Einführung in die Zellteilung
Die Zellteilung ist der Prozess, durch den sich eine lebende Zelle von einer Zelle zu zwei Zellen vermehrt. Die Zellen vor der Teilung werden Mutterzellen genannt, und die neuen Zellen, die nach der Teilung entstehen, heißen Tochterzellen. Im Allgemeinen umfasst sie zwei Schritte: Kernteilung und Zytokinese. Während der Mitose geben die Mutterzellen das genetische Material an die Tochterzellen weiter. Bei Einzellern dient die Zellteilung der Vermehrung von Individuen. Bei mehrzelligen Organismen ist die Zellteilung die Grundlage für individuelles Wachstum, Entwicklung und Fortpflanzung. Über die Teilung prokaryontischer Zellen ist nur wenig bekannt, und über die Teilung einiger weniger Bakterien gibt es nur wenige spezifische Erkenntnisse. Prokaryontische Zellen haben weder eine Kernmembran noch einen Nukleolus. Lediglich ein zirkuläres DNA-Molekül bildet einen Kernbereich, der auch als Pseudokern bezeichnet wird und eine kernähnliche Funktion hat. Das Kernmolekül des Quasi-Kerns ist entweder an der Plasmamembran befestigt oder mit der Plasmamembran verbunden, die durch das Eindringen der Plasmamembran gebildet wird. Die Plasmamembran wird auch als Interkörperchen bezeichnet. Die replizierte DNA wurde ebenfalls in zwei Teile kopiert. Später verlassen die beiden Zwischenkörper allmählich das Zellinnere, weil die Plasmamembran dazwischen wächst, und die beiden mit ihnen verbundenen DNA-Moleküle haben sich dann auseinandergezogen, und jede DNA-Schleife ist mit einem Zwischenkörper verbunden. Die Zellmembran wächst in der Mitte zwischen den beiden auseinandergezogenen DNA-Schleifen und bildet eine Membran, die schließlich eine Zelle in zwei Zellen teilt. Eukaryotische Zellen können je nach Zustand der Kernteilung in Mitose, Meiose und Amitose unterteilt werden. Die Mitose ist die Grundform der eukaryontischen Zellteilung. Meiose ist der Prozess der Teilung der Chromosomen in Keimzellen.
Prozess der verschiedenen Arten der Zellteilung und Regulierung der Zellteilung
Im Folgenden eine kurze Einführung in die gemeinsame Methode der Teilung. Da die Chromosomen nicht regelmäßig verteilt sind, gibt es das Problem, dass das genetische Material nicht gleichmäßig verteilt werden kann. Es handelt sich um eine anormale Art der Teilung. Die Amitose ist die älteste Methode der Zellteilung. Bei der Amitose verschwinden der Nukleolus und die Kernmembran nicht, es entstehen keine Chromosomen, und im Zytoplasma wird keine Spindel gebildet. Der Prozess der Chromosomenreplikation und die gleichmäßige Verteilung auf die Tochterzellen sind natürlich nicht zu sehen. Die Zellen durchlaufen jedoch eine Amitose, die Chromosomen werden ebenfalls repliziert, und die Zellen werden vergrößert. Wenn sich das Volumen des Zellkerns verdoppelt, teilen sich die Zellen. Wie die DNA des genetischen Materials im Zellkern auf die Tochterzellen verteilt wird, muss noch weiter erforscht werden. Die Amitose ist die einfachste Art der Teilung. Früher dachte man, dass Amitose vor allem bei alternden oder kranken Zellen in niederen und höheren Organismen auftritt, später stellte man fest, dass sie auch in normalem Gewebe von Tieren und Pflanzen häufiger vorkommt. Amitose wurde bei Tieren in lockerem Bindegewebe, Muskelgewebe und Lebergewebe sowie bei Pflanzen in epidermalen Wachstumspunkten und Endospermzellen des Parenchyms beobachtet. Die ungeschlechtliche Teilung ist ebenfalls eine häufige Form der Teilung, und diese Art der Fortpflanzung ist bei Einzellern üblich, aber bei verschiedenen Einzellern ist die Art und Weise, wie sich der Kern während der Fortpflanzung teilt, unterschiedlich und kann in folgende Gruppen eingeteilt werden: Amitose, auch als direkte Teilung bekannt, ist eine der einfachsten Arten der Zellteilung. Während des gesamten Teilungsprozesses finden keine