Mitose – Ablauf der Zellteilung
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Grundlagen zum Thema Mitose – Ablauf der Zellteilung
Inhalt
Mitose – Biologie
Jedes Wachstum, das du beobachtest, sei es das Wachstum von Pflanzen oder ein gebrochener Knochen, der heilt, ist nur durch Mitose möglich. Was genau ist Mitose?
Was ist die Mitose? – Definition
Als Mitose wird in der Biologie der Prozess der Kernteilung bezeichnet. Durch diesen Schritt können bei der anschließenden Zellteilung zwei Tochterzellen mit identischer Erbinformation entstehen. Die Mitose kann in verschiedene Phasen eingeteilt werden. Jede Phase wird durch einen bestimmten Zustand und eine bestimmte Lage der Chromosomen gekennzeichnet.
Den Zeitraum vom Beginn einer Mitose bis zum Beginn der folgenden Mitose bezeichnet man als Zellzyklus.
Wie läuft die Mitose ab? – Phasen
Die Phase zwischen zwei Kernteilungen bezeichnet man als Interphase. Hier findet die Verdopplung der Erbinformation, der DNA, statt. Im Verlauf der Mitose wird die DNA in Form von Chromosomen sichtbar. Die Kernteilung selbst lässt sich in vier Phasen unterteilen: Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase.
Prophase: In dieser Phase verdichtet sich das Chromatin (DNA), Chromosomen werden im Mikroskop sichtbar. Aufgrund der vorherigen Verdopplung der DNA (Interphase) liegen nun Zwei‑Chromatid‑Chromosomen vor. Ein Chromatid ist ein Teil des Chromosoms. Es besteht aus kondensierter DNA. Bei Zwei‑Chromatid‑Chromosomen werden die sogenannten Schwesterchromatiden am Centromer zusammengehalten. Die Chromosomen stellen die kompakteste Form der DNA dar. Nur so kann sie in der Zelle transportiert werden. Zudem bildet sich in der Prophase der Spindelapparat aus, der später die Aufteilung der Chromosomen koordiniert. Der Spindelapparat besteht aus zwei Zellpolen, den Centromeren, und den Spindelfasern aus Microtubuli. Zum Ende der Prophase löst sich die Kernhülle auf.
Metaphase: In dieser Phase haben die Chromosomen ihre maximale Verkürzung erreicht und besitzen die typische X-Form. Sie ordnen sich zwischen den Polen der Zelle in der sogenannten Äquatorialebene an. Anschließend heften sich die Spindelfasern ausgehend von den Polen an das Centromer eines jeden Chromosoms.
Anaphase: Diese Phase umfasst die Trennung der beiden Schwesterchromatiden. Die Spindelfasern verkürzen sich, wodurch die Ein‑Chromatid‑Chromosomen mit dem Centromer voran zu den Zellpolen gezogen werden. Auf jeder Seite befinden sich nun 46 Ein‑Chromatid‑Chromosomen. Das ist die gleiche Anzahl, die die Ausgangszelle hatte. Die Spindelfasern lösen sich vom Centromer.
Telophase: In dieser Phase bilden sich die beiden neuen Zellkerne aus. Diese enthalten den vollständigen Chromosomensatz. Die Ein‑Chromatid‑Chromosomen „entschrauben“ sich und die DNA liegt in Form des Chromatins vor. Die Spindelfasern lösen sich vollständig auf.
Im Anschluss an die Telophase und somit nach der Mitose erfolgt die eigentliche Teilung der Zelle in zwei Tochterzellen, auch Cytokinese genannt. Währenddessen werden auch die Zellorganellen, beispielsweise Mitochondrien und Chloroplasten, auf die Tochterzellen aufgeteilt. Zellorganellen vermehren sich innerhalb einer Zelle unabhängig von der Kernteilung.
Mitose – Bedeutung
Nur durch Mitose ist Wachstum und Regeneration von und in Organismen möglich. Sie findet da statt, wo neue Zellen gebildet werden. Die Mitose stellt sicher, dass bei der anschließenden Zellteilung identische Erbinformationen weitergereicht werden. Auf diese Weise besitzen die Tochterzellen einen vollständigen Chromosomensatz. Im Unterschied zur Mitose führt die Meiose zu Tochterzellen, die nicht identisch zur Mutterzelle sind und nur einen halben Chromosomensatz besitzen.
Mitose – Zusammenfassung
In diesem Video wird dir der Ablauf der Mitose einfach erklärt. Zum besseren Verständnis solltest du bereits Kenntnisse zu Chromosomen haben. Dein Wissen zur Mitose kann du mit einem Arbeitsblatt oder den interaktiven Übungen testen.
