Hauptunterschied – Binäre Spaltung vs. Mitose

Binäre Spaltung und Mitose sind zwei Mechanismen, die bei der asexuellen Fortpflanzung von Organismen verwendet werden. Ein einzelner Organismus wird bei der Doppelspaltung in zwei Tochterorganismen geteilt. Die binäre Spaltung ist der asexuelle Fortpflanzungsmechanismus bei Prokaryonten. Mitose ist die vegetative Zellteilung bei Eukaryoten. Die asexuelle Fortpflanzung oder die vegetative Zellteilung dient dem Wachstum, der Entwicklung und dem Ersatz von Zellen in Eukaryoten. Die Hauptunterschied zwischen binärer spaltung und mitose ist das Die binäre Spaltung bildet keinen Spindelapparat, während die Mitose durch den Spindelapparat stattfindet.

Dieser Artikel befasst sich mit,

1. Was ist Binärspaltung? – Mechanismus, Typen, Geschwindigkeit 2. Was ist Mitose? – Mechanismus, Phasen 3. Was ist der Unterschied zwischen Binärspaltung und Mitose?

Was ist Binärspaltung?

Die Aufteilung eines einzelnen Organismus in zwei Tochterorganismen wird als binäre Spaltung bezeichnet. Bakterien und Archaeen wie Prokaryoten weisen bei ihrer ungeschlechtlichen Fortpflanzung im Allgemeinen eine binäre Spaltung als Zellteilungsmechanismus auf. Einige eukaryotische Organellen wie Mitochondrien weisen auch eine binäre Spaltung auf, um ihre Anzahl innerhalb der Zelle zu erhöhen. Prokaryoten enthalten ein einzelnes, zirkuläres Chromosom im Genom. Dieses DNA-Molekül wird vor der Zellteilung repliziert. Während sich die Elternzelle auseinanderzieht, werden die replizierten Chromosomen getrennt. Die resultierenden zwei Zellen sind genetisch identisch und haben das Potenzial, ihre ursprüngliche Größe in der Art zu wachsen.

Mechanismus

Die DNA-Replikation ist das erste Ereignis im Prozess der binären Spaltung. Das einzelne kreisförmige Chromosom in der vegetativen Zelle ist eng gewunden. Es wird abgewickelt und dann repliziert. Replizierte zwei Chromosomen bewegen sich durch einen energieabhängigen Prozess zu den entgegengesetzten Polen. Dann vergrößert die Zelle ihre Länge. Alle Komponenten wie Ribosomen und Plasmide der prokaryontischen Zelle verdoppeln ihre Zahl. Die äquatoriale Platte verengt sich, um die Plasmamembran zu trennen. Zwischen den getrennten Zellen bildet sich eine neue Zellwand. Die Teilung des Zytoplasmas wird als Zytokinese bezeichnet. Die beiden neu gebildeten Zellen enthalten ungefähr die gleiche Anzahl an Ribosomen, Plasmiden und anderen Komponenten. Das Volumen des Zytoplasmas ist ebenfalls ungefähr gleich.

Abbildung 1: Binäre Spaltung

Arten der Binärspaltung

Vier Arten der binären Spaltung können identifiziert werden.

Unregelmäßige binäre Spaltung – Zytokinese findet in der senkrechten Ebene zu der Ebene statt, in der die Karyokinese stattgefunden hat. Es kommt in Amöben vor.

Längsbinäre Spaltung – Zytokinese erfolgt entlang der Längsachse. Dies tritt bei Flagellaten und Euglena auf.

Transversale binäre Spaltung – Zytokinese erfolgt entlang der Querachse. Es kommt in Paramecium-ähnlichen Protozoen vor.

Schräge Binärspaltung – schräge Zytokinese tritt wie bei Ceratium auf.

Abbildung 2: Binäre Spaltung im Bakterium Salmonella typhimurium

Geschwindigkeit

Die Binärspaltung wird als schneller Prozess angesehen. Typischerweise teilt sich eine E. coli-Zelle bei 37 °C alle 20 Minuten. Die gesamte Bakterienkultur durchläuft eine binäre Spaltung; daher wird die von einem Zyklus benötigte Zeit als Verdopplungszeit bezeichnet. Einige Stämme wie Mycobacterium tuberculosis haben im Vergleich zu E. coli eine langsame Verdopplungszeit.

Was ist Mitose?