Veränderungen an Spindel und Chromosom statt. Diese Art der Teilung ist am häufigsten bei der Teilung und Vermehrung von Prokaryonten wie Bakterien und Cyanobakterien zu beobachten. Die Teilung prokaryontischer Zellen umfasst zwei Aspekte: die Verteilung der zellulären DNA, die es den geteilten Tochterzellen ermöglicht, einen vollständigen Satz genetischen Materials von den Elternzellen zu erhalten, und die Zytokinese, bei der sich die Zellen in zwei gleiche Teile teilen. Die beiden verdoppelten DNA-Moleküle sind mit der Plasmamembran verbunden. Während die Zellen wachsen, werden die beiden DNA-Moleküle auseinandergezogen. Wenn sich die Zellen teilen, werden die Zellwand und die Plasmamembran gefaltet, und die Mutterzellen werden schließlich in zwei gleiche Tochterzellen geteilt. Der Prozess der Mitose ist viel komplizierter als die Amitose und ist die wichtigste Form der biologischen Zellteilung bei Mehrzellern. Im oberen Teil schrumpft die Kernmembran in der Mitte nach innen und bildet eine konkave Furche. Das Zytoplasma in der Rinne erscheint wie eine spindelförmige Struktur, die durch die Mikrotubuli in die gleiche Richtung angeordnet ist, die Kernmembran und die Chromosomen reguliert, sich in Tochterkerne teilt und schließlich in zwei Teile zerfällt. Wenn sich das Augenwurmlager bei der Fortpflanzung teilt, durchläuft der Zellkern eine Mitose. Während des Teilungsprozesses verschwindet die Kernmembran nicht, und der Kern schrumpft in der Mitte des Kerns in zwei Tochterkerne. Der ursprüngliche ist eine Geißel, der andere bildet eine neue Geißel aus und bildet zwei Augenwürmer. Wenn die Amöbe eine bestimmte Größe erreicht hat, teilt sie sich und vermehrt sich. Wenn sich der mittlere Teil des Zellkerns zusammenzieht, wird das Chromosom auf den Tochterkern verteilt, und dann wird das Zytoplasma in zwei Teile geteilt, wodurch die Zelle in zwei Nachkommen aufgeteilt wird. Der typischste Vertreter der ungeschlechtlichen Teilung und Vermehrung in Form von Kernamitose und Mitose ist das Paramecium, ein einzelliger Wimpertierchen der Gattung Paramecium. In der Zelle gibt es zwei Arten von Kernen, nämlich den großen und den kleinen Kern. Der kleine Kern ist der Fortpflanzungskern und der große Kern ist der Nährstoffkern. Bei der ungeschlechtlichen Vermehrung der Pantoffeltierchen durchläuft der kleine Kern eine Kernmitose, während der große Kern fadenlos geteilt wird, und die Pantoffeltierchen werden dann von der Mitte aus in zwei neue Individuen geteilt. Die Mitose, die auch als indirekte Teilung bezeichnet wird, ist eine der häufigsten Arten der Teilung. Die Mitose ist eine kontinuierliche Teilung, die im Allgemeinen in Kernteilung und Zytokinese unterteilt wird. Der Prozess der Mitose umfasst auch die Kernspaltung (lange Zeit), und die Kernspaltung ist ein kontinuierlicher Prozess. Der Einfachheit halber wird die Kernspaltung künstlich in vier Perioden eingeteilt: Vor-, Mittel-, Nach- und Endphase. Die Merkmale der einzelnen Stadien der Mitose sind wie folgt (am Beispiel von Pflanzenzellen). Intervall: unterteilt in G1, S, G2, hauptsächlich für die DNA-Replikation und die damit verbundene Proteinsynthese, die Nukleoli der Kernmembran verschwinden allmählich. Frühes Stadium: Das Chromatin im Zellkern kondensiert zu einem Chromosom, der Zerfall des Nukleolus verschwindet vollständig, die Kernmembran reißt und die Spindel beginnt sich zu bilden. Mittelfristig: Das mittlere Stadium ist der Zeitraum, in dem die Chromosomen auf der Äquatorialplatte angeordnet sind und die Spindel vollständig ausgebildet ist. Spätes Stadium: Das Spätstadium ist der Zeitraum, in dem die beiden Chromatiden jedes Chromosoms getrennt werden und sich unter dem Zug der Spindel vom Äquator zu den beiden Polen der Zelle bewegen. Das Endstadium: die Phase der Bildung der beiden Teilkerne und