Prometaphase Definition
Die Prometaphase ist das Stadium der eukaryotischen Zellteilung, das zwischen Prophase und Metaphase liegt. Während der Prophase haben sich die Chromosomen der Zelle kondensiert und das Zentrosom der Zelle, das Zentrum zur Organisation der Mikrotubuli, hat sich geteilt und zu den gegenüberliegenden Seiten der Zelle bewegt. Während der Prometaphase finden mehrere wichtige Schritte statt, einschließlich des Abbaus der Kernhülle und der Anbringung von Mikrotubuli an jedem der Chromosomen.
Obwohl der Abbau der Kernmembran nicht eindeutig geklärt ist, ist bekannt, dass die Membran während der Prometaphase auseinanderbricht. Die Kernmembran besteht aus zwei Lipiddoppelschichten mit vielen Poren, durch die Ribosomen die Membran passieren können. Zu Beginn der Prometaphase werden Proteine freigesetzt, die bestimmte Moleküle aus den Kernmembranen entfernen. Ohne das Molekül fallen die Membranen auseinander. Sie werden während der Telophase wieder zusammengesetzt, bevor die Zelle vollständig in zwei neue Zellen geteilt wird.
Der Zusammenbruch der Kernmembran ermöglicht die Befestigung von Mikrotubuli an den Chromosomen. Chromosomen haben spezielle Regionen, die mit Proteinen verbunden sind, die es Schwesterchromatiden ermöglichen, sich aneinander zu heften. Diese Regionen sind als Zentromere bekannt. Das Zentromer jedes Chromosoms enthält weitere spezialisierte Bereiche, die Kinetochoren genannt werden und die Befestigung von Mikrotubuli ermöglichen. Die Mikrotubuli haben ihren Ursprung im Zentrosom an jedem Ende der Zelle und bilden eine Matrix in der gesamten Zelle, die als Spindelapparat bezeichnet wird.
Der Spindelapparat enthält mehrere Arten von Mikrotubuli, wie in der folgenden Grafik zu sehen ist. Die Kinetochore-Mikrotubuli finden ihren Weg zu jedem Chromosom, von jeder Seite. Motorproteine können Substanzen entlang der Mikrotubuli bewegen. Außerdem kann das Mikrotubuli-Organisationszentrum, oder Zentrosom, Monomere des Mikrotubulus hinzufügen oder entfernen und so seine Gesamtlänge vergrößern oder verkleinern. Dadurch können die Chromosomen in Richtung der Metaphaseplatte für die nächste Phase der eukaryotischen Zellteilung geschoben oder gezogen werden.
Während der Metaphase der Mitose wird die mitotische Spindel gebildet, und die beiden Hälften jedes verdoppelten Chromosoms werden auf der Metaphaseplatte ausgerichtet. Diese Schwesterchromatiden werden während der Anaphase geteilt, da die Proteine, die sie am Zentromer zusammenhalten, gelöst werden. In der Meiose wird das Stadium der Prometaphase normalerweise in die späten Teile der Prophase oder die frühen Teile der Metaphase unterteilt, aber die Prozesse der Prometaphase müssen immer noch stattfinden. In der ersten Teilung der Meiose entsteht jedoch die meiotische Spindel, die homologe Chromosomen auf der Metaphasenplatte ausrichtet.
Die Prometaphase hat einen Kontrollpunkt, den Spindelkontrollpunkt, der es der Zelle nicht erlaubt, zum nächsten Stadium der Zellteilung überzugehen. Dieser Kontrollpunkt beruht darauf, dass alle Chromosomen an der Spindel befestigt sind. Dadurch wird sichergestellt, dass die Zellteilung nicht ohne die richtige Teilung der Chromosomen abläuft. Dies kann passieren und ist die bekannte Ursache für einige Geburtsfehler. Das Down-Syndrom z. B. wird dadurch verursacht, dass der Spindelkontrollpunkt übersehen wird und eine zusätzliche Kopie des Chromosoms 21 auf eine einzelne Gamete übertragen wird. Wenn diese Gamete von einer anderen Gamete befruchtet wird, sind drei Kopien von Chromosom 21 vorhanden, was zu Entwicklungsanomalien führt.
Das folgende Bild zeigt eine Zelle in der späten Prometaphase. Die leuchtenden Farben auf dem Foto wurden durch fluoreszierende Moleküle erzeugt, die sich an verschiedene Strukturen anlagern. Die grünen Linien sind die Spindelfasern, oder Mikrotubuli. Die roten Punkte stellen einzelne Kinetochoren dar. Das Blau wird durch fluoreszierende Moleküle erzeugt, die an die DNA gebunden sind. Die hellgrünen Linien sind Kinetochoren-Mikrotubuli, und die Metaphase wird fortgesetzt, bis alle roten Kinetochoren an den Mikrotubuli befestigt sind.
- Kernhülle – Die doppelte Phospholipid-Doppelschicht (4 Schichten), die den Kern von Eukaryoten umgibt.
- Kinetochore – Spezielle Strukturen innerhalb des Zentromers der Chromosomen, die es den Spindelfasern ermöglichen, sich zu befestigen.
- Zentromer – Regionen innerhalb der Chromosomen, die sich mit speziellen Proteinen verbinden, um von Mikrotubuli bewegt zu werden und Schwesterchromatiden zu befestigen.
- Zentrosom – Das Zentrum zur Organisation der Mikrotubuli in Zellen, das in der Lage ist, Mikrotubuli zu produzieren und zu entfernen.
Quiz
1. In Pflanzen sind keine Zentrosomen vorhanden. Bei Pilzen wird die Kernhülle nicht abgebaut. Findet in diesen Organismen eine Prometaphase statt?
A. Nur bei den Pilzen
B. Ja, in beiden
C. Nein
2. Was passiert mit der Kernhülle, wenn sie auseinanderfällt?
A. Sie wird zerstört.
B. Sie wird um jeden neuen Zellkern herum wieder zusammengesetzt.
C. Wir haben keine Ahnung.
3. In Prokaryoten gibt es keine internen Organellen, aber die internen Komponenten müssen trotzdem getrennt werden. Welche Teile der Prometaphase müssen in Bakterien stattfinden?
A. Keiner der Teile
B. Spindelbildung
C. Spindelbildung und Abbau der Kernhülle