Was ist eine Metaphase?
Die Metaphase ist eine der Stadien der Mitose und Meiose, bei denen es sich um die beiden Arten der Zellteilung handelt. Während der Mitose werden Zellen produziert, die genetisch mit dem Elternteil oder den Klonen identisch sind. Es wird zur ungeschlechtlichen Fortpflanzung, zum Wachstum von mehrzelligen Organismen und zum Reparieren und Ersetzen von geschädigten Geweben verwendet. Meiose ist die Zellteilung, die zur Herstellung von Zellen für die sexuelle Fortpflanzung verwendet wird. Mitose tritt in allen Zellen auf, während Meiose nur in den Geschlechtsorganen eines Organismus auftritt, z. B. den Hoden und Eierstöcken von Säugetieren oder den Eierstöcken und Staubbeuteln von Blütenpflanzen.
Sowohl Mitose als auch Meiose sind kontinuierliche Prozesse, die jedoch jeweils als eine Reihe von Stadien beschrieben werden. Während der Mitose gibt es vier Stadien - Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase, die in dieser Reihenfolge auftreten. Die Meiose besteht aus zwei Abteilungen, Meiose I und Meiose II, die jeweils aus den gleichen vier Stadien wie die Mitose bestehen. Für beide Prozesse gibt es eine weitere Stufe, die als Interphase bezeichnet wird. Die Interphase findet vor den Teilungsstadien statt, und dann wachsen die Zellen und bereiten sich durch Replikation ihrer DNA auf die Teilung vor.
Alle Zellen haben einen Zellzyklus, der beginnt, wenn sie durch Zellteilung hergestellt wurden, und endet, wenn sie sich teilen, um identische Zellen herzustellen. Mitose ist die Periode der Zellteilung und der Rest des Zellzyklus ist Interphase. Die Interphase wird allgemein als Ruhephase bezeichnet, ist jedoch eine Zeit großer zellulärer Aktivität. Während dieser Phase wächst die Zelle und produziert Organellen und Proteine. Die DNA im Zellkern wird zur Vorbereitung auf die Mitose repliziert und wächst weiter und produziert doppelte Organellen.
Während der Prophase werden die Chromosomen im Kern kürzer und dicker, kondensieren und werden sichtbar. Jedes Chromosom scheint zwei Chromatiden zu haben, die durch ein Zentromer miteinander verbunden sind. Zentriolen bilden sich und bewegen sich zu entgegengesetzten Enden der Zellen, wo sich Mikrotubuli entwickeln, um eine sternförmige Struktur zu bilden, die als Aster bezeichnet wird. Einige der Mikrotubuli oder Spindelfasern kreuzen die Zelle von Ende zu Ende, um die Spindel zu bilden. Schließlich zersetzen sich der Nucleolus und die Kernmembran, so dass die Chromosomen frei im Zytoplasma schweben.
Die nächste Stufe der Teilung nach der Prophase ist die Metaphase. Während dieser Phase richten sich die Chromosomen in der Mitte der Zelle aus. Jedes der Chromosomen ist an seinem Zentrum an eine Spindelfaser gebunden. Die Chromatiden werden dann aufgrund der Kontraktion der Mikrotubuli leicht auseinandergezogen. Anaphase und dann Telophase folgen auf Metaphase.
Während der Anaphase ziehen sich die Spindelfasern vollständig zusammen, sodass die separaten Chromatiden jedes Chromosoms zu beiden Seiten der Zelle gezogen werden. Sobald die Chromatiden die Pole der Zelle erreichen, bildet sich um sie herum eine neue Kernmembran, die den Beginn der Telophase anzeigt. Die Spindelfasern brechen ab, die Chromosomen wickeln sich ab und dehnen sich aus, die Nucleolus-Reformen und schließlich teilt sich die Zelle in zwei, wodurch die mitotische Teilung endet.
Die Meiose ähnelt der Mitose, es finden jedoch zwei Teilungen statt. Es beinhaltet die Teilung der Chromosomen, gefolgt von zwei Teilungen des Kerns und der Zelle. Meiose I unterscheidet sich von Mitose während der Prophase, aber Meiose II ist eine typische mitotische Unterteilung, wie oben beschrieben. Das Endergebnis der Meiose sind vier neue Zellen, die die Hälfte der genetischen Information der Elternzelle haben.
Der Hauptunterschied in der Meiose I tritt während der Prophase I auf, wenn die Chromosomenpaare zusammenkommen, um ein zweiwertiges Chromosom zu bilden, anstatt dass jedes Chromosom ein Chromatid bildet. Während der Metaphase I richten sich die Bivalente zufällig in der Mitte der zu trennenden Zelle aus. Diese zufällige Orientierung führt zu einer erhöhten genetischen Vielfalt. Jedes Chromosom des Paares hat Gene, die dieselben Eigenschaften bestimmen, aber nicht immer dasselbe Gen sind. Die zufällige Verteilung und nachfolgende unabhängige Zusammenstellung der Chromosomen schafft neue genetische Kombinationen in den Zellen.
Während der Anaphase I werden die Chromosomen zu entgegengesetzten Enden der Zelle gezogen, und in der Telophase I bildet sich eine Kernmembran um sie herum. Die resultierenden zwei Zellen haben jetzt halb so viel genetisches Material wie die Elternzelle. Die Meiose II verläuft wie die Mitose, bei der die Chromosomen ein Chromatidenpaar bilden, das durch ein Zentromer verbunden ist. Sie richten sich entlang der Mitte der Zelle aus und werden von ihren Zentromeren zu den gegenüberliegenden Enden der Zelle gezogen. Sobald sie die Pole erreicht haben, ist die Zellteilung abgeschlossen und es entstehen vier neue Zellen, von denen jede die Hälfte des genetischen Materials der ursprünglichen Zelle enthält.