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Prophase

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Biologie

In dem folgenden Artikel geht es um die Prophase der Zellteilung. Dabei handelt es sich um die erste Phase bei Mitose und Meiose. Dementsprechend gehört dieser Artikel zum Fach Biologie und erweitert den Themenkomplex der Genetik.


Wir zeigen dir nun, was die Prophase eigentlich ist und welche charakteristischen Merkmale sie aufweist. Im zweiten Schritt lernst du, welche fünf Phase man im Fall der Meiose noch unterscheidet. Zum Abschluss üben wir gemeinsam mit dir, wie du die Prophase von den anderen Phasen mithilfe einiger Abbildung unter dem Mikroskop unterscheiden kannst. 


dilek.oezyildirim@studysmarter.de

bitte Einleitung umformulieren gemäß neuer Regelung im Content Wiki

23:49 07.12.2021

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Die Prophase einfach erklärt 


Wie bereits erwähnt, ist die Prophase der erste Schritt von Mitose und Meiose. Sie folgt damit direkt der G2-Phase und markiert den eigentlichen Beginn der Zellteilung während des Zellzyklus. Besonders charakteristisch dafür ist, dass das Chromatin kondensiert und auch unter dem Mikroskop sichtbar wird. Durch diese Kondensation ist es allerdings nicht mehr möglich, dass der genetische Code abgelesen wird. 


Während der Zellteilung kommen also die meisten Prozesse in der Zelle zur Ruhe, damit jegliche Energie in die Teilung selbst investiert werden kann. In diesem Zuge lösen sich auch die Nucleoli, die Kernkörperchen, auf. Schließlich wird kein Material für die Ribosomen mehr nachproduziert. Weiterhin beginnt sich in dieser Phase auch der Spindelapparat zu bilden. Obwohl noch keine Spindel selbst gebildet sind, verdoppelt sich das Zentrosom und die Teilungsspindel wird organisiert. Die Kernmembran ist in dieser Zeit noch vollständig intakt. 


Mit diesem Wissen kann die Prophase nun folgendermaßen definiert werden: 


Als Prophase bezeichnet man die erste Phase der Mitose und Meiose. Dabei kondensiert das Chromatin und wird sichtbar. Der Spindelapparat beginnt sich auszuprägen. Alle anderen Prozesse, wie die Transkription, werden gestoppt. 



Die fünf Abschnitte der Prophase der Meiose


Während der Mitose unterscheidet man nur die Prophase selbst. Bei der Meiose hingegen werden noch einmal fünf weitere Phasen der Prophase I unterschieden, d. h. sie finden in dieser Form nur bei der ersten Teilung statt. 


Phase 1: Leptotän


Hier findet die eigentliche Kondensation statt, das heißt, das Chromatin wird mikroskopisch sichtbar. Dabei finden minimale DNA-Doppelstrangbrüche statt. Diese sind in einem späteren Abschnitt die Grundlage dafür, dass eine Rekombination bzw. ein Cross-over stattfindet. 


Prophase Leptotän StudySmarterAbbildung 1: Das Leptotän
 Quelle: flexikon.doccheck.com


Die Abbildung zeigt zwei homologe Chromosomen in vereinfachter Form. Die roten Punkte stellen jeweils Doppelstrangbrüche dar. Auf der linken Seite siehst du bereits, wie sich ein Zentrosom am Rand befindet und beginnt, den Spindelapparat auszubilden. Dieser entwickelt sich im Folgenden nicht mehr weiter. 


Phase 2: Zygotän


Im Zygotän kommt es dann zur Paarung der homologen Chromosomen. Das heißt, dass diese sich nebeneinander in identischer Ausrichtung einfinden. Anschließend wird ein synaptonemaler Komplex gebildet. Dieser sorgt dafür, dass die beiden Chromosomen miteinander verbunden bleiben. 


Prophase Zygotän StudySmarterAbbildung 2: Das Zygotän
 Quelle: flexikon.doccheck.com


Wie du in dieser Abbildung siehst, erinnert dieses Konstrukt ein wenig an eine Leiter. 