Transkript Mitose – Ablauf der Zellteilung
Hallo! Hast du eine Idee, wie aus einer einzigen Zelle, der befruchteten Eizelle, ein vielzelliger Organismus wie der Mensch oder auch eine Pflanze werden kann?
Das geschieht über ganz viele Zellteilungen, die zu einer Vermehrung der Zellen führen. Der Prozess der Zellteilung heißt Mitose und wird in verschiedene Phasen eingeteilt. Diese Phasen teilt man nach dem Zustand der Chromosomen ein. Und wie das genau geht, zeige ich dir jetzt!
Phasen der Mitose
Wir werden uns nun mit den einzelnen Phasen der Mitose beschäftigen. Diese einzelnen Phasen sind klar unterscheidbar.
Interphase
Den Zeitraum zwischen zwei Zellteilungen nennt man Interphase. In dieser Phase werden die Chromatiden der Chromosomen verdoppelt, so dass Chromosomen mit zwei Chromatiden, so genannte Zwei-Chromatiden-Chromosomen, vorliegen.
Eine Chromatide ist ein einziges langes DNA-Stück. Die Chromosomen bestehen dann also aus zwei langen DNA-Stücken, zwei so genannte Schwesterchromatide, die am Centromer zusammengehalten werden. Durch die Verdoppelung der Chromatiden trägt jedes Chromosom nun eine Kopie von sich selbst bei sich. Der Zellkern ist von einer Kernhülle umgeben. Die Zelle befindet sich in einem Stadium mit höchster Stoffwechselaktivität.
Prophase
In der Prophase beginnen die Chromosomen damit, sich zusammenzuziehen, also zu kondensieren. Die Chromosomen haben so eine viel kompaktere Form als in der Interphase und können so in der Zelle transportiert werden. Im Mikroskop kann man sie dann sehen.
An den Zellpolen bildet sich eine so genannte Kernteilungsspindel,der sogenannte Spindelapparat, aus. Dabei handelt es sich um eine vom einen Pol der Zelle zum anderen verlaufende Faserbildung. Die Kernhülle löst sich zum Ende der Prophase hin auf.
Metaphase
In der Metaphase haben die Chromosomen dann ihre maximale Verkürzung und besitzen die Form, die wir zuerst vor Augen haben, wenn wir an Chromosomen denken: die typische X-Form. In dieser Phase der Zellteilung kann man die einzelnen Chromosomen nach ihrer Größe und Form unterscheiden.
Die Chromosomen rücken dann in die Ebene zwischen den beiden Polen der Zelle, die als Äquatorialebene oder Äquatorialplatte bezeichnet wird. Die Spindelfasern haften sich von beiden Seiten an das Centromer, so dass eine Verbindung vom Centromer der einen Chromatide zum einen Pol der Zelle und eine Verbindung vom Centromer der anderen Chromatide zum entgegen gesetzten Zellpol besteht.
Anaphase
Die Trennung der beiden Schwesterchromatiden eines Chromosoms erfolgt in der Anaphase. Die Spindelfasern verkürzen sich und dadurch werden die Chromosomen mit dem Centromer voran zu den Zellpolen gezogen. Auf jeder Seite befinden sich dann also 46 Chromosomen, aber natürlich die Ein-Chromatid-Chromosomen. Das ist die gleiche Anzahl, die die Ausgangszelle hatte. Die Spindelfasern werden wieder abgebaut.
Telophase
Die Chromatiden entschrauben sich in der Telophase wieder und bilden wieder die langen Chromatin-Fäden, die nicht mehr im Mikroskop sichtbar sind. Die Spindelfasern lösen sich vollständig auf und es entstehen neue Kernhüllen. Beide Zellkerne enthalten nun Ein-Chromatid-Chromosomen, aber trotzdem den vollständigen Chromosomensatz.
Die eigentliche Teilung der Zelle in zwei Tochterzellen durch eine Zellmembran erfolgt erst während der Plasmateilung oder Cytokinese. Währenddessen werden auch die Zellorganellen, also die Mitochondrien und Chloroplasten, auf die Tochterzellen aufgeteilt. Diese vermehren sich aber unabhängig von der Kernteilung.
Es schließt sich wieder eine Interphase an, in der wieder eine Verdopplung der Chromatiden ansteht. Den Zeitraum vom Beginn einer Mitose bis zum Beginn der folgenden Mitose bezeichnet man als Zellzyklus.
