Inhalt
- Haploide Zellen und diploide Zellen
- Meiose vs. Mitose: Die Ähnlichkeiten
- Die Phasen der eukaryotischen Zellteilung
- Grundlegender Unterschied: Mitose vs. Meiose
- Meiose ist an der sexuellen Fortpflanzung beteiligt
- Crossing Over (Rekombination)
- Unabhängiges Sortiment
- Mitose hilft bei Zellumsatz und Wachstum
Eukaryontische Zellen, die alle Zellen sind, die nicht zu den prokaryontischen Organismen in den Domänen der Bakterien und Archaeen gehören, machen Kopien von sich selbst, indem sie ihr genetisches Material replizieren und dann von innen nach außen in zwei teilen.
Dies ist jedoch anders als die einfache Aufteilung von Zellinhalten genannt Zellteilung in Prokaryoten gesehen. Es kommt in einer von zwei Formen: Mitose und Meiose.
Haploide Zellen und diploide Zellen
Mitose ist der einfachere dieser beiden verwandten Zellteilungsprozesse und ähnelt der binären Spaltung darin, dass es sich um eine Mitose handelt Single Teilung, die zur Bildung von führt zwei genetisch identisch Tochterzellen mit dem gleichen diploid Anzahl der Chromosomen als Elternzelle (46 beim Menschen).
Meiose umfasst jedoch zwei aufeinanderfolgende Abteilungen, ergebend vier Tochterzellen mit a haploide Chromosomenzahl (23 beim Menschen); Diese Tochterzellen sind genetisch verschieden von der Elternzelle und voneinander.
Meiose vs. Mitose: Die Ähnlichkeiten
Sowohl Mitose als auch Meiose beginnen mit einer diploiden Elternzelle, die sich in Tochterzellen aufspaltet. Die diploide Nummer ergibt sich aus der Tatsache, dass jede Zelle eine Kopie jedes Chromosoms (Nummer eins bis 22 beim Menschen plus ein Geschlechtschromosom) von der Mutter des Organismus und eine vom Vater enthält. Diese Kopien der einzelnen Chromosomen sind bekannt als homologe Chromosomen und sind nur im Bereich der sexuellen Fortpflanzung zu finden.
Da die Zelle ihre Chromosomen zu einem früheren Zeitpunkt im Zellzyklus repliziert hat, umfasst das genetische Material zu Beginn der Mitose oder Meiose 92 einzelne Chromatiden, die in identischen Paaren angeordnet sind Schwesterchromatiden verbunden an einer Struktur namens a Centromere zu schaffen ein dupliziertes Chromosom.
Darüber hinaus können beide Prozesse in vier Teilschritte oder Phasen unterteilt werden: Prophase, Metaphase, Anaphase und telophaseNach einer Runde dieses Schemas ist die Mitose zu Ende, und die Meiose dauert eine Sekunde.
Die Phasen der eukaryotischen Zellteilung
Die wesentlichen Merkmale der jeweiligen Phasen sowohl der Mitose als auch der Meiose beim Menschen sind:
Nach dieser Trennung des Kerns und seines Inhalts, ZytokineseDie Aufteilung der gesamten Elternzelle folgt in kurzer Reihenfolge.
Da die Meiose zwei Runden umfasst, werden diese ordentlich als Meiose I und Meiose II bezeichnet. Meiose I umfasst also Prophase I, Metaphase I usw. und entsprechend für Meiose II. Während der Prophase I und der Metaphase I der Meiose treten Ereignisse auf, die die genetische Vielfalt der Nachkommen sicherstellen. Diese nennt man überqueren (oder Rekombination) und unabhängiges Sortiment beziehungsweise.
Grundlegender Unterschied: Mitose vs. Meiose
Mitose ist der Prozess, durch den die Zellen eines Organismus kontinuierlich nachgefüllt werden, nachdem sie infolge eines physischen Traumas von außen oder der natürlichen Alterung von innen gestorben sind. Es tritt daher in jeder eukaryotischen Zelle auf, obwohl die Umsatzraten zwischen den Gewebetypen deutlich variieren (z. B. sind der Umsatz von Muskelzellen und Hautzellen typischerweise sehr hoch, während der Umsatz von Herzzellen nicht hoch ist).
Meiose tritt dagegen nur in spezialisierten Drüsen auf, die als Gonaden (Hoden bei Männern, Eierstöcke bei Frauen).
Wie bereits erwähnt, besteht die Mitose aus einer Runde von Phasen, in denen zwei Tochterzellen entstehen, während die Meiose aus zwei Phasen besteht und vier Tochterzellen entstehen. Es ist hilfreich, diese Schemata zu organisieren, wenn Sie dies berücksichtigen Meiose II ist einfach eine mitotische Unterteilung. Außerdem beinhaltet keine Phase der Meiose die Replikation von neuem genetischem Material. Die DNA-Replikation ist ein Ergebnis der Rekombination von Ein-Zwei-Stempel und eines unabhängigen Sortiments.
