Zellteilung

Die Zellteilung, auch als Zytokinese bezeichnet, stellt einen essentiellen biologischen Prozess dar, der die Grundlage allen Lebens bildet. Während die Verteilung der genetischen Information in Tochterzellen durch die Zellkernteilung (Mitose und Meiose) geregelt wird, gewährleistet die Zytokinese die gleichmäßige Aufteilung des Zellplasmas und der Zellorganellen zwischen den Tochterzellen.

Was ist Zellteilung (Zytokinese)?

Die Zytokinese ist der finale Schritt im Zellzyklus, der direkt nach der Mitose oder Meiose erfolgt. Sie sorgt dafür, dass die Zelle tatsächlich in zwei neue, eigenständige Zellen geteilt wird. Dies geschieht durch die Teilung des Zytoplasmas und der Zellmembran.

Ablauf der Zytokinese

1. Vorbereitung: Die Zytokinese beginnt in der späten Telophase der Mitose oder Meiose. Die Zelle bereitet sich darauf vor, ihre Inhalte gleichmäßig auf die beiden entstehenden Tochterzellen zu verteilen.
2. Aktin- und Myosinring: In tierischen Zellen bildet sich ein kontraktiler Ring aus Aktin- und Myosinfilamenten an der Zellmembran, der die Zelle in zwei Teile einschnürt.
3. Bildung der Zellmembran: Die Zellmembran wird durch die Kontraktion des Rings zunehmend eingeschnürt, bis die Zelle in zwei Tochterzellen geteilt wird. In pflanzlichen Zellen wird eine Zellplatte gebildet, die schließlich zur neuen Zellwand wird.
4. Abschluss: Die vollständige Trennung der Zellmembran und die Entstehung zweier neuer, separater Zellen markiert das Ende der Zytokinese.

Phasen der Interphase und Chromosomenzahl

Der Zellzyklus besteht aus der Mitose und der Interphase. Die Interphase lässt sich in drei Phasen unterteilen:

1. G1-Phase (Gap 1): Nach der Zytokinese treten die Tochterzellen in die G1-Phase ein. In dieser Phase wachsen die Zellen und synthetisieren Proteine. Jede Tochterzelle hat in dieser Phase 46 Chromosomen, wobei jedes Chromosom aus einem Chromatid besteht. 
2. S-Phase (Synthese): In der S-Phase wird die DNA repliziert. Dadurch besteht jedes Chromosom am Ende der S-Phase aus zwei Chromatiden, die als Schwesterchromatiden bezeichnet werden. Die Anzahl der Chromosomen bleibt bei 46, aber die Anzahl der Chromatiden verdoppelt sich auf 92.
3. G2-Phase (Gap 2): Die Zellen bereiten sich auf die Mitose vor. Sie überprüfen die DNA-Replikation auf Fehler und beginnen mit der Synthese der Proteine, die für die Zellteilung notwendig sind. Die Zellen haben in dieser Phase weiterhin 46 Chromosomen und jedes Chromosom besteht aus zwei Chromatiden. 

G0-Phase

Einige Zellen treten nach der G1-Phase in eine Ruhephase, die G0-Phase, ein. Diese Zellen teilen sich nicht mehr und erfüllen spezifische Funktionen im Gewebe. Nervenzellen und Muskelzellen sind Beispiele für Zellen, die sich in der G0-Phase befinden. Diese Phase kann temporär oder permanent sein, abhängig vom Zelltyp und den Signalen, die die Zelle empfängt.

Zellteilung bei verschiedenen Organismen

• Tierische Zellen: Die Zytokinese erfolgt bei tierischen Zellen durch die Bildung eines kontraktilen Rings, der die Zellmembran von außen nach innen einschnürt.
• Pflanzliche Zellen: Da pflanzliche Zellen eine feste Zellwand haben, bildet sich während der Zytokinese eine Zellplatte in der Mitte der Zelle, die sich nach außen ausdehnt, bis sie die Zellwand erreicht und die Zelle teilt.
• Bakterien: Bei Bakterien erfolgt die Zellteilung durch einen Prozess namens Binärfission, bei dem die Zelle nach der DNA-Replikation einfach in zwei Hälften geteilt wird.

Zellteilung im Embryo

Die Zytokinese spielt eine kritische Rolle in der Embryonalentwicklung, da sie die schnelle Vermehrung und Spezialisierung der Zellen ermöglicht. Durch wiederholte Zellteilungen entsteht aus einer einzigen befruchteten Eizelle ein vielzelliger Organismus.

Zellteilung und Krebs

Unkontrollierte Zellteilung ist ein Kennzeichen von Krebs. Wenn die Regulation der Zytokinese gestört ist, kann dies zur Bildung von Tumoren führen. Krebszellen durchlaufen häufig unkontrollierte Zellteilungen, was die Tumorbildung und das Wachstum fördert.

Asymmetrische Zellteilung

In einigen Fällen, wie bei Stammzellen, erfolgt eine asymmetrische Zellteilung, bei der eine Tochterzelle als Stammzelle erhalten bleibt, während die andere sich differenziert. Diese Art der Teilung ist entscheidend für die Gewebereparatur und die Erhaltung der Stammzell-Population.

Fazit

Die Zellteilung ist ein essentieller Prozess für das Wachstum, die Entwicklung und die Erhaltung des Lebens. Sie sorgt dafür, dass das Zellplasma und die Zellorganellen gleichmäßig zwischen den Tochterzellen aufgeteilt werden, was entscheidend für die Funktionalität und das Überleben der Zellen ist. Ein tiefes Verständnis der Zytokinese und der Phasen des Zellzyklus ist daher grundlegend für viele Bereiche der Biologie und Medizin.

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