochterzellen gebildet. Bei Tieren erfolgt die Zytokinese durch Zellligation. Bei Pflanzen läuft die Zytokinese anders ab: In der Äquatorialebene bilden sich Vesikel, die zu zwei parallelen Membranen verschmelzen.

An diesem Punkt endet die Mitose und die nächste Interphase beginnt.

Die Zellteilung ist der zentrale Punkt der Fortpflanzung.

Bei der Teilung entstehen aus einer Zelle zwei Zellen. Zelle basierend auf der Assimilation von organischem und anorganische Stoffe schafft etwas Ähnliches mit einer charakteristischen Struktur und Funktionen.

Bei der Zellteilung können zwei Hauptmomente beobachtet werden: Kernteilung – Mitose und zytoplasmatische Teilung – Zytokinese oder Zytotomie. Das Hauptaugenmerk der Genetiker liegt nach wie vor auf der Mitose, da der Zellkern aus chromosomentheoretischer Sicht als „Organ“ der Vererbung gilt.

Während des Mitoseprozesses kommt es zu:

1. Verdoppelung der Chromosomensubstanz;
2. Veränderungen im physikalischen Zustand und der chemischen Organisation der Chromosomen;
3. Divergenz der Tochter- bzw. Schwesterchromosomen zu den Polen der Zelle;
4. anschließende Teilung des Zytoplasmas und vollständige Wiederherstellung von zwei neuen Kernen in Schwesterzellen.

Somit ist der gesamte Lebenszyklus nuklearer Gene in der Mitose festgelegt: Vervielfältigung, Verteilung und Funktion; Als Ergebnis der Vollendung des Mitosezyklus erhalten die Schwesterzellen am Ende die gleiche „Vererbung“.

Bei der Teilung durchläuft der Zellkern fünf aufeinanderfolgende Stadien: Interphase, Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase; Einige Zytologen unterscheiden ein weiteres sechstes Stadium – die Prometaphase.

Zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zellteilungen befindet sich der Zellkern im Interphasenstadium. Während dieser Zeit weist der Zellkern während der Fixierung und Färbung eine Netzstruktur auf, die durch das Färben dünner Fäden entsteht, die in der nächsten Phase zu Chromosomen geformt werden. Obwohl Interphase anders genannt wird Phase eines ruhenden Kerns Am Körper selbst finden in diesem Zeitraum Stoffwechselvorgänge im Zellkern mit größter Aktivität statt.

Prophase ist die erste Phase der Vorbereitung des Zellkerns auf die Teilung. In der Prophase verwandelt sich die Netzstruktur des Zellkerns allmählich in chromosomale Stränge. Von der frühesten Prophase an kann man sie sogar im Lichtmikroskop beobachten Doppelnatur Chromosomen. Dies deutet darauf hin, dass im Zellkern in der frühen oder späten Interphase der wichtigste Prozess der Mitose stattfindet – die Verdoppelung oder Verdoppelung der Chromosomen, bei der jedes der mütterlichen Chromosomen ein ähnliches Chromosom bildet – ein Tochterchromosomen. Dadurch erscheint jedes Chromosom in Längsrichtung verdoppelt. Allerdings sind es diese Chromosomenhälften, die man nennt Schwesterchromatiden, divergieren nicht in der Prophase, da sie durch einen gemeinsamen Bereich – das Zentromer – zusammengehalten werden; die zentromere Region teilt sich später. In der Prophase durchlaufen die Chromosomen einen Prozess der Verdrehung entlang ihrer Achse, der zu ihrer Verkürzung und Verdickung führt. Es muss betont werden, dass in der Prophase jedes Chromosom in der Karyolymphe zufällig lokalisiert ist.

In tierischen Zellen kommt es sogar in der späten Telophase oder der sehr frühen Interphase zur Verdoppelung des Zentriols, woraufhin in der Prophase die Konvergenz der Tochterzentriolen zu den Polen und den Bildungen der Astrosphäre und der Spindel beginnt, die als neuer Apparat bezeichnet werden. Gleichzeitig lösen sich die Nukleolen auf. Ein wesentliches Zeichen für das Ende der Prophase ist die Auflösung der Kernmembran, wodurch die Chromosomen in der Gesamtmasse von Zytoplasma und Karyoplasma erscheinen, die nun Myxoplasma bilden. Damit endet die Prophase; Die Zelle tritt in die Metaphase ein.