Zusammenfassung
Du hast jetzt erfahren, dass durch Zellteilungen aus einer einzigen befruchteten Eizelle Zelle ein vielzelliger Organismus entstehen kann. Aber auch beim Wachstum von Knochen und Muskeln, oder in den Wurzelspitzen von Pflanzen, werden neue Zellen benötigt. Überall dort findet die Mitose statt. Dazu müssen viele Zellteilungen, die Mitosen, erfolgen.
Man teilt die Mitose in Inter-, Pro-, Meta-, Ana- und Telophase ein. Dabei wird die DNA im Zellkern verdoppelt und aufgeteilt. In der Cytokinese erfolgt die eigentliche Teilung in zwei genetisch identische Tochterzellen. Tschüss!
Mitose – Ablauf der Zellteilung Übung
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Bestimme den Ablauf der Mitose.
TippsBei der Mitose werden die Schwesterchromatiden voneinander getrennt.
Die Mitose beschreibt die Kernteilung. Erst im letzten Schritt erfolgt die eigentliche Zellteilung.
Die Kernteilungsspindeln ziehen die Chromatiden zu den Polen der Zelle.
Vor der Kernteilung verdichtet sich die DNA zu Chromosomen.
LösungIn der Interphase werden die Chromatiden der Chromosomen verdoppelt.
In der anschließenden Prophase kondensiert das Chromatin zu einem kompakten Knäuel, dem Chromosom. Außerdem löst sich die Kernhülle auf und es bilden sich die Kernteilungsspindeln aus.
In der nächsten Phase, der Metaphase, sind die Chromosomen bereits in der Äquatorialebene angeordnet und bereit für den nächsten Schritt.
In der Anaphase ziehen die Spindelfasern die Chromosomen am Centromer so auseinander, dass die Schwesterchromatiden voneinander getrennt werden.
In der Telophase findet man die Chromatiden dann an ihrem jeweiligen Pol, dort werden sie wieder dekondensiert. Der Spindelapparat löst sich auf und die neuen Kernhüllen werden ausgebildet.
Erst dann erfolgt in der Cytokinese die eigentliche Zellteilung, in der zwei neue und identische Zellen entstehen.
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Bestimme die Abfolge der Phasen der Mitose.
TippsHier sind Erklärungen für Präfixe, die dir weiterhelfen können:
- inter = zwischen
- telo = Ende
- pro = vor
Die Cytokinese beschreibt die Zellteilung. Die Kernteilung ist die Karyokinese, auch Mitose genannt.
LösungDer Zellzyklus besteht aus der Kernteilung (Karyokinese, auch Mitose genannt) und der Zellteilung (Cytokinese). Die Phasen der Mitose richten sich nach dem Zustand der Chromosomen. Sie wird eingeteilt in:
- Interphase - Prophase - Metaphase - Anaphase - Telophase
An die Kernteilung schließt die Cytokinese an.
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Beschrifte die Chromosomen.
TippsDer Mensch besitzt einen diploiden Chomosomensatz. Das heißt, dass es von jedem Chromosom eine zweite, homologe Ausführung gibt.
Ein Chromosom besteht aus zwei Schwesterchromatiden.
LösungDie Abbildungen zeigen verschiedene Bestandteile des Zellkerns. Die DNA kann in kondensierter Form vorliegen. Man erkennt somit die kondensierten Chromosomen. Ein Chromosom besteht aus zwei Chromatiden, den Schwesterchromatiden, die über das Centromer miteinander verbunden sind. Sie sind identische Kopien voneinander, die in der vorherigen Interphase hergestellt worden sind. Zusätzlich sind beim Menschen alle Chromosomen in doppelter Ausführung vorhanden. Solche paarigen Chromosomen bezeichnet man als homologe Chromosomen oder auch als Schwesterchromosomen. Bei Pflanzen können die Chromosomen auch in mehrfacher Ausstattung vorliegen. Außerdem zu erkennen sind die Kernteilungsspindeln. Mit ihren Centriolen steuern sie den Transport der Chromosomen während der Mitose.
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Gib an, ob die folgenden Aussagen zur Mitose korrekt sind.
TippsDer Zellzyklus unterteilt sich in die Kernteilung und die Zellteilung.
In der Interphase findet die Replikation der ges gesamten Erbguts statt. Ob dann noch Zeit für die Kondensation ist?
LösungDie Mitose beschreibt die Kernteilung, die ein Teil des Zellzyklus ist. Erst erfolgt die Kernteilung (Karyokinese) und im Anschluss die Zellteilung (Cytokinese).
Für die Mitose kondensieren die Chromatinfäden zu den kompakten Chromosomen. Die Chromosomen bestehen aus zwei Chromatiden, die über das Centromer miteinander verbunden sind.
