Mitose und Zytokinese

Mitose ist die Teilung eines duplizierten Zellkerns in zwei genetisch identische Tochterkerne, und Zytokinese ist die physikalische Aufteilung des Zytoplasmas, die die Zellteilung in zwei Zellen abschließt. Zusammen bilden sie die M-Phase des Zellzyklus und stellen sicher, dass jede Tochterzelle eine vollständige und gleiche Kopie des Genoms erbt.

Definition

Mitose ist der Prozess, bei dem die replizierten Chromosomen einer eukaryotischen Zelle kondensiert, auf einer bipolaren Spindel ausgerichtet und gleichmäßig in zwei Tochterkerne aufgeteilt werden; Zytokinese ist die anschließende Teilung des Zytoplasmas, die zwei separate Tochterzellen hervorbringt.

Scope

Der Eintrag beschreibt die geordneten Stadien der Mitose (Prophase, Prometaphase, Metaphase, Anaphase, Telophase), den Aufbau und die Funktion der mitotischen Spindel, die Aufteilung des Zytoplasmas durch den kontraktilen Ring in tierischen Zellen und wie diese Ereignisse durch die mitotische CDK-Aktivität ausgelöst werden. Er behandelt die mitotische Teilung als zellbiologisches Thema, nicht als klinische Leitlinie.

Key concepts

• Prophase, Prometaphase, Metaphase, Anaphase, Telophase
• Chromosomenkondensation
• Mitosespindel und Zentrosomen
• Kinetochore und Mikrotubuli-Anheftung
• Trennung der Schwesterchromatiden (Anaphase)
• Kontraktiler Ring und Teilungsfurche
• Gleichmäßige Aufteilung des Genoms

Mechanisms

Der Eintritt in die Mitose wird durch die Aktivierung des mitotischen Cyclin-CDK1-Komplexes (der universellen mitotischen Kinase, die von Nurse charakterisiert wurde) ausgelöst, der die Chromosomenkondensation, den Abbau der Kernhülle und den Aufbau der bipolaren Spindel vorantreibt. Mikrotubuli von den beiden Spindelpolen fangen Schwesterchromatiden an ihren Kinetochoren ein und richten sie an der Metaphasenplatte aus; in der Anaphase werden die Verbindungen, die die Schwestern zusammenhalten, gespalten und die Chromatiden werden zu entgegengesetzten Polen gezogen. Die Zytokinese teilt dann das Zytoplasma auf: In tierischen Zellen bildet sich ein aktomyosinöser kontraktiler Ring am Zelläquator, der durch Signale aus der Spindelmitte positioniert wird, und kontrahiert, um die Teilungsfurche zu bilden. Glotzers Übersicht legt die molekularen Anforderungen dar, die die Spindelposition mit der Furchenbildung koppeln, so dass der Schnitt zwischen den beiden segregierten Genomen erfolgt.

Clinical relevance

Die Mitose liegt dem Gewebewachstum und der Gewebeerneuerung zugrunde, und der Mitoseindex sowie abnormale Mitosefiguren sind beschreibende Merkmale, die in der Gewebeanalyse verwendet werden. Mehrere Krebsmedikamente sind darauf ausgelegt, die Spindeldynamik in sich teilenden Zellen zu stören. Dieser Eintrag beschreibt die Zellteilung auf einem Referenzniveau und ist keine Grundlage für diagnostische oder Behandlungsentscheidungen.

History

Die Mitose wurde erstmals im neunzehnten Jahrhundert von Walther Flemming beschrieben und benannt, der Chromosomenbewegungen in gefärbten sich teilenden Zellen beobachtete. Die molekularen Auslöser wurden ein Jahrhundert später durch Arbeiten an der mitotischen CDK (Nurse) und an den Cyclinen, deren Zerstörung den Austritt aus der Mitose ermöglicht, aufgeklärt, während die Mechanik der Zytokinese schrittweise durch Studien des kontraktilen Rings und der Spindelmittelzonensignalisierung, zusammengefasst von Glotzer, definiert wurde.

Key figures

• Walther Flemming
• Paul Nurse
• Michael Glotzer
• David Morgan

Seminal works

• glotzer-2005
• nurse-1990
• morgan-1997

Frequently asked questions

Was ist der Unterschied zwischen Mitose und Zytokinese?

Mitose ist die Teilung des Zellkerns, die die duplizierten Chromosomen in zwei gleiche Sätze trennt, während Zytokinese der separate Prozess ist, der das Zytoplasma teilt, so dass zwei unterschiedliche Tochterzellen gebildet werden; sie treten normalerweise in enger Abfolge auf, sind aber mechanistisch unterschiedlich.

Wie stellt eine Zelle sicher, dass jede Tochterzelle ein vollständiges Genom erhält?

Schwesterchromatiden sind über ihre Kinetochore an Mikrotubuli von entgegengesetzten Spindelpolen angeheftet und an der Metaphasenplatte ausgerichtet, bevor die Verbindungen gespalten werden, so dass die Anaphase einen vollständigen Satz von Chromatiden zu jedem Pol zieht; die Zytokinese ist zwischen den beiden Sätzen positioniert, um eine gleichmäßige Aufteilung abzuschließen.