IN In letzter Zeit Zwischen Prophase und Metaphase begannen Forscher, ein Zwischenstadium namens zu unterscheiden Prometaphase. Die Prometaphase ist durch die Auflösung und das Verschwinden der Kernmembran und die Bewegung der Chromosomen in Richtung der Äquatorialebene der Zelle gekennzeichnet. Doch zu diesem Zeitpunkt ist die Bildung der Achromatinspindel noch nicht abgeschlossen.

Metaphase bezeichnet das Stadium der Vervollständigung der Anordnung der Chromosomen am Äquator der Spindel. Die charakteristische Anordnung der Chromosomen in der Äquatorialebene wird Äquatorial- oder Metaphasenplatte genannt. Die Anordnung der Chromosomen zueinander ist zufällig. In der Metaphase werden Anzahl und Form der Chromosomen deutlich sichtbar, insbesondere wenn man die Äquatorplatte von den Polen der Zellteilung aus untersucht. Die Achromatinspindel ist vollständig ausgebildet: Die Spindelfilamente haben eine dichtere Konsistenz als der Rest des Zytoplasmas und sind an der zentromeren Region des Chromosoms befestigt. Das Zytoplasma der Zelle weist in diesem Zeitraum die niedrigste Viskosität auf.

Anaphase Dies wird als nächste Phase der Mitose bezeichnet, in der sich die Chromatiden teilen, die nun als Schwester- oder Tochterchromosomen bezeichnet werden können, und zu den Polen divergieren. In diesem Fall stoßen sich zunächst die zentromeren Regionen gegenseitig ab und dann divergieren die Chromosomen selbst zu den Polen. Es muss gesagt werden, dass die Divergenz der Chromosomen in der Anaphase gleichzeitig beginnt – „wie auf Befehl“ – und sehr schnell endet.

Während der Telophase despiralieren die Tochterchromosomen und verlieren ihre scheinbare Individualität. Es entstehen die Kernhülle und der Kern selbst. Der Zellkern wird in umgekehrter Reihenfolge wie in der Prophase rekonstruiert. Am Ende werden auch die Nukleolen (oder Nukleolen) wiederhergestellt, und zwar in der gleichen Menge, wie sie in den Ausgangskernen vorhanden waren. Die Anzahl der Nukleolen ist für jeden Zelltyp charakteristisch.

Gleichzeitig beginnt die symmetrische Teilung des Zellkörpers. Die Kerne der Tochterzellen treten in den Interphase-Zustand ein.

Die obige Abbildung zeigt ein Diagramm der Zytokinese in tierischen und pflanzlichen Zellen. In einer tierischen Zelle erfolgt die Teilung durch Durchtrennung des Zytoplasmas der Mutterzelle. In einer Pflanzenzelle erfolgt die Bildung eines Zellseptums mit Bereichen von Spindelplaques, die in der Äquatorebene eine Trennwand bilden, die als Phragmoplast bezeichnet wird. Damit ist der Mitosezyklus beendet. Ihre Dauer hängt offenbar von der Gewebeart, dem physiologischen Zustand des Körpers, äußeren Faktoren (Temperatur, Lichtverhältnisse) ab und beträgt nach Angaben verschiedener Autoren variabel.

Sowohl intern als auch externe Faktoren Umgebungen, die auf das Wachstum des Organismus und seinen Funktionszustand einwirken, beeinflussen die Dauer der Zellteilung und ihre einzelnen Phasen. Da der Zellkern eine große Rolle bei den Stoffwechselprozessen der Zelle spielt, liegt die Annahme nahe, dass die Dauer der mitotischen Phasen je nach Funktionszustand des Organgewebes variieren kann. Beispielsweise wurde festgestellt, dass die mitotische Aktivität verschiedener Gewebe im Ruhe- und Schlafzustand von Tieren viel höher ist als im Wachzustand. Bei einer Reihe von Tieren nimmt die Häufigkeit der Zellteilungen im Licht ab und im Dunkeln zu. Es wird auch angenommen, dass Hormone die mitotische Aktivität der Zelle beeinflussen.

