Mitose

Mitose, zentraler Prozess der Zellteilung von Eukaryonten, wobei im Zellkern das Erbgut (die Nucleinsäure DNA) verdoppelt und auf die zukünftigen Tochterzellen verteilt wird.

Die Mitose beginnt mit der Verdichtung des Chromatins zu den Chromosomen (Prophase). Chromatin dient normalerweise in Form einer fädigen Struktur aus den Nucleinsäuren DNA und RNA sowie Proteinen der Steuerung des Zellstoffwechsels. Außerdem teilen sich in der Prophase die Zentriolen, kurze Röhrchen aus zelleigenen Proteinen, die sich zu Mikrotubuli zusammengelagert haben (siehe Proteine: Mikrotubuli). Die Zentriolen wandern zu den einander gegenüberliegenden Polen der Zelle und bilden den so genannten Spindelfaserapparat. In der Folge verdoppeln sich die Chromosomen in zwei identische, im Lichtmikroskop sichtbare Stränge, die Chromatiden, und die Membran des Zellkerns löst sich auf.

Nachdem sich die parallel liegenden Schwesterchromatiden der duplizierten Chromosomen voneinander getrennt und in einer Ebene zwischen den beiden Zentriolen (der Äquatorialebene) angeordnet (Metaphase) haben, werden die Spindelfasern aktiv. Sie ziehen je eines der beiden gleichen Chromosomen in entgegengesetzter Richtung auseinander (Anaphase), so dass sich schließlich je ein vollständiger Chromosomensatz an den beiden Zellpolen befindet (Telophase). Zur Vollendung der Zellteilung wird zwischen den Polen eine neue Zellwand ausgebildet (Cytokinese). Auf diese Weise sind aus der Ausgangszelle zwei Tochterzellen mit jeweils komplettem Chromosomensatz entstanden. Die Dauer der Mitose schwankt – abhängig vom Zelltyp – etwa zwischen einer und drei Stunden. Zusammen mit der Cytokinese und der zwischen zwei Zellteilungen liegenden Interphase dauert der gesamte so genannte Zellzyklus allerdings erheblich länger.

Der Begriff Mitose (griechisch mitos: Faden) geht auf den deutschen Physiologen Walter Flemming zurück, der 1879 den Ablauf der Zellteilung erstmals im Detail beschrieb. Embryonalentwicklung, Wachstum sowie Regeneration von Organen basieren bei Tieren, Pflanzen und Pilzen auf Mitose. Und viele einzellige Lebewesen (Protozoen) und auch einige mehrzellige Arten pflanzen sich ungeschlechtlich auf mitotischem Weg fort. Die Mitose wird durch bestimmte Stoffe wie das in Herbstzeitlosen enthaltene Colchicin gehemmt, das die Ausbildung des Spindelfaserapparates verhindert, worauf in diesem Fall die giftige Wirkung der Pflanze beruht.

Nicht immer laufen Zellteilungen genau auf die oben beschriebene Weise ab: Teilt sich nur der Kern, während die Zelle selbst erhalten bleibt, so entsteht eine zwei- oder mehrkernige Zelle (z. B. bei manchen Grünalgen und Schimmelpilzen), man bezeichnet dies als Amitose. Bei einer Endomitose spielt sich die Verdoppelung der DNA ohne Spindelfaserapparat innerhalb des Zellkerns ab; dies führt zu einer Vervielfachung des Chromosomensatzes (Polyploidie), beispielsweise bei stark spezialisierten Zellen mit hoher Stoffwechselaktivität in der Leber.

Siehe auch Meiose; Genetik