Mitose und Meiose

Zellen teilen sich und vermehren sich auf zwei Arten: Mitose und Meiose. Mitose ist ein Prozess der Zellteilung, bei dem sich zwei genetisch identische Tochterzellen aus einer einzigen Elternzelle entwickeln. Meiose ist andererseits die Teilung einer Keimzelle, die zwei Kernspaltungen umfasst und vier Gameten oder Geschlechtszellen hervorbringt, die jeweils die Hälfte der Chromosomenzahl der ursprünglichen Zelle besitzen.

Mitose wird von einzelligen Organismen zur Fortpflanzung verwendet; Es wird auch für das organische Wachstum von Geweben, Fasern und Membranen verwendet. Meiose findet sich in der sexuellen Fortpflanzung von Organismen. Die männlichen und weiblichen Geschlechtszellen (dh Ei und Sperma) sind das Endergebnis der Meiose; Sie bilden zusammen neue, genetisch unterschiedliche Nachkommen.

Vergleichstabelle

Vergleichstabelle Meiose versus Mitose
Meiose Mitose
Art der ReproduktionSexualAsexuell
Tritt auf inMenschen, Tiere, Pflanzen, Pilze.Alle Organismen.
GenetischAndersIdentisch
ÜberquerenJa, es kann zu einer Vermischung von Chromosomen kommen.Nein, eine Überkreuzung kann nicht erfolgen.
DefinitionEine Art der zellulären Reproduktion, bei der die Anzahl der Chromosomen durch die Trennung homologer Chromosomen um die Hälfte reduziert wird, wodurch zwei haploide Zellen entstehen.Ein Prozess der asexuellen Reproduktion, bei dem sich die Zelle in zwei Teile teilt und eine Replik mit einer gleichen Anzahl von Chromosomen in jeder resultierenden diploiden Zelle erzeugt.
Paarung von HomologenJaNein
FunktionGenetische Vielfalt durch sexuelle Fortpflanzung.Zellreproduktion und allgemeines Wachstum und Reparatur des Körpers.
Anzahl der Abteilungen21
Anzahl der produzierten Tochterzellen4 haploide Zellen2 diploide Zellen
ChromosomenzahlUm die Hälfte reduziert.Bleibt das selbe.
Schritte(Meiose 1) Prophase I, Metaphase I, Anaphase I, Telophase I; (Meiose 2) Prophase II, Metaphase II, Anaphase II und Telophase II.Prophase, Metaphase, Anaphase, Telophase.
KaryokineseTritt in Interphase I auf.Tritt in der Interphase auf.
ZytokineseKommt in Telophase I und in Telophase II vor.Kommt in Telophase vor.
Centromeres SplitDie Zentromere trennen sich nicht während der Anaphase I, sondern während der Anaphase II.Die Zentromere spalten sich während der Anaphase.
ErstelltNur Geschlechtszellen: weibliche Eizellen oder männliche Samenzellen.Macht alles andere als Geschlechtszellen.
Entdeckt vonOscar HertwigWalther Flemming

Unterschiede im Zweck

Obwohl beide Arten der Zellteilung bei vielen Tieren, Pflanzen und Pilzen vorkommen, ist Mitose häufiger als Meiose und hat eine größere Vielfalt an Funktionen. Mitose ist nicht nur für die asexuelle Fortpflanzung in einzelligen Organismen verantwortlich, sondern ermöglicht auch das Zellwachstum und die Reparatur in mehrzelligen Organismen wie Menschen. Bei der Mitose macht eine Zelle einen exakten Klon von sich. Dieser Prozess ist der Grund für das Wachstum von Kindern zu Erwachsenen, die Heilung von Schnitten und Blutergüssen und sogar das Nachwachsen von Haut, Gliedmaßen und Gliedmaßen bei Tieren wie Geckos und Eidechsen.

Meiose ist eine spezifischere Art der Zellteilung (insbesondere von Keimzellen), die zu Gameten führt, entweder Eiern oder Spermien, die die Hälfte der in einer Elternzelle gefundenen Chromosomen enthalten. Im Gegensatz zur Mitose mit ihren vielen Funktionen hat die Meiose einen engen, aber bedeutenden Zweck: die Unterstützung der sexuellen Fortpflanzung. Es ist der Prozess, der es Kindern ermöglicht, verwandt zu sein, sich aber immer noch von ihren beiden Elternteilen zu unterscheiden.