Die Gründe, die die Teilungsbereitschaft einer Zelle bestimmen, sind noch unklar. Es gibt mehrere Gründe, mehrere Gründe vorzuschlagen:

1. Verdoppelung der Masse des zellulären Protoplasmas, der Chromosomen und anderer Organellen, wodurch die Kern-Plasma-Beziehungen gestört werden; Um sich zu teilen, muss eine Zelle ein bestimmtes Gewicht und Volumen erreichen, das für die Zellen eines bestimmten Gewebes charakteristisch ist;
2. Chromosomenverdoppelung;
3. Sekretion spezieller Substanzen durch Chromosomen und andere Zellorganellen, die die Zellteilung anregen.

Der Mechanismus der Chromosomendivergenz zu den Polen in der Anaphase der Mitose bleibt ebenfalls unklar. Eine aktive Rolle in diesem Prozess scheinen Spindelfilamente zu spielen, bei denen es sich um Proteinfilamente handelt, die durch Zentriolen und Zentromere organisiert und ausgerichtet sind.

Die Art der Mitose variiert, wie bereits erwähnt, je nach Art und Funktionszustand des Gewebes. Zellen verschiedener Gewebe sind gekennzeichnet durch Verschiedene Arten Mitosen. Bei der beschriebenen Art der Mitose erfolgt die Zellteilung gleichmäßig und symmetrisch. Aufgrund der symmetrischen Mitose sind Schwesterzellen sowohl hinsichtlich der Kerngene als auch des Zytoplasmas erblich gleichwertig. Neben der symmetrischen gibt es jedoch auch andere Arten der Mitose, nämlich: asymmetrische Mitose, Mitose mit verzögerter Zytokinese, Teilung mehrkerniger Zellen (Synzytienteilung), Amitose, Endomitose, Endoreproduktion und Polytenie.

Bei der asymmetrischen Mitose sind die Schwesterzellen ungleich in Größe, Menge an Zytoplasma und auch in Bezug auf ihr zukünftiges Schicksal. Ein Beispiel hierfür ist die ungleiche Größe der Schwesterzellen (Tochterzellen) des Neuroblasten der Heuschrecke, tierischer Eier während der Reifung und während der Spiralfragmentierung; wenn es zur Kernspaltung kommt Pollenkörner Eine der Tochterzellen kann sich weiter teilen, die andere nicht usw.

Die Mitose mit verzögerter Zytokinese ist dadurch gekennzeichnet, dass sich der Zellkern mehrfach teilt und erst dann der Zellkörper. Durch diese Teilung entstehen mehrkernige Zellen wie das Synzytium. Ein Beispiel hierfür ist die Bildung von Endospermzellen und die Bildung von Sporen.

Amitose sogenannte direkte Kernspaltung ohne Bildung von Spaltfiguren. In diesem Fall erfolgt die Teilung des Kerns durch „Schnürung“ in zwei Teile; manchmal werden aus einem Kern mehrere Kerne gleichzeitig gebildet (Fragmentierung). Amitose kommt ständig in den Zellen einer Reihe spezialisierter und pathologischer Gewebe vor, beispielsweise in Krebstumoren. Es kann unter dem Einfluss verschiedener schädlicher Stoffe (ionisierende Strahlung und hohe Temperaturen) beobachtet werden.

Endomitose So bezeichnet man den Prozess, bei dem sich die Kernspaltung verdoppelt. In diesem Fall vermehren sich die Chromosomen wie üblich in der Interphase, ihre anschließende Divergenz erfolgt jedoch innerhalb des Kerns unter Erhalt der Kernhülle und ohne Bildung einer Achromatinspindel. In einigen Fällen divergieren die Chromosomen nicht zu den Polen, obwohl sich die Kernmembran auflöst, wodurch sich die Anzahl der Chromosomen in der Zelle sogar um ein Vielfaches vervielfacht. Endomitose tritt in Zellen verschiedener Gewebe von Pflanzen und Tieren auf. Beispielsweise zeigte A.A. Prokofieva-Belgovskaya, dass durch Endomitose in den Zellen spezialisierter Gewebe: in der Unterhaut des Zyklopen, im Fettkörper, im Peritonealepithel und in anderen Geweben des Stutfohlens (Stenobothrus) der Chromosomensatz um das Zehnfache zunehmen kann . Damit verbunden ist eine Zunahme der Chromosomenzahl Funktionsmerkmale differenziertes Gewebe.

