Prophase

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 3. Juni 2017
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Die Mitose läuft in mehreren Phasen ab. Dabei stellt die Prophase den Beginn der Mitose dar. Störungen im Ablauf der Prophase verhindern die Einleitung der Zellteilung.

Inhaltsverzeichnis

Was ist die Prophase?

Sowohl die Mitose als auch die Meiose beginnt mit einer Prophase. In beiden Fällen kommt es zur Zellteilung. Während jedoch bei der Mitose das identische Erbmaterial an die Tochterzellen weitergegeben wird, findet bei der Meiose die Bildung von Keimzellen unter Halbierung der genetischen Information statt. Allerdings können sich auch die bei der Meiose entstandenen Keimzellen genauso wie die normalen Körperzellen über eine Mitose weiter teilen.

Die eigentliche Mitose umfasst nicht die Zellteilung sondern wird durch den Prozess der Vermehrung der identischen Erbinformation unter Ausbildung neuer Zellkerne gekennzeichnet. Meist ist die Zellteilung der gesamten Zelle allerdings damit verknüpft. In einigen wenigen Fällen läuft die Mitose jedoch auch ohne eine weitere Zellteilung (Zytokinese) ab. Dann bilden sich mehrkernige Zellen, die unter anderem verschiedene Funktionen bei der Bildung von neuen Zellen des blutbildenden Systems ausüben.

Der Ablauf der Mitose ist in Prophase, Prometaphase, Metaphase, Anaphase und Telophase unterteilt. Die Prophase dient immer zur Einleitung der Mitose. Oft wird die Prometaphase zur Prophase gerechnet, da die Prozesse beider Unterphasen parallel ablaufen.

Funktion & Aufgabe

Die Prophase schließt sich an die sogenannte Interphase an, in welcher eine identische Kopie eines Chromatids repliziert und dieser über das Zentromer mit dem identischen Schwesternchromatid verknüpft wird. Mit Abschluss der Interphase wird die Mitose vorbereitet. In dieser Phase ist das Chromatin locker gepackt und erscheint fadenförmig. Die Interphase stellt somit die Phase zwischen zwei Zellteilungen dar und gehört nicht zur Mitose.

Die eigentliche Mitose beginnt dann mit der Prophase, in welcher sich das Chromatin zunehmend durch Faltungen verdichtet. Im Lichtmikroskop können nun sichtbare Gebilde entdeckt werden. Diese kompakteren Strukturen machen das Chromatin transportfähig, sodass damit die Voraussetzungen für die Aufteilung der identischen Chromatide zu den allmählich entstehenden Zellpolen geschaffen werden. Die Chromosomen bestehen in dieser Phase aus zwei identischen Chromatiden, die zumindest an einer Einschnürungsstelle, die auch als Zentromer bezeichnet wird, zusammengehalten werden. Zwischen den beiden identischen Chromatiden der Chromosomen zeigt sich ein Längsspalt. In dieser kompakten Form ist das Chromatin zwar transportfähig, aber nicht mehr ablesbar. Daher werden während dieser Phase keine neuen Proteine gebildet. Die dafür erforderlichen Nukleoli (Kernkörperchen) lösen sich auf.

Parallel dazu entstehen durch Teilung zwei Zentrosomen, die sich jeweils auf den entgegengesetzten Seiten des Kerns positionieren und dort beginnen, ihren Spindelapparat auszubilden. Die Spindeln bestehen aus Mikrotubuli, die durch Polymerisation aus Tubulinuntereinheiten aufgebaut werden.

Diese Spindelfasern müssen im Rahmen der weiteren Phasen der Mitose Kontakt zum Zentromer der Chromosomen aufnehmen, um dieses aufzulösen und die beiden identischen Chromatide zu den jeweiligen Polen zu ziehen. Damit die Spindelfasern dorthin gelangen können, muss vorher die Kernhülle vorübergehend abgebaut werden. Die Kernhülle besteht aus Laminen. Diese werden durch den Prozess der Phosphorylisierung aufgelöst. Das geschieht während der Prometaphase, die teils zur Prophase zugehörig und teils als eigene Phase betrachtet wird.

An den Zentromeren befinden sich als Kinetochore bezeichnete Proteinstrukturen, an welchen die Spindelfasern andocken können. So entstehen Kinetochor-Mikrotubuli-Strukturen, die sich parallel zu den Polfasern anordnen und für den späteren Transport der getrennten Chromatide zu den Polen verantwortlich sind. Während dieser Phase vervollständigt sich der Spindelapparat, indem die von den Zentrosomen ausgehenden Sternfasern Kontakt zu den übrigen Bestandteilen des Zytoskeletts aufnehmen. Der Aufbau dieser Strukturen führt dazu, dass sich die Zentrosomen immer weiter in Richtung der Zellpole bewegen.

In die an die Prometaphase anschließende Metaphase werden die Chromosomen mittig ausgerichtet. In der nachfolgenden Anaphase kommt es dann an den Zentromeren zur Trennung der identischen Chromatide. Die letzte Phase (Telophase) beginnt mit der Ankunft der Chromatide an den Polen und endet mit der Dekondensation der Chromosomen.

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Krankheiten & Beschwerden

Zellteilungen finden sowohl bei einzelligen als auch bei mehrzelligen Organismen statt. Bei Mensch, Tier und Pflanzenwelt stellt die Mitose die Voraussetzung für das Wachstum und die allgemeine Funktionsfähigkeit des Organismus dar. Alte Zellen sterben ab und müssen ständig erneuert werden. Im Rahmen der Mitose kann es jedoch vorkommen, dass keine völlig identischen Kopien des Erbmaterials weitergegeben werden. Dabei handelt es sich um sogenannte Mutationen, die Einfluss auf die Funktionsfähigkeit der neu entstandenen Zellen nehmen können. Folge können schwere Erkrankungen sein. Auch Krebs entsteht infolge von Deregulierungen der Zellteilung durch genetische Veränderungen oder hormonelle Fehlregelungen.

Jedoch treten genetische Veränderungen hauptsächlich zwischen den einzelnen Mitosen in der Interphase oder auch bei falscher Abtrennung der Chromatide in der Anaphase auf. In der Prophase selber ist das Auftreten von Mutationen nicht möglich, da hier lediglich Strukturänderungen durch Verdichtung der Chromosomen auftreten.

Störungen während der Prophase sind jedoch immer tödlich, weil sie die Einleitung der Mitose verhindern. Es könnten keine Zellteilungen mehr stattfinden. Alte Zellen würden lediglich absterben und nicht mehr durch neue Zellen ersetzt werden. Es sind auch keine angeborenen Erkrankungen bekannt, die auf einer Störung der Prophase während der Mitose beruhen.

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