Verstehe, wie Zellen ihre DNA kopieren und vollständig auf Tochterzellen verteilen – mit beschrifteten Chromosomenbildern und einem Mitose-Labor.
Drei kurze Aufgaben helfen dir, deinen Startpunkt zu finden. Wenn du unsicher bist, wähle „Weiß ich noch nicht“.
Entscheide ohne Nachschlagen. Pro Aufgabe passt genau eine Antwort.
Ein Körper wächst nicht nur dadurch, dass einzelne Zellen größer werden: Er bildet neue Zellen. Auch bei der Erneuerung von Gewebe werden Zellen ersetzt. Dafür muss das Erbmaterial zuverlässig verteilt werden. Die Mitose ist die Teilung des Zellkerns, bei der normalerweise zwei Kerne mit gleichem Chromosomensatz entstehen.
Meist folgt oder überlappt eine Cytokinese, die Teilung des Zellplasmas. Mitose und Cytokinese sind zusammen wichtige Schritte der Zellteilung. Vorher muss die DNA kopiert werden.
Die DNA trägt Erbinformation und liegt zusammen mit Proteinen als Chromatin vor. Ein Chromosom ist eine solche zusammengehörige DNA-Protein-Einheit. Bei der Zellteilung wird es besonders dicht verpackt und gut erkennbar. Ein Chromosom sieht also nicht während des gesamten Zellzyklus wie ein X aus.
1 Chromosom · 1 Chromatide
Die Chromatide enthält einen DNA-Doppelstrang.
↓ DNA wird kopiert
Weiterhin 1 Chromosom · jetzt 2 Chromatiden
1 und 2: Schwesterchromatiden, jeweils mit einem DNA-Doppelstrang.
3: Centromer – hier sind sie verbunden.
Die X-Form zählt als ein Chromosom. Die farbigen Hintergründe dienen nur der Gegenüberstellung und zeigen keine Zellen.
Enthält einen langen DNA-Doppelstrang mit zugehörigen Proteinen. „Ein Chromatid“ bedeutet nicht, dass die DNA nur aus einem einzelnen DNA-Strang besteht.
Enthält zwei Schwesterchromatiden, also zwei DNA-Doppelstränge mit Proteinen. Solange die Schwesterchromatiden verbunden sind, zählt das Gebilde als ein Chromosom.
| Phase | Was geschieht? | Wichtige Unterscheidung |
|---|---|---|
| G₁-Phase | Die Zelle wächst, erfüllt ihre Aufgaben und bildet Zellbestandteile. | Chromosomen besitzen zunächst je eine Chromatide. |
| S-Phase | Die DNA wird verdoppelt: Replikation. | DNA-Menge steigt, Chromosomenzahl bleibt zunächst gleich. |
| G₂-Phase | Weitere Vorbereitung auf die Teilung; unter anderem Prüfung der kopierten DNA. | Chromosomen besitzen je zwei Schwesterchromatiden. |
| M-Phase | Mitose und meist begleitende Cytokinese. | Schwesterchromatiden werden auf zwei Zellkerne verteilt. |
G₁, S und G₂ bilden die Interphase. Sie ist keine Ruhephase: Hier laufen viele Stoffwechsel- und Aufbauprozesse ab. Manche Zellen verlassen den Teilungszyklus vorübergehend oder längerfristig in einen G₀-Zustand. Nicht jede ausgereifte Körperzelle teilt sich regelmäßig.
Wähle eine Phase und zähle die dargestellten Chromosomen. Das Tierzellmodell verwendet nur zwei homologe Paare: ein langes und ein kurzes Paar, insgesamt 2n = 4.
Prophase · Modell mit 2n = 4
Chromatin verdichtet sich; die Kernhülle wird später abgebaut.
Blau/Rosa: homologe Chromosomen · Längen: zwei verschiedene Paare
Das Chromatin verdichtet sich zu transportfähigen Chromosomen. Jedes besteht nach der DNA-Verdopplung aus zwei Schwesterchromatiden. Der Spindelapparat entsteht. Beim Übergang zur nächsten Phase wird die Kernhülle abgebaut; Spindelfasern können an die Chromosomen anheften.
In manchen Darstellungen wird die Prometaphase extra benannt: Kernhüllenabbau und Anheften der Spindelfasern liegen zwischen Pro- und Metaphase. Das Modell fasst diesen Übergang in der Erklärung zusammen.
Ein diploider Satz enthält zwei Vertreter jedes Chromosomentyps. Sie heißen homologe Chromosomen: eines stammt ursprünglich von der Mutter, eines vom Vater. Im Modell haben sie gleiche Länge, aber verschiedene Farben. Schwesterchromatiden sind dagegen die Kopien eines Chromosoms.
Vor der DNA-Verdopplung: 4 Chromosomen mit insgesamt 4 Chromatiden. Die Zelle ist diploid: 2n = 4.
| Mensch: typische diploide Körperzelle | Chromosomen | Chromatiden |
|---|---|---|
| G₁-Phase | 46 | 46 |
| Nach S-Phase und in der Metaphase | 46 | 92 |
| Nach Zellteilung: je Tochterzelle | 46 | 46 |
Bei fehlerfreiem Ablauf und ohne neue Mutationen erhalten beide Tochterkerne dieselbe genetische Information wie die Ausgangszelle. Die Mitose erhält den Chromosomensatz. Sie kann grundsätzlich sowohl in haploiden als auch in diploiden Zellen ablaufen; das gezeigte Beispiel ist diploid.