Während der Polytenie vervielfacht sich die Anzahl der Chromosomenstränge: Nach der Verdoppelung über die gesamte Länge divergieren sie nicht und bleiben nebeneinander. Dabei vervielfacht sich die Anzahl der Chromosomenfäden innerhalb eines Chromosoms, wodurch der Durchmesser der Chromosomen merklich zunimmt. Die Anzahl solch dünner Fäden in einem Polytän-Chromosom kann 1000-2000 erreichen. Dabei entstehen sogenannte Riesenchromosomen. Bei Polythenie fallen alle Phasen des Mitosezyklus aus, mit Ausnahme der Hauptphase – der Reproduktion der Primärstränge des Chromosoms. Das Phänomen der Polytenie wird in den Zellen einer Reihe differenzierter Gewebe beobachtet, beispielsweise im Gewebe der Speicheldrüsen von Dipteren, in den Zellen einiger Pflanzen und Protozoen.

Manchmal kommt es zu einer Verdoppelung eines oder mehrerer Chromosomen ohne Kernumwandlungen – dieses Phänomen nennt man Endoreproduktion.

Daher sind alle Phasen der Zellmitose, Komponenten, nur für einen typischen Prozess obligatorisch.

In einigen Fällen, vor allem in differenzierten Geweben, unterliegt der Mitosezyklus Veränderungen. Die Zellen solcher Gewebe haben die Fähigkeit verloren, den gesamten Organismus zu reproduzieren, und die Stoffwechselaktivität ihres Zellkerns ist an die Funktion des vergesellschafteten Gewebes angepasst.

Embryonal- und Meristemzellen, die die Funktion der Fortpflanzung des gesamten Organismus nicht verloren haben und zu undifferenzierten Geweben gehören, behalten den vollständigen Mitosezyklus bei, auf dem die asexuelle und vegetative Fortpflanzung basiert.

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Es handelt sich um einen kontinuierlichen Prozess, bei dem jede Phase unmerklich in die nächste übergeht. Es gibt vier Stadien der Mitose: Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase (Abb. 1). Bei der Untersuchung der Mitose liegt das Hauptaugenmerk auf dem Verhalten der Chromosomen.

Prophase . Zu Beginn des ersten Stadiums der Mitose – der Prophase – behalten die Zellen das gleiche Aussehen wie in der Interphase, nur der Zellkern nimmt merklich an Größe zu und Chromosomen erscheinen darin. In dieser Phase ist klar, dass jedes Chromosom aus zwei spiralförmig gegeneinander verdrehten Chromatiden besteht. Durch den Prozess der inneren Spiralisierung verkürzen und verdicken sich Chromatiden. Es entsteht ein schwach gefärbter und weniger verdichteter Bereich des Chromosoms – das Zentromer, das zwei Chromatiden verbindet und sich an einer genau definierten Stelle auf jedem Chromosom befindet.

Während der Prophase zerfallen die Nukleolen allmählich: Auch die Kernmembran wird zerstört und die Chromosomen gelangen ins Zytoplasma. In der späten Prophase (Prometaphase) wird der Mitoseapparat der Zelle intensiv ausgebildet. Zu diesem Zeitpunkt teilt sich das Zentriol und die Tochterzentriolen verteilen sich auf die gegenüberliegenden Enden der Zelle. Von jedem Zentriol erstrecken sich dünne strahlenförmige Filamente; Zwischen den Zentriolen bilden sich Spindelfilamente. Es gibt zwei Arten von Filamenten: spindelziehende Filamente, die an den Zentromeren der Chromosomen befestigt sind, und Stützfilamente, die die Pole der Zelle verbinden.

