Mitose ist der Prozess der Zellteilung, durch den sich zwei Tochterzellen bilden. Vor der Teilung muss die Zelle jedoch ihr genetisches Material – die DNA - verdoppeln. Die Verdoppelung der DNA in der Mitose ist ein komplexer und genauer Prozess, der an empirisch definierten Stellen stattfindet und aus mehreren Phasen besteht.
Die Standorte der DNA-Verdoppelung in der Mitose werden durch spezielle Strukturen definiert, die Replikationsfabriken genannt werden. Replikationsfabriken bestehen aus einer Vielzahl von Proteinen, die an DNA binden und die Genauigkeit der Verdoppelung sicherstellen. Ihre Position in der Zelle ist ebenfalls streng reguliert, um die Möglichkeit von Fehlern zu minimieren und die genomische Integrität zu erhalten.
Der Prozess der DNA-Verdoppelung in der Mitose besteht aus mehreren Phasen. Die erste Phase wird als Initiation bezeichnet und beginnt mit dem Abwickeln zweier DNA-Spiralen, damit komplementäre Nukleotide hinzugefügt werden können. Dann folgt die Elongationsphase, in der jedem gewickelten DNA-Strang neue Nukleotide hinzugefügt werden. Dieser Prozess wird durch Enzyme, sogenannte DNA-Polymerasen, durchgeführt, die neue Nukleotide in die Musterkette der DNA polymerisieren. Schließlich ist das Ergebnis der DNA-Verdoppelung zwei identische DNA-Moleküle, die jeweils aus einer Musterkette und einer synthetisierten Kette bestehen.
Die Rolle von DNA in der Zellteilung
Desoxyribonukleinsäure oder DNA spielt eine wichtige Rolle bei der Zellteilung. Es enthält die genetischen Informationen, die für die Bildung neuer Zellen und die Übertragung erblicher Eigenschaften von einer Generation zur nächsten benötigt werden.
Bei der Zellteilung durchläuft die DNA mehrere wichtige Schritte, die eine genaue Verdoppelung der genetischen Information ermöglichen. Diese Schritte umfassen die Trennung von zwei DNA-Ketten, die Synthese neuer Komplementärketten und das anschließende Verpacken neuer Chromosomensätze in einzelne Nukleolen.
Die erste Phase der Zellteilung ist die Interphase, bei der sich die DNA in Form langer Stränge im Kern befindet. Dann kommt die Phase der DNA-Verdoppelung, in der sich die beiden DNA-Ketten trennen und jede Kette als Matrix dient, um eine neue komplementäre Kette zu synthetisieren. Übertragung der DNA in die nächste Phase der Winkelteilung. Neue Chromosomen Chromosomen bilden sich um die DNA herum und wandern zu den Chromosomen.
Als Ergebnis erhält jede neue Zelle eine exakte Kopie der genetischen Information von der Elternzelle und kann sich weiter entwickeln und ihre speziellen Funktionen erfüllen.
- DNA enthält genetische Informationen;
- Die DNA-Verdoppelung tritt während der Verdopplungsphase und der Interphase auf;
- Die DNA-Trennung erfolgt während der Phase der Winkelteilung;
- Neue Chromosomen bilden sich um die doppelte DNA herum.
DNA-Verdopplungsstellen in der Mitose
Die Standorte der DNA-Verdoppelung in der Mitose werden Replikone genannt. Ein Replikon ist ein DNA-Abschnitt, der unabhängig von anderen Teilen eines DNA-Moleküls funktioniert. In jedem Replikon bildet sich eine Replikationsblase, in der sich zwei doppelsträngige DNA-Moleküle zu trennen und zu verdoppeln beginnen.
Die Standorte der DNA-Verdoppelung in der Mitose befinden sich auf den Chromosomen und bilden einige charakteristische Strukturen. Zum Beispiel bildet sich im zentralen Teil des Chromosoms eine spezielle Struktur, die als Replikationsgabel bezeichnet wird. Die Replikationsgabel sieht aus wie eine Gabel mit zwei langen Ärmeln. Jede dieser Ärmel ist an der Matrixkette fixiert und bewegt sich in entgegengesetzte Richtungen, um neue komplementäre DNA-Ketten zu bilden.
Auf der mitotischen Spirale unter dem Mikroskop ist zu sehen, dass die Stellen der DNA-Verdoppelung helle Streifen sind, die als Interphasenflecken bezeichnet werden. Interphasenflecken bezeichnen die aktiven Bereiche der Chromosomen, in denen die DNA in der Mitose verdoppelt wird. Daher kann man sagen, dass die Standorte der DNA-Verdoppelung in der Mitose die Schlüsselbereiche sind, in denen die DNA-Replikation stattfindet und eine Kopie des genetischen Materials erstellt wird.
Die Stadien der DNA-Verdoppelung in der Mitose
Die Verdoppelung der DNA erfolgt in mehreren Schritten:
| Etappe | Die Beschreibung |
| 1 | Initiation: Auf dem DNA-Molekül bilden sich "Gabeln" - offene Bereiche, in denen die Replikation beginnt. Dies geschieht durch Enzyme, sogenannte Replikatoren, die zwei DNA-Ketten trennen und an der Synthese neuer Nukleotide beteiligt sind. |
| 2 | Replikation: Replikatoren verbinden sich mit "Gabeln" und beginnen, neue Nukleotide an jeder DNA-Kette zu synthetisieren. Der Replikationsprozess geht von 5 zu 3 zu Ende und verläuft nach dem Prinzip der Komplementarität der Basen (Adenin verbindet sich mit Thymin, Guanin mit Cytosin). |
| 3 | Terminierung: nach der Synthese neuer Nukleotide ist die DNA-Replikation abgeschlossen. Die Replikatoren werden vom DNA-Molekül getrennt und zwei identische DNA-Moleküle werden gebildet, die aus einer alten und einer neuen Kette bestehen. |
Diese Phasen der Verdoppelung des DNA-Moleküls ermöglichen eine genaue Kopie der genetischen Information und ermöglichen es jeder neu gebildeten Zelle, einen vollständigen Satz von genetischem Material für ihr Leben zu erhalten.
