Beim Menschen und allen Tieren werden laufend neue Zellen gebildet. Die Neubildung von Zellen dient dem Wachstum, der Regeneration von Verletzungen und dem Austausch alter Zellen. Die Vermehrung von Zellen erfolgt dabei durch Zellteilung, bei der aus einer Zelle zwei identische Tochterzellen entstehen. Hierbei teilt sich auch der Zellkern. Der Prozess der Zellkernteilung wird Mitose genannt.
Mitose (Zellkernteilung)
Die Mitose (Teilungsphase) lässt sich in vier Phasen einteilen: Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase. Der Zeitraum zwischen zwei Mitosen heißt Interphase.
Prophase: Vor Beginn der Mitose bilden die Chromosomen ein wirres Knäul. Jedes Chromosom besteht aus zwei identischen Strängen, den Chromatiden. Diese trennen sich nun voneinander und werden nur noch an einer Stelle, dem Centromer, zusammengehalten. Nun lösen sich die Kernmembran und das Kernkörperchen auf und der Spindelapparat bildet sich. Der Spindelapparat besteht aus zahlreichen Spindelfasern, die von den beiden Zellpolen ausgehen und eine Verbindung zu den Centromeren bilden.
Metaphase: In der Metaphase ordnen sich die Chromosomen in der Äquatorialebene an, wobei die beiden Chromatiden zu den entgegengesetzten Spindelpolen weisen.
Anaphase: Im Verlauf der Anaphase werden die beiden Chromatiden voneinander getrennt. Die Spindelfasern verkürzen sich und ziehen die Chromatiden mit dem Centromer voran zu den Zellpolen. So bildet sich an jedem Zellpol ein vollständiger Chromatidensatz.
Telophase: Während der Telophase entfalten und entschrauben sich die Chromatiden und bilden wieder ein Knäul von Chromatinfäden. Es beginnt die Teilung des Zellplasmas. Der Spindelapparat löst sich auf und das Kernkörperchen sowie die Kernmembran bilden sich neu.
Interphase: In der Interphase wachsen die Tochterzellen zur Größe der Mutterzelle heran. Während dieser Phase erfolgt auch die Verdoppelung der Chromatiden.
Am Ende der Zellteilung besitzt jede der beiden Tochterzellen die gleich Anzahl an Chromosomen wie die Ausgangszelle; der Chromosomensatz wurde verdoppelt.
Meiose (Reifeteilung, Reduktionsteilung)
Bei der geschlechtlichen Vermehrung verschmilzt das Sperma des Mannes mit der Eizelle der Frau. Dabei entsteht eine befruchtete Eizelle, die eine Hälfte der genetischen Informationen vom Vater und eine zweite Hälfte von der Mutter erhält. Beim Menschen sind es 23 Chromosomen (haploid) von jedem Elternteil; die befruchtete Eizelle besitzt also 46 Chromosomen (diploid). Während der weiteren Entwicklung muss eine Halbierung der Chromsomenzahl erfolgen, da sich ansonsten in jeder folgenden Generation die Anzahl der Chromosomen verdoppeln würde. Dieser Halbierungsvorgang wird Meiose (Reifeteilung oder Reduktionsteilung) genannt. Neben der Halbierung des Chromosomensatzes erfolgt auch eine Neuverteilung der elterlichen Erbinformation (genetische Variabilität). Die Meiose durchläuft zwei aufeinanderfolgende Kernteilungen, die Reifeteilung I und II.
Reifeteilung I:
Prophase I: Die homologen Chromosomen ordnen sich parallel zueinander an (Chromosomenpaarung).
Metaphase I: Die geepaarten Chromosomen wandern in die Zellmitte. Das Centromer verbindet noch die beiden Chromatiden und der Spindelapparat wird gebildet.
Anaphase I: Die homologen Chromosomenpaare werden getrennt und mittels der Spindelphasern zu den beiden Zellpolen gezogen. An jedem Zellpol befindet sich nun ein vollständiger Chomosomensatz. Die Verteilung von mütterlichen und väterlichen Chromosomen erfolgt nach dem Zufallsprinzip.
Telophase I: Die Zelle wird in zwei Zellen geteilt.
Reifeteilung II = Ablauf der Mitose
Aus den beiden Zellen am Ende der Reifeteilung I entstehen durch die Reifeteilung II insgesamt vier haploide Zellen.