Phase 3: Pachytän


In diesem Abschnitt ist der synaptonemale Komplex schließlich vollständig ausgebildet. Daher erscheinen die Chromosomen oftmals als sehr dicke Strukturen unter dem Mikroskop. DNA-Doppelstrangbrüche werden repariert, wodurch es schlussendlich zum Austausch von homologen Segmenten kommt. Dies nennt man dann Crossing-over oder vereinfacht Rekombination. Statistisch gesehen lässt sich sagen, dass dieser Vorgang pro Chromosomenpaar mindestens einmal vorkommt, häufig allerdings auch an mehreren Stellen. 


Prophase Pachytän StudySmarterAbbildung 3: Das Pachytän
Quelle: flexikon.doccheck.com


In der Abbildung siehst du die leiterartigen Strukturen nicht mehr. Stattdessen wird deutlich, wie ein Crossing-over aussieht. 


Diplotän 


Das Diplotän ist der vierte Schritt der Prophase. Die homologen Chromosomen werden bereits wieder getrennt und nun noch über Chromatinbrücken miteinander verbunden. An diesen Stellen hat eine Rekombination stattgefunden. Man bezeichnet sie auch Chiasmata. Beim Menschen ist nach Abschluss dieses Stadiums die Reifung der Eizellen zuerst einmal beendet. Erst zur Geschlechtsreife werden die Oozyten (= Eizellen) wieder aktiviert. 

dilek.oezyildirim@studysmarter.de

Gäbe es auch eine Abbildung für das Diplotän? Dann wäre der Abschnitt auch einheiticher..

0:14 08.12.2021

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Diktyotän


Das Diktyotän bezieht sich vor allem auf die Oozyten der Menschen. Diese Phase kommt nur während der Meiose vor. Sie wird auch als Arrest- oder Ruhephase bezeichnet. Als solche Phase wird die Zeit bezeichnet, in der sich die Oozyten nicht weiterentwickeln. 


Oozyten werden lange vor der Geschlechtsreife angelegt, ab diesem Zeitpunkt aber erst wieder aktiviert. Ab diesen Moment beginnt also der Menstruationszyklus. Tatsächlich ist es Oozyten möglich, in dieser Form über Jahre zu verharren, ohne Schaden zu nehmen. Daher können Frauen solange schwanger werden, wie der Organismus Eizellen aktiviert. 


dilek.oezyildirim@studysmarter.de

Gäbe es auch eine Abbildung für das Diktyotän? Dann wäre der Abschnitt auch einheiticher..

0:15 08.12.2021

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Die Prophase unterscheiden


Im Folgenden siehst du die eine Darstellung der Prophase unter dem Mikroskop.  


Die Prophase und die Anaphase im direkten Vergleich


In der ersten Abbildung siehst du zwei Zellen in der Mitte, die sich in der Mitose befinden. Hierbei handelt es sich um die Prophase und die Anaphase. Dabei zeigt die linke Zelle die Prophase an, während die rechte Zelle sich in der Anaphase befindet. Woran erkennst du das?


Prophase Zellen Vergleich Prophase und Anaphase StudySmarterAbbildung 3: Prophase und Anaphase im Vergleich
Quelle commons.wikimedia.org



In der linken Zelle siehst du im Vergleich zu den restlichen Zellen, dass das Chromatin zum ersten Mal deutlich geworden ist. Im Vergleich dazu ist in der rechten Zelle bereits der Spindelapparat ausgeprägt und die Chromosomen sind schon fast alle an den Polen angekommen, d. h. hier ist selbst die Metaphase bereits vorbei. 