Wenn die Chromosomenkontraktion ihr maximales Ausmaß erreicht, verwandeln sie sich in kurze stäbchenförmige Körper und werden zur Äquatorialebene der Zelle gerichtet.

Metaphase . In der Metaphase liegen die Chromosomen vollständig in der Äquatorialebene der Zelle und bilden die sogenannte Metaphase oder Äquatorplatte. Das Zentromer jedes Chromosoms, das beide Chromatiden zusammenhält, liegt genau im Äquator der Zelle, und die Arme der Chromosomen erstrecken sich mehr oder weniger parallel zu den Spindelfäden.

In der Metaphase werden Form und Struktur jedes Chromosoms deutlich sichtbar, die Bildung des Mitoseapparats endet und die Befestigung der Zugfäden an den Zentromeren erfolgt. Am Ende der Metaphase kommt es zur gleichzeitigen Teilung aller Chromosomen einer bestimmten Zelle (und die Chromatiden verwandeln sich in zwei völlig getrennte Tochterchromosomen).

Anaphase. Unmittelbar nach der Zentromerteilung stoßen sich die Chromatiden gegenseitig ab und bewegen sich in Richtung entgegengesetzter Pole der Zelle. Alle Chromatiden beginnen gleichzeitig, sich in Richtung der Pole zu bewegen. Zentromere spielen eine wichtige Rolle bei der gerichteten Bewegung von Chromatiden. In der Anaphase werden die Chromatiden Schwesterchromosomen genannt.

Die Bewegung der Schwesterchromosomen in der Anaphase erfolgt durch das Zusammenspiel zweier Prozesse: Kontraktion der Zugfäden und Verlängerung der Stützfäden der Mitosespindel.

Telophase. Zu Beginn der Telophase endet die Bewegung der Schwesterchromosomen und sie konzentrieren sich in Form kompakter Gebilde und Klumpen an den Zellpolen. Chromosomen despirieren und verlieren ihre scheinbare Individualität. Um jeden Tochterkern bildet sich eine Kernhülle; Die Nukleolen werden in der gleichen Menge wiederhergestellt, wie sie in der Mutterzelle vorhanden waren. Damit ist die Kernteilung (Karyokinese) und die Bildung einer Zellmembran abgeschlossen. Gleichzeitig mit der Bildung von Tochterkernen in der Telophase erfolgt die Teilung des gesamten Inhalts der ursprünglichen Mutterzelle bzw. die Zytokinese.

Wenn sich eine Zelle teilt, entsteht auf ihrer Oberfläche in der Nähe des Äquators eine Verengung oder Furche. Es vertieft sich allmählich und teilt das Zytoplasma in

zwei Tochterzellen, von denen jede einen Zellkern hat.

Während des Mitoseprozesses entstehen aus einer Mutterzelle zwei Tochterzellen, die denselben Chromosomensatz wie die ursprüngliche Zelle enthalten.

Abbildung 1. Mitosediagramm

Biologische Bedeutung der Mitose . Die wichtigste biologische Bedeutung der Mitose ist die genaue Verteilung der Chromosomen zwischen zwei Tochterzellen. Der regelmäßige und geordnete Mitoseprozess gewährleistet die Übertragung genetischer Informationen auf jeden Tochterkern. Dadurch enthält jede Tochterzelle genetische Informationen über alle Eigenschaften des Organismus.

Meiose ist eine besondere Teilung des Zellkerns, die mit der Bildung einer Tetrade endet, d.h. vier Zellen mit einem haploiden Chromosomensatz. Geschlechtszellen teilen sich durch Meiose.

Die Meiose besteht aus zwei Zellteilungen, bei denen die Anzahl der Chromosomen halbiert wird, sodass die Gameten halb so viele Chromosomen erhalten wie die übrigen Körperzellen. Wenn sich bei der Befruchtung zwei Gameten vereinigen, wird die normale Chromosomenzahl wiederhergestellt. Der Rückgang der Chromosomenzahl während der Meiose erfolgt nicht zufällig, sondern ganz natürlich: Die Mitglieder jedes Chromosomenpaares verteilen sich auf verschiedene Tochterzellen. Infolgedessen enthält jeder Gamet ein Chromosom von jedem Paar. Dies wird durch die paarweise Verbindung ähnlicher oder homologer Chromosomen (sie sind in Größe und Form identisch und enthalten ähnliche Gene) und die anschließende Divergenz der Mitglieder des Paares erreicht, die jeweils zu einem der Pole gehen. Bei der Konvergenz homologer Chromosomen kann es zum Crossing-over kommen, d.h. gegenseitiger Austausch von Genen zwischen homologen Chromosomen, was den Grad der kombinativen Variabilität erhöht.