Meiose und genetische Vielfalt

Die sexuelle Fortpflanzung nutzt den Prozess der Meiose, um die genetische Vielfalt zu erhöhen. Nachkommen, die durch asexuelle Fortpflanzung (Mitose) entstehen, sind genetisch identisch mit ihren Eltern, aber die während der Meiose erzeugten Keimzellen unterscheiden sich von ihren Elternzellen. Einige Mutationen treten häufig während der Meiose auf. Ferner haben Keimzellen nur einen Chromosomensatz, so dass zwei Keimzellen erforderlich sind, um einen vollständigen Satz genetischen Materials für die Nachkommen herzustellen. Der Nachwuchs kann daher Gene von beiden Elternteilen und beiden Großelternpaaren erben.

Die genetische Vielfalt macht eine Bevölkerung widerstandsfähiger und anpassungsfähiger an die Umwelt, was die Überlebenschancen und die Entwicklung auf lange Sicht erhöht.

Mitose als Fortpflanzungsform für einzellige Organismen entstand vor etwa 3, 8 Milliarden Jahren aus dem Leben selbst. Meiose soll vor rund 1, 4 Milliarden Jahren aufgetreten sein.

Mitose- und Meiose-Stadien

Zellen verbringen etwa 90% ihrer Existenz in einem Stadium, das als Interphase bekannt ist . Da Zellen im kleinen Zustand effizienter und zuverlässiger funktionieren, führen die meisten Zellen regelmäßige Stoffwechselaufgaben aus, teilen sich oder sterben ab, anstatt in der Interphase einfach größer zu werden. Zellen "bereiten" sich auf die Teilung vor, indem sie DNA replizieren und Centriolen auf Proteinbasis duplizieren. Wenn die Zellteilung beginnt, treten die Zellen entweder in mitotische oder meiotische Phasen ein.

Bei der Mitose besteht das Endprodukt aus zwei Zellen: der ursprünglichen Elternzelle und einer neuen, genetisch identischen Tochterzelle. Die Meiose ist komplexer und durchläuft zusätzliche Phasen, um vier genetisch unterschiedliche haploide Zellen zu erzeugen, die dann das Potenzial haben, einen neuen, genetisch vielfältigen diploiden Nachwuchs zu kombinieren und zu bilden.

Ein Diagramm, das die Unterschiede zwischen Meiose und Mitose zeigt. Bild vom OpenStax College.

Stadien der Mitose

Es gibt vier mitotische Phasen: Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase. Pflanzenzellen haben eine zusätzliche Phase, die Präprophase, die vor der Prophase auftritt.

  • Während der mitotischen Prophase löst sich die Kernmembran (manchmal als "Hülle" bezeichnet) auf. Das Chromatin von Interphase wickelt sich eng zusammen und kondensiert, bis es zu Chromosomen wird. Diese Chromosomen bestehen aus zwei genetisch identischen Schwesterchromatiden, die durch ein Zentromer miteinander verbunden sind. Zentrosomen bewegen sich in entgegengesetzte Richtungen vom Kern weg und hinterlassen einen Spindelapparat.
  • In der Metaphase helfen Motorproteine, die sich auf beiden Seiten der Chromosomenzentromere befinden, die Chromosomen entsprechend dem Zug der gegenüberliegenden Zentrosomen zu bewegen und sie schließlich in einer vertikalen Linie in der Mitte der Zelle zu platzieren. Dies wird manchmal als Metaphasenplatte oder Spindeläquator bezeichnet .
  • Die Spindelfasern beginnen sich während der Anaphase zu verkürzen und ziehen die Schwesterchromatiden an ihren Zentromeren auseinander. Diese gespaltenen Chromosomen werden zu den Zentrosomen gezogen, die sich an gegenüberliegenden Enden der Zelle befinden, wodurch viele der Chromatiden kurzzeitig "V" -förmig erscheinen. Die zwei geteilten Teile der Zelle sind zu diesem Zeitpunkt im Zellzyklus offiziell als "Tochterchromosomen" bekannt.
  • Die Telophase ist die letzte Phase der mitotischen Zellteilung. Während der Telophase heften sich die Tochterchromosomen an ihre jeweiligen Enden der Elternzelle. Vorherige Phasen werden nur in umgekehrter Reihenfolge wiederholt. Der Spindelapparat löst sich auf und Kernmembranen bilden sich um die getrennten Tochterchromosomen. Innerhalb dieser neu gebildeten Kerne wickeln sich die Chromosomen ab und kehren in einen Chromatin-Zustand zurück.
  • Ein letzter Prozess - die Zytokinese - ist erforderlich, damit die Tochterchromosomen zu Tochterzellen werden . Die Zytokinese ist nicht Teil des Zellteilungsprozesses, markiert jedoch das Ende des Zellzyklus und ist der Prozess, bei dem sich die Tochterchromosomen in zwei neue, einzigartige Zellen trennen. Dank der Mitose sind diese beiden neuen Zellen genetisch miteinander und mit ihrer ursprünglichen Elternzelle identisch. Sie geben nun ihre eigenen individuellen Interphasen ein.

