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10.3:

Zweiteilung

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Biology
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JoVE Core Biology
Binary Fission

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Prokaryoten vermehren sich durch Zellteilung, obwohl sie einen anderen Prozess anwenden als Eukaryoten, einer, der asexuell ist und zwei genetisch identische Klone von sich selbst bildet. Diese Art der Reproduktion wird als binäre Spaltung bezeichnet, was Halbierung bedeutet. Zum Teilen ersetzt die Zelle zunächst ihre DNA und kopiert das Chromosom von seinem Replikationsursprung, einem Bereich in der Nähe des chromosomalen Kontakts mit der Zellplasmamembran. Replikationsenzyme kopieren das Chromosom bidirektional und bewegen sich vom Ursprung aus in entgegengesetzte Richtungen, um zwei doppelsträngige Chromosomen zu erzeugen. Während der Replikation beginnen sich beide Chromosomen voneinander zu gegenüberliegenden Seiten der Zelle zu entfernen. Die Zelle selbst verlängert sich und spornt die Chromosomen- oder Nukleoidtrennung an. Sobald sich die Chromosomen zu entgegengesetzten Seiten bewegt haben, kann die zytoplasmatische Trennung, die Zytokinese, beginnen. Nun bildet sich am Zellmittelpunkt ein Ring aus selbstorganisierenden Proteinen, der die Bildung eines Septumrings, einer sich entwickelnden Zellwand, von der Peripherie des Mittelpunkts zur Mitte lenkt. Wenn das Septum fertig entwickelt ist, drückt es die Zelle ab und teilt sich, um zwei identische Tochterzellen zu erhalten.

10.3:

Zweiteilung

Die Spaltung ist die Teilung einer einzelnen Einheit in zwei oder mehrere Teile. Dabei entstehen separate Einheiten, welche der originalen Einheit ähneln. Organismen in den Domänen der Archaeen und Bakterien vermehren sich mittels der Zweiteilung (Zellteilung). Bei dieser teilt sich eine Mutterzelle in zwei Teile, die jeweils auf die Größe der ursprünglichen Mutterzelle anwachsen können. Diese asexuelle Methode der Vermehrung führt zu Tochterzellen, die genetisch identisch sind.

Die Geschwindigkeit der bakteriellen Zellteilungen

Obwohl die Geschwindigkeit von Spezies zu Spezies variiert, ist die bakterielle Zellteilung im Allgemeinen schnell und kann zu einem erstaunlichem Wachstum sorgen. In der Zeit, welche die Bakterienzellen für die Zellteilung benötigen, verdoppelt sich die Anzahl der Zellen in der Bakterienkultur. Diese Zeit wird also Verdoppelungszeit genannt. Zum Beispiel teilen sich Escherichia coli Zellen typischerweise alle 20 Minuten. Das Bakterienwachstum wird jedoch durch Faktoren wie Nährstoff und Raum begrenzt. Daher findet die Zellteilung in Bakterienkulturen mit wesentlich geringeren Raten statt, wenn sie durch einen wachstumsbegrenzenden Faktor begrenzt ist (d.h. in eine stationäre Wachstumsphase eingetreten sind).

Die Teilung von Organellen in eukaryotischen Zellen

Neben Organismen aus dem Bereich der Archaeen und Bakterien vermehren sich auch einige Organellen in eukaryotischen Zellen mittels der bakteriellen Zellteilung. Mitochondrien teilen sich beispielsweise durch prokaryotische Zellteilung. Dieser Prozess erfordert die Teilung der mitochondrialen Proteine und DNA.