Die vegetative Zellteilung bei Eukaryoten wird als Mitose bezeichnet. Das replizierte Genom wird geteilt, wodurch zwei Tochterkerne gebildet werden, gefolgt von der zytoplasmatischen Teilung, die letztendlich zwei Zellen aus einer einzigen Elternzelle hervorbringen kann. Die beiden Zellen sind identisch und tragen ungefähr die gleiche Anzahl von Organellen und Zytoplasma. Die mitotische Phase wird als M-Phase des Zellzyklus bezeichnet. Unter Organismen können verschiedene Arten von Mitose identifiziert werden. Bei der „offenen“ Mitose bei Tieren wird die Kernhülle aufgebrochen, um die Chromosomen zu trennen. Aber bei Pilzen trennen sich die Chromosomen im intakten Kern; dies wird als „geschlossene“ Mitose bezeichnet.

Eukaryoten verwenden die Mitose bei ihrer ungeschlechtlichen Fortpflanzung, ihrem Wachstum und ihrer Entwicklung, dem Ersatz von Körperzellen und der Regeneration von Körperteilen.

Mechanismus

Die mitotische Teilung kann in vier Hauptstadien unterteilt werden: Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase. Die Chromosomen in der Zelle werden in der S-Phase der Interphase repliziert, bevor sie in die M-Phase eintreten. Sie werden auch verdichtet und an den Spindelfasern befestigt. Während der Interphase werden Proteine ​​synthetisiert, die für die Zellteilung benötigt werden. Zelluläre Komponenten einschließlich Organellen werden während der Interphase ebenfalls verdoppelt.

Prophase

Während der Präprophase wandert der Kern der stark vakuolisierten Pflanzen in das Zentrum der Zelle. Prophase ist die erste Stufe der Kernteilung in der Mitose. In der frühen Prophase verschwindet der Nukleolus. Die Chromosomen sind eng gewunden und die Bildung der mitotischen Spindel wird an der Prophase eingeleitet. Chromosomen, die zwei Schwesterchromatiden enthalten, die am Zentromer miteinander verbunden sind, können unter dem Lichtmikroskop als dünne, lange, fadenförmige Strukturen sichtbar gemacht werden. In der Nähe des Zellkerns erscheint ein Zentrosomenpaar, das von Proteinfasern umgeben ist und den Mikrotubulus-Spindelapparat bildet. Pflanzen besitzen kein Zentrosom, das das koordinierende Zentrum der Mikrotubuli ist. Somit ist die Bildung von Spindelapparaten für die Zellteilung in Pflanzen nicht essentiell.

Metaphase

Die Kernhülle verschwindet während der Prometaphase der offenen Mitose. Die Kinetochor-Mikrotubuli sind an den Kinetochoren in chromosomalen Zentromeren befestigt. Das Wachstum der mitotischen Spindel erfolgt durch das Zusammenwirken von polaren Mikrotubuli. Zwei Zentrosomen ziehen Chromosomen zu den entgegengesetzten Polen, indem sie die Mikrotubuli zusammenziehen. Aufgrund der Spannung werden Chromosomen in der äquatorialen Platte der Zelle an der Metaphase ausgerichtet. Der Metaphase-Checkpoint gewährleistet die gleichmäßige Verteilung der Chromosomen an der Äquatorialplatte.

Anaphase

Während der Anaphase werden Schwesterchromatiden durch die von den Zentrosomen erzeugte Zugspannung getrennt und bilden zwei Tochterchromosomen. Diese Tochterchromosomen werden durch weitere Kontraktion der Mikrotubuli zu den entgegengesetzten Polen gezogen.

Telophase

Die kontrahierten Mikrotubuli werden gelockert und verlängern die Zelle. Es entsteht eine neue Kernhülle, die zwei Chromosomensätze an den gegenüberliegenden Polen umschließt, wodurch zwei Kerne wieder erscheinen.

Abbildung 3: Phasen der Mitose

Zytokinese

Die Karyokinese findet in der M-Phase statt, gefolgt von der Zytokinese, der Teilung des Zytoplasmas, einem von der M-Phase getrennten Vorgang. Die pflanzliche Zytokinese unterscheidet sich von der tierischen Zytokinese aufgrund des Vorhandenseins einer Zellwand. In tierischen Zellen wird eine Spaltfurche gebildet, um das Zytoplasma mit Hilfe eines kontraktilen Rings abzuschnüren, der in der Metaphase der Karyokinese entwickelt wurde. Bei Pflanzen bildet sich in der Mitte der Mutterzelle eine Zellplatte, die reift, um mit der bestehenden Zellwand zu verschmelzen. Sowohl die Zytokinese von tierischen als auch pflanzlichen Zellen wird durch die Vesikel angetrieben, die aus dem Golgi-Apparat kommen. Bei den meisten Organismen finden Karyokinese und Zytokinese getrennt statt.