Säugetiere besitzen jedes Chromosom in doppelter Ausführung. Von den beiden homologen Chromosomen stammt eines vom Vater, das andere von der Mutter. Die Geschlechtschromosomen werden nicht als homologe Chromosomen bezeichnet, da sich das X- und das Y-Chromosom nicht gleichen.
Bei der Mitose wandern die Chromosomen zunächst zur Äquatorialebene und werden dort am Centromer in beide Chromatiden geteilt. Die Phase, in der die Chromosomen in der Äquatorialebene angeordnet sind, bezeichnet man als Metaphase. Mit der Telophase ist die Kernteilung abgeschlossen und es folgt die Zellteilung.
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Ordne den Phasen der Mitose die passenden Merkmale zu.
TippsDer Begriff Meta- kommt aus dem Griechischen und bedeutet so viel wie inmitten oder zwischen.
Der Begriff Telo- kommt aus dem Griechischen und bedeutet so viel wie Ende. Der Begriff bezieht sich jedoch nur auf das Ende der Kernteilung.
Die Zellteilung schließt an die Kernteilung an.
Mit der Zellteilung beginnt wieder eine neue Interphase. Die Interphase beschreibt den Zeitraum zwischen zwei Mitosen.
LösungDie Interphase ist der Zeitraum zwischen zwei Mitosen. Dabei werden die Chromatiden verdoppelt.
In der Prophase werden die Chromatiden so zusammengepackt, dass sie geschützt und transportfähig für die Mitose sind.
In der Metaphase liegen die kondensierten Chromatiden, also die Chromosomen, in der Äquatorialebene der Zelle.
In der Anaphase werden die Chromosomen am Centromer so getrennt, dass jeweils ein Chromatid zu einem Pol der Zelle gezogen wird.
In der Telophase dekondensieren die Chromatiden wieder und neue Kernhüllen werden ausgebildet.
Im letzten Schritt, in der Cytokinese, entstehen aus der einen Zelle zwei neue, voneinander getrennte und identische Zellen.
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Erkläre den Ablauf des Zellzyklus.
TippsDas kondensierte Erbmaterial wird erst zur Äquatorialebene transportiert und anschließend getrennt zu den Polen gezogen.
Die Erbmaterialkopien sind über das Centromer miteinander verbunden.
Am Centromer werden die Kopien voneinander getrennt.
Der Spindelapparat übernimmt den Transport der Chromatiden.
LösungDie Mitose beschreibt die Kernteilung. Vor der eigentlichen Kernteilung wird das Erbmaterial verdoppelt, damit es anschließend auf zwei Zellen aufgeteilt werden kann.
Anschließend wird das Erbmaterial stark verdichtet (kondensiert), damit es transportfähig ist. Die Kernhülle löst sich auf und der Spindelapparat bildet sich aus.
Der gebildete Spindelapparat transportiert die kompakten Chromosomen zur Äquatorialebene, wo sie anschließend am Centromer voneinander getrennt werden.
Die Ein-Chromatid-Chromosomen werden vom Spindelapparat zu den entgegengesetzten Polen gezogen. Alle Transportvorgänge sind abgeschlossen und der Spindelapparat löst sich auf. Auch die Ein-Chromatid-Chromosomen können sich wieder auflockern. Weiterhin können sich neue Kernhüllen ausbilden.
Mit der Cytokinese werden beide Zellelemente voneinander getrennt und es entstehen zwei eigenständige Zellen.
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Verständliches und schönes Video
Hallo Michel S.,
vielen Dank für deinen Kommentar!
Leider finde ich keine entsprechende Aufgabe in der Übung bzw. den Arbeitsblättern. Kannst du mir bitte die Nummer der Aufgabe sagen, die du meinst?
Beste Grüße aus der Redaktion
Wieso enthalten die Arbeitsblätter den Vergleich von Mitose und Meiose? Die Meiose kennen die SuS doch garnicht wenn sie das Video sehen.....
Danke !! ECHT TOLLLLL ERKLÄRT !!!!!
Hallo Valentina,
im Video wird die Interphase als der Zeitraum zwischen zwei Zellteilungen beschrieben. Die Interphase ist also die Phase zwischen zwei Mitosen. Jedoch entsteht aufgrund des Titels "Mitose - Interphase" der Eindruck, dass die Interphase eine Phase der Mitose ist. Du siehst es also nicht falsch :) Du hast vollkommen recht. Vielen Dank für deine Anmerkung!
Viele Grüße aus der Redaktion