der zytoplasmatischen Teilung. Die Chromosomen zerfallen, die Kernmembran erscheint, die äquatoriale Plattenposition bildet eine Zellplatte, und in Zukunft wird sich eine neue Zellwand bilden. Der Spindelfaden, der sich auf der Äquatorialplatte ansammelt, wird als Filmbildungskörper bezeichnet. Tierische Zellen sind wie pflanzliche Zellen, nur dass die tierischen Zellen einen zentralen Körper haben, der einen Sternstrahl aussendet, um eine Spindel zu bilden, während die pflanzlichen Zellen direkt eine Spindel aus zwei Stufen aussenden. Am Ende der Mitose wird die Zellmembran der tierischen Zelle nach innen gestülpt, so dass zwei Tochterzellen entstehen. Die Pflanzenzelle bildet eine Zellplatte an der Äquatorialplatte (virtuelle Vorstellung) und teilt die Zelle in zwei Tochterzellen. Zytoplasmatische Teilung (kurze Zeit): Im Spätstadium der Kernspaltung beginnt die zytoplasmatische Teilung, wenn sich das Chromosom dem Pol nähert. Zu dem durchgehenden Faden zwischen den beiden Tochterkernen gesellen sich mehrere kurze Spindeln, die eine tonnenförmige, dicht mit einer Spindel besetzte Region bilden, die als Filmbildner bezeichnet wird. Die Anzahl der Mikrotubuli nimmt zu, und im filmbildenden Körper befinden sich Vesikel (einschließlich Polysaccharide) aus dem Golgi-Apparat und dem endoplasmatischen Retikulum, die sich sammeln, verschmelzen und mehrkernige Substanzen entlang der Mikrotubuli freisetzen, um eine Zellplatte zu bilden. Von der Mitte bis zur Peripherie, bis sie mit der Mutterzellwand verbunden ist, wird sie zur interzellulären Schicht der Primärwand, und die neue Plasmamembran wird durch die Kapsel des Vesikels gebildet. Nach der Bildung der neuen Zellwand werden die beiden neu gebildeten Zellkerne und das sie umgebende Zytoplasma in zwei Tochterzellen geteilt. Bei der Mitose kann sich jede Mutterzelle durch Zellteilung in zwei im Wesentlichen identische Tochterzellen teilen. Die Anzahl, Form und Größe der Tochterzellen ist gleich. Die in jedem Chromatid enthaltene genetische Information ist im Wesentlichen die gleiche wie die der Mutterzellen, so dass die Tochterzellen ungefähr die gleiche genetische Information von der Mutterzelle erhalten. Die Arten weisen einen relativ stabilen Karyotyp und genetische Stabilität auf. Die geschlechtliche Fortpflanzung erfordert die Kombination amphoterer Keimzellen zu einer Zygote, die sich dann zu einem neuen Individuum entwickelt. Die Anzahl der Chromosomen in den Keimzellen ist halb so groß wie die in den Körperzellen. Da sich die Anzahl der Chromosomen bei der Bildung von Keimzellen, Spermien oder Eizellen halbiert, müssen die ursprünglichen Zellen eine Meiose durchlaufen.
Funktion der Zellteilung
Neben der Zellvermehrung kann die Zellteilung auch spezifische Zellen bilden. Im Hoden werden viele Urkeimzellen, nämlich Spermatogonien, durch Mitose gebildet. Aufgrund der Merkmale der Mitose ist bekannt, dass die Anzahl der Chromosomen der Spermatogonien der Anzahl der Chromosomen der somatischen Zellen entspricht. In der Spermatogonienphase wurde die Chromosomenreplikation durchgeführt. Wenn das männliche Tier geschlechtsreif ist, beginnt ein Teil der Spermatogonien im Hoden mit der Meiose. Nach der Meiose werden Samenzellen gebildet, und die Samenzellen werden denaturiert, um männliche Keimzellen, Spermien, zu bilden. Eizellen werden im Eierstock gebildet, und der Prozess ist im Grunde derselbe wie bei der Spermienbildung, aber es gibt auch Unterschiede. Die Eizelle hat eine Chromosomenzahl, die im Vergleich zur Eizelle ebenfalls um die Hälfte reduziert ist. Die Zellen sind groß, kugelförmig und können nicht schwimmen; sie enthalten viele Dotter und sind reich an Nährstoffen, die die Entwicklung neuer Individuen nach der Befruchtung gewährleisten.
Referenz
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