Meiose ist an der sexuellen Fortpflanzung beteiligt
Die Tochterzellen, die durch Meiose entstehen, heißen Gameten. Männer produzieren Gameten, sogenannte Spermien (Spermatozyten), während Frauen Gameten produzieren, die als Eizellen (Oozyten) bekannt sind. Menschliche Männer haben ein X-Geschlechtschromosom und ein Y-Geschlechtschromosom, daher enthalten Spermien entweder ein einzelnes X- oder ein einzelnes Y-Chromosom. Menschliche Frauen haben zwei X-Chromosomen und daher haben alle ihre Eizellen ein einziges X-Chromosom.
Am Ende ist jede Tochterzelle der Meiose genetisch "halbidentisch" mit ihrer Mutter, unabhängig vom Ergebnis, unterscheidet sich jedoch nicht nur von der Mutterzelle, sondern auch von anderen Tochterzellen.
Crossing Over (Rekombination)
In Prophase I kondensieren nicht nur die Chromosomen, sondern es bilden sich nebeneinander homologe Chromosomen Tetraden, oder zweiwertig. Ein einzelnes Bivalent enthält somit die Schwesterchromatiden eines gegebenen markierten Chromosoms (1, 2, 3 usw. bis zu 22) zusammen mit denen seines homologen Chromosoms.
Beim Crossover werden DNA-Längen zwischen benachbarten Nicht-Schwester-Chromatiden in der Mitte des Bivalenten ausgetauscht. Bei diesem Vorgang treten zwar Fehler auf, diese sind jedoch recht selten. Das Ergebnis sind Chromosomen, die den Originalen sehr ähnlich sind, sich jedoch in ihrer DNA-Zusammensetzung deutlich unterscheiden.
Unabhängiges Sortiment
In der Metaphase I der Meiose reihen sich die Tetraden entlang der MetaphasenplatteAber ob sich der weibliche Beitrag zur Tetrade auf einer bestimmten Seite der Metaphasenplatte abwickelt oder ob sich der männliche Beitrag stattdessen an seiner Stelle abwickelt, ist eine reine Zufallsfrage.
Wenn der Mensch nur ein Chromosom hätte, würde ein Gamet entweder mit dem Derivat des weiblichen Homologen oder dem Derivat des männlichen Homologen (beide wurden wahrscheinlich durch Überkreuzen modifiziert) aufwachsen. Es gibt also zwei mögliche Kombinationen von Chromosomen in einem bestimmten Gameten.
Wenn der Mensch zwei Chromosomen hätte, wäre die Anzahl der möglichen Gameten vier. Da haben die Menschen 23 Chromosomenkann eine gegebene Zelle allein aufgrund einer unabhängigen Zusammenstellung in Meiose 1 zu 223 = fast 8,4 Millionen verschiedenen Gameten führen.
Mitose hilft bei Zellumsatz und Wachstum
Während Meiose der Motor der genetischen Vielfalt bei der eukaryotischen Reproduktion ist, ist Mitose die Kraft, die das tägliche, momentane Überleben und Wachstum ermöglicht. Der menschliche Körper enthält Billionen von somatische Zellen (dh Zellen außerhalb der Gonaden, die keine Meiose erleiden können), die in der Lage sein müssen, durch verschiedene Reparaturmechanismen auf sich ändernde Umgebungsbedingungen zu reagieren.
Ohne eine Mitose, die dem Körper neue Zellen zum Arbeiten gibt, wäre dies alles umstritten.
Die Mitose entwickelt sich im ganzen Körper mit sehr unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Im Gehirn beispielsweise teilen sich erwachsene Zellen fast nie. Andererseits "drehen" sich die Epithelzellen auf der Oberfläche der Haut typischerweise alle paar Tage um.
Wenn sich die Zellen teilen, kann es dann sein unterscheiden als Ergebnis spezifischer intrazellulärer Signale in spezialisiertere Zellen zerlegt werden, oder es kann sich weiterhin auf eine Weise teilen, die seine ursprüngliche Zusammensetzung beibehält, aber die Fähigkeit zur Differenzierung auf Befehl. Im Knochenmark beispielsweise führt die Stammzellmitose zu Tochterzellen, die sich zu roten Blutkörperchen, weißen Blutkörperchen und anderen Arten von Blutkörperchen entwickeln können.
Die "differenzierbaren", aber noch nicht spezialisierten Zellen sind bekannt als Stammzellenund sie sind für die medizinische Forschung von entscheidender Bedeutung, da Wissenschaftler weiterhin neue Techniken entdecken, mit denen Zellen in spezifisch bestimmte Gewebe zerlegt werden können, anstatt auf ihrem "natürlichen" Weg zu verharren.
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