Die Prophase erkennst du folglich daran, dass du tatsächlich Chromatin erkennst, es sich aber noch nicht großartig bewegt hat. Beachte, wir sind erst in der ersten Phase der Zellteilung


Die Prophase im Vergleich zur Anaphase und Telophase


In der zweiten Abbildung siehst du nun insgesamt vier Zellen. Bis auf die Zelle rechts unten befinden sich alle in einer Phase der Zellteilung. Als Hinweis für dich: Es handelt sich hier um die Prophase, Anaphase und Telophase. Erkennst du, welche der Zellen sich in der Prophase befindet?


Prophase ellen in unterschiedlichen Stadien der Mitose StudySmarter”Abbildung 4: Zellen in unterschiedlichen Stadien der Mitose
Quelle: commons.wikimedia.org 


Du kannst die richtige Zelle auch über das Ausschlussverfahren ermitteln. Dabei fällt die linke, untere Zelle raus, weil hier bereits zwei zellkernartige Strukturen zu erkennen sind. Es handelt sich dabei also um die Telophase.


Auch die rechte, obere Zelle fällt raus, da hier bereits der Spindelapparat vollständig ausgebildet ist und die Chromosomen schon in entgegengesetzte Richtungen gezogen werden. Das ist folglich die Zelle mit der Anaphase. 


Es bleibt für die Prophase also nur noch die linke, obere Zelle. Wie du hier siehst, wird am Rand das Chromatin besonders sichtbar. Das Innere des Kerns ist sogar noch etwas verworren und ähnelt fast mehr den umliegenden Kernen der anderen Zellen. Diese Zelle befindet sich also noch am Anfang der Prophase. Dennoch erkennst du durch das sichtbare, aber noch verknäulte Chromatin die Prophase am besten.



Prophase - Das Wichtigste


  • Die Prophase markiert den Beginn der Zellteilung. Sie ist charakterisiert durch die Auflösung des Zellkerns und die beginnende Ausbildung des Spindelapparats. 
  • In der Prophase wird das Chromatin sichtbar. 
  • Die Prophase lässt sich in fünf weitere Phasen unterteilen. 
  • Im Leptotän kondensiert das Chromatin und es finden Doppelstrangbrüche statt. 
  • Während des Zygotäns paaren sich die homologen Chromosomen. Zwischen ihnen bildet sich ein synaptonemaler Komplex. 
  • Im Pachytän sind die Chromosomen vollständig über den synaptonemalen Komplex verbunden. Doppelstrangbrüche werden repariert, wodurch es zum Crossing-over kommt. 
  • Während des Diplotäns trennen sich die Chromosomen wieder voneinander. Einzig Chiasmata (Chromatinbrücken) halten die Chromosomen noch aneinander. Sie befinden sich an den Stellen, an denen es zum Crossing-over kam. 
  • Die Phase des Diktyotäns kommt hauptsächlich bei Oozyten vor. Sie wird auch als Ruhephase bezeichnet, in der sich die Zellen nicht weiterentwickeln. 
  • Unter dem Mikroskop lässt sich die Prophase am besten erkennen, indem man auf sichtbares Chromatin achtet, das aber noch nicht sortiert worden ist. 



Häufig gestellte Fragen zum Thema Prophase

Die Prophase 1 unterscheidet man bei der Meiose. Dabei werden die einzelnen Chromosomen sichtbar. Es kommt in dieser Zeit zum Crossing-over aufgrund einiger Doppelstrangbrüche. Somit wird genetisches Material rekombiniert. 

Die Prophase 2 findet sich bei Meiose und Mitose. Die einzelnen Chromosomen werden erneut sichtbar und bereiten sich auf die Teilung vor. Der einzige Unterschied zur Prophase 1 besteht darin, dass hier nur ein Chromosom von jeder Art existiert. 

In der Prophase wird das genetische Material sichtbar. Der Spindelapparat beginnt sich auszubilden und während der Meiose findet in dieser Phase ein Crossing-over statt. 

Finales Prophase Quiz

Frage

Wann im Zellzyklus folgt die Prophase?

Antwort anzeigen

Antwort

Die Prophase ist der erste Abschnitt von Mitose und Meiose und folgt direkt nach der G2-Phase. 