Bei der Meiose laufen eine Reihe von Prozessen ab, die für die Vererbung von Merkmalen wichtig sind: 1) Reduktion – Halbierung der Chromosomenzahl in Zellen; 2) Konjugation homologer Chromosomen; 3) überqueren; 4) zufällige Divergenz von Chromosomen in Zellen.

Die Meiose besteht aus zwei aufeinanderfolgenden Abschnitten: Der erste, der zur Bildung eines Zellkerns mit einem haploiden Chromosomensatz führt, wird Reduktion genannt; die zweite Teilung heißt gleichungsmäßig und verläuft als Mitose. In jedem von ihnen werden Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase unterschieden (Abb. 2). Die Phasen der ersten Teilung werden üblicherweise mit der Zahl Ι bezeichnet, die zweite mit P. Zwischen der Teilung Ι und P befindet sich die Zelle in einem Zustand der Interkinese (lateinisch inter – zwischen + gr. kinesis – Bewegung). Im Gegensatz zur Interphase wird bei der Interkinese die DNA nicht repliziert und das Chromosomenmaterial nicht verdoppelt.

Abbildung 2. Meiose-Diagramm

Reduktionsabteilung

Prophase I

Die Phase der Meiose, in der komplexe Strukturumwandlungen des Chromosomenmaterials stattfinden. Es ist länger und besteht aus mehreren aufeinanderfolgenden Phasen, von denen jede ihre eigenen charakteristischen Eigenschaften hat:

– Leptoten – Stadium des Leptonems (Verbindung von Fäden). Einzelne Stränge – Chromosomen – werden monovalent genannt. Chromosomen in der Meiose sind länger und dünner als Chromosomen im frühesten Stadium der Mitose;

– Zygotän – Stadium des Zygonemas (Verbindung von Fäden). Es kommt zu einer Konjugation oder Synapse (paarweise Verbindung) homologer Chromosomen, und dieser Prozess findet nicht nur zwischen homologen Chromosomen statt, sondern auch zwischen genau entsprechenden einzelnen Punkten von Homologen. Durch die Konjugation entstehen Bivalente (paarweise verbundene Komplexe homologer Chromosomen), deren Anzahl dem haploiden Chromosomensatz entspricht.

Die Synapse erfolgt an den Enden der Chromosomen, sodass die Positionen homologer Gene auf dem einen oder anderen Chromosom übereinstimmen. Da die Chromosomen verdoppelt sind, gibt es im Bivalent vier Chromatiden, von denen sich letztendlich jedes als Chromosom herausstellt.

– Pachyten – Stadium des Pacynems (dicke Filamente). Die Abmessungen von Kern und Nukleolus nehmen zu, die Bivalente verkürzen und verdicken sich. Die Verbindung von Homologen wird so eng, dass es schwierig ist, zwei getrennte Chromosomen zu unterscheiden. In diesem Stadium kommt es zum Crossing-over oder Crossover von Chromosomen;

– Diplotän – Stadium des Diplonema (Doppelstränge) oder Stadium der vier Chromatiden. Jedes der homologen Chromosomen des Bivalents ist in zwei Chromatiden gespalten, sodass das Bivalent vier Chromatiden enthält. Obwohl sich die Tetraden der Chromatiden an manchen Stellen voneinander entfernen, stehen sie an anderen Stellen in engem Kontakt. In diesem Fall bilden die Chromatiden verschiedener Chromosomen X-förmige Figuren, sogenannte Chiasmata. Das Vorhandensein eines Chiasma hält die Monovalente zusammen.