Stadien der Meiose

Es gibt zwei primäre Meiose-Stadien, in denen die Zellteilung stattfindet: Meiose 1 und Meiose 2. Beide primären Stadien haben vier eigene Stadien. Meiose 1 hat Prophase 1, Metaphase 1, Anaphase 1 und Telophase 1, während Meiose 2 Prophase 2, Metaphase 2, Anaphase 2 und Telophase 2 hat. Die Zytokinese spielt auch bei der Meiose eine Rolle; Wie bei der Mitose handelt es sich jedoch um einen von der Meiose selbst getrennten Prozess, und die Zytokinese zeigt sich an einem anderen Punkt in der Teilung.

Meiose I gegen Meiose II

Eine ausführlichere Erklärung finden Sie unter Meiose 1 vs. Meiose 2.

Bei Meiose 1 teilt sich eine Keimzelle in zwei haploide Zellen (wobei die Anzahl der Chromosomen halbiert wird), und der Schwerpunkt liegt auf dem Austausch ähnlichen genetischen Materials (z. B. eines Haargens; siehe auch Genotyp vs. Phänotyp). Bei der Meiose 2, die der Mitose ziemlich ähnlich ist, teilen sich die beiden diploiden Zellen weiter in vier haploide Zellen.

Stadien der Meiose I.

  • Die erste meiotische Phase ist Prophase 1 . Wie bei der Mitose löst sich die Kernmembran auf, Chromosomen entwickeln sich aus dem Chromatin und die Zentrosomen drücken auseinander, wodurch der Spindelapparat entsteht. Homologe (ähnliche) Chromosomen beider Elternteile paaren sich und tauschen DNA in einem als Crossover bezeichneten Prozess aus. Dies führt zu genetischer Vielfalt. Diese gepaarten Chromosomen - zwei von jedem Elternteil - werden Tetraden genannt.
  • In Metaphase 1 binden sich einige der Spindelfasern an die Zentromere der Chromosomen. Die Fasern ziehen die Tetraden in eine vertikale Linie entlang der Mitte der Zelle.
  • Anaphase 1 ist, wenn die Tetraden auseinandergezogen werden, wobei die Hälfte der Paare zu einer Seite der Zelle und die andere Hälfte zur gegenüberliegenden Seite geht. Es ist wichtig zu verstehen, dass sich bei diesem Prozess ganze Chromosomen bewegen, nicht Chromatiden, wie dies bei Mitosen der Fall ist.
  • Irgendwann zwischen dem Ende von Anaphase 1 und der Entwicklung von Telophase 1 beginnt die Zytokinese, die Zelle in zwei Tochterzellen aufzuspalten. In Telophase 1 löst sich der Spindelapparat auf und Kernmembranen entwickeln sich um die Chromosomen, die sich jetzt auf gegenüberliegenden Seiten der Elternzelle / neuen Zellen befinden.

Stadien der Meiose II

  • In Prophase 2 bilden sich Zentrosomen und drücken sich in den beiden neuen Zellen auseinander. Ein Spindelapparat entwickelt sich und die Kernmembranen der Zellen lösen sich auf.
  • Spindelfasern verbinden sich mit Chromosomenzentromeren in Metaphase 2 und richten die Chromosomen entlang des Zelläquators aus.
  • Während der Anaphase 2 brechen die Zentromere der Chromosomen und die Spindelfasern ziehen die Chromatiden auseinander. Die zwei geteilten Teile der Zellen sind zu diesem Zeitpunkt offiziell als "Schwesterchromosomen" bekannt.
  • Wie in Telophase 1 wird Telophase 2 durch Zytokinese unterstützt, die beide Zellen erneut spaltet, was zu vier haploiden Zellen führt, die Gameten genannt werden. In diesen Zellen entwickeln sich Kernmembranen, die wiederum in ihre eigenen Interphasen eintreten.

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