Bei vielzelligen Lebewesen ermöglicht mitotische Zellteilung Wachstum, Zellerneuerung und Reparatur. Bei manchen einzelligen Eukaryoten dient sie der ungeschlechtlichen Vermehrung. Bakterien besitzen keinen Zellkern und vermehren sich durch Zweiteilung, nicht durch Mitose.
Kontrollmechanismen prüfen unter anderem, ob die DNA vollständig kopiert ist, Schäden vorliegen und die Chromosomen richtig mit dem Spindelapparat verbunden sind. Bei Problemen kann der Ablauf angehalten werden. Das verringert das Risiko, fehlerhafte Erbinformation weiterzugeben.
Werden zentrale Kontrollmechanismen gestört, können Zellen sich unangemessen vermehren. Das spielt bei der Entstehung von Tumoren eine Rolle. Nicht jede einzelne fehlerhafte Teilung führt automatisch zu Krebs.
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Der Zellkern
Mitose verteilt Chromosomen auf zwei Tochterkerne. Die Teilung des Zellplasmas heißt Cytokinese.
Ein DNA-Doppelstrangmolekül mit Proteinen
Chromatid und DNA-Einzelstrang bezeichnen verschiedene Ebenen. Eine Chromatide enthält doppelsträngige DNA.
In der S-Phase
Die Replikation findet vor der Mitose während der S-Phase statt.
G₁ → S → G₂ → M
Auf Wachstum folgen DNA-Kopie, weitere Vorbereitung und schließlich die Teilungsphase.
Chromosomen liegen einzeln in der Äquatorialebene
Die verdoppelten Chromosomen werden für die folgende Trennung ihrer Schwesterchromatiden ausgerichtet.
Schwesterchromatiden
Nach der Trennung zählt jede Schwesterchromatide als eigenes Ein-Chromatid-Chromosom.
8 Chromosomen mit insgesamt 16 Chromatiden
Die DNA-Menge wird verdoppelt. Solange die Schwesterchromatiden verbunden bleiben, ändert sich die Chromosomenzahl nicht.
6
Mitose erhält den Chromosomensatz. Jede Tochterzelle bekommt einen vollständigen Satz aus sechs Ein-Chromatid-Chromosomen.
8
In der Anaphase werden die getrennten Chromatiden eigenständig gezählt: acht insgesamt, vier an jedem zukünftigen Tochterkern.
Wachstum, Stoffwechsel und DNA-Replikation laufen ab
G₁, S und G₂ umfassen aktive Zellprozesse und bereiten die Teilung vor.
Homologe sind entsprechende elterliche Vertreter; Schwestern entstehen durch Kopieren eines Chromosoms
Homologe können verschiedene Allele tragen. Schwesterchromatiden sind zunächst weitgehend gleiche Kopien.
Sie liefert neue Zellen mit erhaltenem Chromosomensatz
Zellerneuerung benötigt neue Körperzellen; die Halbierung des Satzes gehört zur Meiose.
Sonst könnten Chromosomen ungleich verteilt werden
Eine korrekte Verbindung mit dem Spindelapparat ermöglicht die zuverlässige Verteilung auf beide Tochterkerne.
Ja, Mitose kann auch einen haploiden Satz erhalten
Das diploide Modell ist ein Beispiel. Mitose ist nicht grundsätzlich auf diploide Zellen beschränkt.
Das X besteht aus verbundenen Schwesterchromatiden eines Chromosoms
Zwei homologe verdoppelte Chromosomen wären im vereinfachten Bild zwei X, nicht ein einziges X.
Die DNA-Menge stieg; daraus folgt noch keine Verdopplung der Chromosomenzahl
DNA-Menge und Zahl der Chromosomensätze sind getrennte Größen. Ein diploider Satz bleibt nach der S-Phase diploid.
Bakterien haben keinen Zellkern und teilen sich durch Zweiteilung
Mitose ist eine Kernteilung bei Eukaryoten. Bakterielle Vermehrung läuft ohne Zellkern ab.
Nein, neue Mutationen oder Teilungsfehler müssen berücksichtigt werden
Die Aussage gleicher Information setzt einen fehlerfreien Ablauf ohne neue Mutationen voraus.
Bearbeite drei weitere Aufgaben ohne Nachschlagen. Nutze die Rückmeldung, um gezielt weiterzulernen.
Entscheide ohne Nachschlagen. Pro Aufgabe passt genau eine Antwort.
Die Aufgaben sind unterschiedlich. Die Ergebnisse geben dir eine kurze Orientierung zu deinem Lernstand.
Löse zunächst ohne Hilfe. Die Tipps führen zum Ansatz; die Lösungen zeigen, welche Fachbegriffe und Begründungen dazugehören.
Was verändert sich in der S-Phase?
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Fachliche Orientierung: LehrplanPLUS · Biologie 9, Genetik. Umfang je nach Schulart und Bundesland unterschiedlich. Vertiefung: OpenStax · Biology 2e. Eigene beschriftete Lehrabbildungen; vereinfachte Zell- und Chromosomenmodelle.
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