Gleichzeitig mit der fortschreitenden Verkürzung und damit Verdickung der bivalenten Chromosomen kommt es zu deren gegenseitiger Abstoßung – Divergenz. Der Zusammenhang bleibt nur in der Diskussionsebene – in den Chiasmen – erhalten. Der Austausch homologer Chromatidenbereiche ist abgeschlossen;

– Die Diakinese ist durch eine maximale Verkürzung der Diplotän-Chromosomen gekennzeichnet. Bivalente homologer Chromosomen erstrecken sich bis zur Peripherie des Zellkerns und sind daher leicht zu zählen. Die Kernhüllenfragmente und die Nukleolen verschwinden. Damit ist Prophase 1 abgeschlossen.

Metaphase I

– beginnt in dem Moment, in dem die Kernmembran verschwindet. Die Bildung der mitotischen Spindel ist abgeschlossen, die Bivalente befinden sich im Zytoplasma in der Äquatorialebene. Chromosomenzentromere heften sich an die mitotische Spindel, teilen sich jedoch nicht.

Anaphase I

- gekennzeichnet durch die vollständige Auflösung der Beziehung zwischen homologen Chromosomen, deren Abstoßung voneinander und Divergenz zu verschiedenen Polen.

Beachten Sie, dass während der Mitose Einzelchromatid-Chromosomen zu den Polen divergierten, die jeweils aus zwei Chromatiden bestehen.

Daher findet während der Anaphase eine Reduktion statt – die Erhaltung der Chromosomenzahl.

Telophase I

– Es ist sehr kurzlebig und kaum von der vorherigen Phase getrennt. In der Telophase 1 werden zwei Tochterkerne gebildet.

Interkinese

Dies ist ein kurzer Ruhezustand zwischen 1 und 2 Divisionen. Chromosomen sind schwach despiralisiert, eine DNA-Replikation findet nicht statt, da jedes Chromosom bereits aus zwei Chromatiden besteht. Nach der Interkinesis beginnt die zweite Division.

Die Dreiteilung erfolgt in beiden Tochterzellen auf die gleiche Weise wie bei der Mitose.

Prophase P

In den Zellkernen sind Chromosomen deutlich sichtbar, die jeweils aus zwei durch ein Zentromer verbundenen Chromatiden bestehen. Sie sehen aus wie ziemlich dünne Fäden, die sich entlang der Peripherie des Kerns befinden. Am Ende der Prophase P zerfällt die Kernhülle.

Metaphase P

In jeder Zelle ist die Bildung der Teilungsspindel abgeschlossen. Chromosomen befinden sich entlang des Äquators. Die Spindelstränge sind an den Zentromeren der Chromosomen befestigt.

Anaphase P

Zentromere teilen sich und Chromatiden bewegen sich normalerweise schnell zu entgegengesetzten Polen der Zelle.

Telophase P

Schwesterchromosomen werden an den Zellpolen konzentriert und despiralisiert. Der Zellkern und die Zellmembran werden gebildet. Die Meiose endet mit der Bildung von vier Zellen mit einem haploiden Chromosomensatz.

Biologische Bedeutung der Meiose

Ebenso wie die Mitose sorgt die Meiose für die präzise Verteilung des genetischen Materials in die Tochterzellen. Im Gegensatz zur Mitose ist die Meiose jedoch ein Mittel zur Erhöhung des Niveaus der kombinatorischen Variabilität, was aus zwei Gründen erklärt wird: 1) In Zellen kommt es zu einer freien, zufälligen Kombination von Chromosomen. 2) Crossing-over, was zur Entstehung neuer Genkombinationen innerhalb der Chromosomen führt.

In jeder nachfolgenden Generation sich teilender Zellen werden aus den oben genannten Gründen neue Genkombinationen in Gameten gebildet, und wenn sich Tiere vermehren, werden in ihren Nachkommen neue Genkombinationen der Eltern gebildet. Dies eröffnet jedes Mal neue Möglichkeiten für die Selektion und die Schaffung genetisch unterschiedlicher Formen, die es einer Gruppe von Tieren ermöglichen, unter unterschiedlichen Umweltbedingungen zu existieren.

Somit erweist sich die Meiose als Mittel zur genetischen Anpassung, die die Existenzsicherheit von Individuen über Generationen hinweg erhöht.