Frage anzeigen

Frage

Welche charakteristischen Eigenschaften besitzt die Prophase?

Antwort anzeigen

Antwort

Besonders wichtig ist das Kondensieren des Chromatins während der Prophase. Dadurch kann der genetische Code nicht mehr abgelesen werden. 

Frage anzeigen

Frage

Was wird während der Prophase noch gebildet?

Antwort anzeigen

Antwort

Während der Prophase beginnt der Spindelapparat sich zu bilden. Die Zentrosomen verdoppeln sich und die Teilungsspindel wird organisiert. 

Frage anzeigen

Frage

Welche fünf Abschnitte der Prophase unterscheidet man?

Antwort anzeigen

Antwort

Man unterscheidet: 

  • Leptotän 
  • Zygotän
  • Pachytän 
  • Diplotän 
  • Diktyotän.
Frage anzeigen

Frage

Wann treten die fünf Abschnitte der Prophase auf?

Antwort anzeigen

Antwort

Man findet diese fünf Abschnitte nur während der Meiose. Während der Mitose existiert nur die Prophase selbst. 

Frage anzeigen

Frage

Was passiert während des Leptotäns der Prophase?

Antwort anzeigen

Antwort

Es findet die eigentliche Kondensation statt. Weiterhin treten minimale DNA-Doppelstrangbrüche auf. Hier findet später ein Cross-over statt. 

Frage anzeigen

Frage

Wie wird das Zygotän der Prophase charakterisiert?

Antwort anzeigen

Antwort

In dieser Phase werden die homologen Chromosomen gepaart. Anschließend bildet sich ein synaptonemaler Komplex. 

Frage anzeigen

Frage

Was passiert während des dritten Abschnitts der Prophase?

Antwort anzeigen

Antwort

In dieser Zeit ist der synaptonemale Komplex vollständig ausgebildet. Doppelstrangbrüche werden repariert, wodurch es zum Crossing-over kommt. 

Frage anzeigen

Frage

Wie nennt man den dritten Abschnitt der Prophase während der Meiose?

Antwort anzeigen

Antwort

Dieser Abschnitt wird als Pachytän bezeichnet. 

Frage anzeigen

Frage

Was passiert während des Diplotäns während der Prophase?

Antwort anzeigen

Antwort

Die homologen Chromosomen werden bereits wieder getrennt und nur noch über lose Chromatinbrücken miteinander verbunden. An dieser Stelle hat eine Rekombination stattgefunden. 

Frage anzeigen

Frage

Welche Bedeutung spielt der Begriff Chiasmata während der Prophase?

Antwort anzeigen

Antwort

Als solche werden die Chromatinbrücken bezeichnet, die im Diplotän an Stellen der Rekombination auftreten. 

Frage anzeigen

Frage

Wie nennt man den fünften Abschnitt der Prophase während einer Meiose?

Antwort anzeigen

Antwort

Diesen Abschnitt bezeichnet man als Diktyotän.

Frage anzeigen

Frage

Was passiert während des Diktyotäns?

Antwort anzeigen

Antwort

Dieser Abschnitt wird auch als Arrest- oder Ruhephase bezeichnet. Er bezieht sich besonders auf Oozyten, die sich nicht mehr weiterentwickeln, bis sie wieder aktiviert werden. Zellen können im Diktyotän über Jahre verharren, ohne Schaden zu nehmen. 

Frage anzeigen

Frage

Wie erkennt man die Prophase am besten unter dem Mikroskop?

Antwort anzeigen

Antwort

In dieser Phase wird das Chromatin zum ersten Mal sichtbar, ist aber zum Großteil noch in einem Knäuel verbunden. Man erkennt zwar Chromatin, es wird allerdings noch nicht durch den Spindelapparat bewegt. 

Frage anzeigen

Frage

Welche Phase folgt nach der Prophase?

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Antwort

Die nächste wichtige Phase wird als Metaphase bezeichnet. 

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