Mitose vs. Meiose

Mitose (zusammen mit dem Schritt der Zytokinese) ist der Prozess, wie sich eine eukaryotische Körperzelle in zwei identische diploide Zellen teilt. Meiose ist eine andere Art der Zellteilung, die mit einer Zelle mit der richtigen Anzahl von Chromosomen beginnt und mit vier Zellen - haploiden Zellen - endet, die die Hälfte der normalen Anzahl von Chromosomen aufweisen.

Beim Menschen erleiden fast alle Zellen eine Mitose. Die einzigen menschlichen Zellen, die durch Meiose gebildet werden, sind Gameten oder Geschlechtszellen: das Ei oder die Eizelle bei Frauen und das Sperma bei Männern. Gameten haben nur die Hälfte der Chromosomenzahl einer normalen Körperzelle, denn wenn Gameten während der Befruchtung fusionieren, hat die resultierende Zelle, die als Zygote bezeichnet wird, die richtige Chromosomenzahl. Dies ist der Grund, warum Nachkommen eine Mischung aus Genetik von Mutter und Vater sind - der Gamete des Vaters trägt die Hälfte der Chromosomen und der Gamete der Mutter die andere Hälfte - und warum es so viel genetische Vielfalt gibt, auch innerhalb von Familien.

Obwohl Mitose und Meiose sehr unterschiedliche Ergebnisse haben, sind die Prozesse ähnlich, mit nur wenigen Änderungen innerhalb der einzelnen Stadien. Beide Prozesse beginnen, nachdem eine Zelle die Interphase durchlaufen hat und ihre DNA genau in die Synthesephase oder S-Phase kopiert. Zu diesem Zeitpunkt besteht jedes Chromosom aus Schwesterchromatiden, die von einem Zentromer zusammengehalten werden. Die Schwesterchromatiden sind untereinander identisch. Während der Mitose durchläuft die Zelle nur einmal die mitotische Phase oder M-Phase, die mit zwei identischen diploiden Zellen endet. Bei der Meiose gibt es zwei Runden der M-Phase, was zu vier haploiden Zellen führt, die nicht identisch sind.

Stadien der Mitose und Meiose

Es gibt vier Mitosestadien und acht Meiosestadien. Da die Meiose zwei Teilungsrunden durchläuft, wird sie in Meiose I und Meiose II unterteilt. Jedes Stadium der Mitose und Meiose hat viele Veränderungen in der Zelle, aber sehr ähnliche, wenn nicht identische, wichtige Ereignisse kennzeichnen dieses Stadium. Der Vergleich von Mitose und Meiose ist relativ einfach, wenn diese wichtigen Ereignisse berücksichtigt werden:

Prophase

Das erste Stadium heißt Prophase bei Mitose und Prophase I oder Prophase II bei Meiose I und Meiose II. Während der Prophase macht sich der Kern bereit, sich zu teilen. Das heißt, die Kernhülle muss verschwinden und die Chromosomen beginnen zu kondensieren. Außerdem beginnt sich die Spindel innerhalb des Zentrums der Zelle zu bilden, was zu einem späteren Zeitpunkt die Teilung der Chromosomen erleichtert. Diese Dinge passieren alle in der mitotischen Prophase I und normalerweise in der Prophase II. Manchmal gibt es zu Beginn von Prophase II keine Kernhülle und die Chromosomen sind die meiste Zeit bereits aus Meiose I kondensiert.

Es gibt ein paar Unterschiede zwischen mitotischer Prophase und Prophase I. Während der Prophase I kommen homologe Chromosomen zusammen. Jedes Chromosom hat ein passendes Chromosom, das die gleichen Gene trägt und normalerweise die gleiche Größe und Form hat. Diese Paare werden homologe Chromosomenpaare genannt. Ein homologes Chromosom stammte vom Vater des Individuums und das andere von der Mutter des Individuums. Während der Prophase I paaren sich diese homologen Chromosomen und verflechten sich manchmal.

Während der Prophase I kann ein Prozess namens Crossing Over auftreten. Hierbei überlappen sich homologe Chromosomen und tauschen genetisches Material aus. Tatsächliche Stücke einer der Schwesterchromatiden brechen ab und verbinden sich wieder mit dem anderen Homologen. Der Zweck der Kreuzung besteht darin, die genetische Vielfalt weiter zu erhöhen, da sich die Allele für diese Gene nun auf verschiedenen Chromosomen befinden und am Ende der Meiose II in verschiedene Gameten eingebracht werden können.

Metaphase

In der Metaphase richten sich die Chromosomen am Äquator oder in der Mitte der Zelle aus, und die neu gebildete Spindel haftet an diesen Chromosomen an, um sie auseinander zu ziehen. In der mitotischen Metaphase und der Metaphase II heften sich die Spindeln an jede Seite der Zentromere und halten die Schwesterchromatiden zusammen. In Metaphase I bindet die Spindel jedoch an die verschiedenen homologen Chromosomen am Zentromer. Daher sind in der mitotischen Metaphase und der Metaphase II die Spindeln von jeder Seite der Zelle mit demselben Chromosom verbunden.

In der Metaphase I ist nur eine Spindel von einer Seite der Zelle mit einem ganzen Chromosom verbunden. Die Spindeln von gegenüberliegenden Seiten der Zelle sind an verschiedene homologe Chromosomen gebunden. Diese Anbringung und Einrichtung ist für die nächste Stufe wesentlich. Zu diesem Zeitpunkt gibt es einen Kontrollpunkt, um sicherzustellen, dass dies korrekt durchgeführt wurde.

Anaphase

Anaphase ist das Stadium, in dem die physikalische Spaltung stattfindet. In der mitotischen Anaphase und Anaphase II werden die Schwesterchromatiden durch Zurückziehen und Verkürzen der Spindel auseinandergezogen und zu entgegengesetzten Seiten der Zelle bewegt. Da die Spindeln während der Metaphase auf beiden Seiten des gleichen Chromosoms am Zentromer befestigt sind, zerreißt es das Chromosom im Wesentlichen in zwei einzelne Chromatiden. Mitotische Anaphase zerlegt die identischen Schwesterchromatiden, sodass in jeder Zelle die identische Genetik vorhanden ist.

In Anaphase I sind die Schwesterchromatiden höchstwahrscheinlich keine identischen Kopien, da sie wahrscheinlich während der Prophase I überkreuzt wurden. In Anaphase I bleiben die Schwesterchromatiden zusammen, aber die homologen Chromosomenpaare werden auseinandergezogen und zu entgegengesetzten Seiten der Zelle gebracht.

Telophase

Die letzte Stufe heißt Telophase. In der mitotischen Telophase und der Telophase II wird das meiste, was während der Prophase getan wurde, rückgängig gemacht. Die Spindel beginnt zusammenzubrechen und zu verschwinden, eine Kernhülle beginnt wieder aufzutauchen, Chromosomen beginnen sich zu lösen und die Zelle bereitet sich auf die Spaltung während der Zytokinese vor. Zu diesem Zeitpunkt wird die mitotische Telophase in die Zytokinese übergehen, wodurch zwei identische diploide Zellen entstehen. Telophase II hat am Ende von Meiose I bereits eine Teilung durchlaufen, daher wird es in die Zytokinese gehen, um insgesamt vier haploide Zellen herzustellen.