Unterschied zwischen Binärspaltung und Mitose

Definition

Zellteilung: Binäre Spaltung ist die Aufteilung eines einzelnen Organismus in zwei Tochterorganismen.

Mitose: Mitose ist die vegetative Zellteilung bei Eukaryoten.

Art des Organismus

Zellteilung: Die binäre Spaltung findet hauptsächlich in Prokaryonten statt.

Mitose: Die Mitose findet in Eukaryoten statt.

Kern

Zellteilung: In Organismen, die einen Zellkern haben, findet keine binäre Spaltung statt.

Mitose: Die Mitose findet in Organismen statt, die einen Zellkern besitzen.

Bildung des Spindelapparates

Zellteilung: Bei der binären Spaltung wird kein Spindelapparat gebildet.

Mitose: Eukaryoten besitzen während der Mitose einen Spindelapparat.

Verdoppelung der Organellen

Zellteilung: Prokaryonten haben keine Organellen. Ribosomen und andere zelluläre Komponenten werden jedoch vor der binären Spaltung verdoppelt.

Mitose: Organellen werden an der Interphase verdoppelt, um sich in zwei Zellen zu trennen.

Funktion

Zellteilung: Die asexuelle Fortpflanzung bei Prokaryoten ist die Funktion der Doppelspaltung.

Mitose: Eukaryoten verwenden die Mitose für die ungeschlechtliche Fortpflanzung, das Wachstum und die Entwicklung, den Ersatz von Körperzellen und die Regeneration von Körperteilen.

DNA

Zellteilung: DNA wird während der binären Spaltung direkt an die Zellmembran gebunden.

Mitose: DNA wird während der mitotischen Teilung an den Spindelapparat gebunden.

Zuverlässigkeit

Zellteilung: Die binäre Spaltung ist ein weniger zuverlässiger Prozess, der zu einer erhöhten Anzahl von Chromosomen in einer Zelle führt.

Mitose: Die Mitose wird durch einen Metaphase-Checkpoint korrigiert, um eine einheitliche Chromosomenzahl zu erhalten.

Komplexität

Zellteilung: Die Binärspaltung ist ein einfacher Vorgang.

Mitose: Die Mitose ist vergleichsweise komplex als die binäre Spaltung.

Zeit genommen

Zellteilung: Die Binärspaltung ist ein schneller Prozess.

Mitose: Die Mitose dauert aufgrund ihrer Komplexität einige Zeit.

Beispiele

Zellteilung: Die binäre Spaltung findet in Bakterien und Eukaryoten wie Amöben, Hydra und Planarien statt.

Mitose: Die Mitose findet bei allen Tieren einschließlich Menschen, allen Pflanzen und Pilzen statt.

Abschluss

Binäre Spaltung und Mitose sind zwei Arten von asexuellen Fortpflanzungsmechanismen, die in Prokaryoten bzw. Eukaryoten vorkommen. Die Mitose verläuft in mehreren Phasen und teilt den Kern eukaryontischer Zellen. Es hat eine höhere Zuverlässigkeit, da während des Metaphase-Checkpoints Korrekturen vorgenommen werden, um eine feste Chromosomenzahl in den Nachkommen beizubehalten. Daher ist es ein zeitaufwändiger und komplexer Prozess im Vergleich zur binären Spaltung. Daher ist der Hauptunterschied zwischen binärer Spaltung und Mitose ihre Komplexität.

Referenz:1. „Spaltung (Biologie)“. En.wikipedia.org. N.p., 2017. Web. 8. März 2017. 2.”Mitose”. En.wikipedia.org. N.p., 2017. Web. 8. März 2017.

Bildhöflichkeit: 1. „Binary Fission 2“ von Ecoddington14 – (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia2. „Bei einer sehr starken Vergrößerung von 15000X zeigte diese kolorierte Rasterelektronenmikroskopie (REM) das Vorhandensein eines einzelnen Gram-ne“ Von CDC/Bette Jensen über Public Domain Files 3. „Mitosis Stages“ Von Ali Zifan – Eigene Arbeit; Verwendete Informationen von: Campbell Biology (10. Ausgabe) von: Jane B. Reece & Steven A. Wasserman.and Nature.com. (CC BY-SA 4.0) über Commons Wikimedia