Mitose – Ablauf der Zellteilung
Die Mitose ist Teil des Zellzyklus und teilt den Zellkern. Sie ist wichtig für Wachstum, Regeneration und ungeschlechtliche Fortpflanzung. Die Kernteilung erfolgt in vier Phasen: Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase. Aber was ist der Unterschied zwischen Mitose und Meiose? Lerne alles, was du wissen musst im folgenden Video!
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Grundlagen zum Thema Mitose – Ablauf der Zellteilung
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.
Jedes Wachstum, das du beobachtest, sei es das Wachstum von Pflanzen oder ein gebrochener Knochen der heilt, ist nur durch Mitose möglich.
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.
Mitose – Bedeutung
Nur durch Mitose sind 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. Kurz zusammengefasst ist die Mitose in folgenden drei Bereichen von entscheidender Bedeutung:
- Wachstum
- Regeneration
- ungeschlechtliche Fortpflanzung
Phasen der Mitose
Die Mitose verläuft in vier Phasen:
- Prophase,
- Metaphase,
- Anaphase und
- Telophase
Der Zeitraum zwischen zwei Mitosen heißt Interphase.
Interphase
Die Interphase ist keine Phase der Mitose, aber dennoch entscheidend für den Zellzyklus. Sie ist die Phase zwischen zwei Kernteilungen (Mitosen). In der Interphase 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 Mikrotubuli. 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.
Prozess der Zellteilung
Cytokinese Im Anschluss an die Telophase und somit nach der Mitose erfolgt die eigentliche Teilung der Zelle in zwei Tochterzellen, auch Cytokinese genannt.
Zellorganellen Während der Cytokinese werden auch die Zellorganellen, beispielsweise Mitochondrien und Chloroplasten, auf die Tochterzellen aufgeteilt. Zellorganellen vermehren sich innerhalb einer Zelle unabhängig von der Kernteilung.
Unterschied Mitose und Meiose
| Kriterium | Mitose | Meiose |
|---|---|---|
| Bedeutung/Funktion | Vermehrung von Körperzellen bei: Wachstum, Regeneration, ungeschlechtliche Fortpflanzung → Ort: überall dort, wo Zellen erneuert werden oder für Wachstum entstehen |
Bildung von Geschlechtszellen → Ort: in den Keimdrüsen (Männer: Hoden, Frauen: Eierstöcke) |
| Phasen/Ablauf | Prophase, Metaphase, Anaphase, Telophase | Prophase I, Metaphase I, Anaphase I, Telophase I, Prophase II, Metaphase II, Anaphase II, Telophase II |
| Ergebnis | Zwei genetisch identische Tochterzellen mit doppeltem (diploidem) Chromosomensatz | Vier Tochterzellen mit einfachem (haploiden) Chromosomensatz, die genetisch nicht identisch sind |
Mitose – Zusammenfassung
- Die Mitose beschreibt den Prozess der Kernteilung und ist Teil des Zellzyklus.
- Sie ist von entscheidender Bedeutung für Wachstum, Regeneration und ungeschlechtliche Fortpflanzung.
- Die Kernteilung läuft im Zellzyklus nach der Interphase ab und lässt sich in vier Phasen unterteilen: Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase.
- Im Gegensatz zur Meiose entstehen bei der Mitose diploide Tochterzellen, die mit der Mutterzelle genetisch identisch sind.
Häufig gestellte Fragen zum Thema Mitose
Transkript Mitose – Ablauf der Zellteilung
Albert Einstein – eine Legende! Der Dude hat so krasse Sachen gemacht – ein überaus großer Denker! Und jetzt pass auf: genauso wie du, ist Albert aus einer EINZIGEN Zelle entstanden. Ja – aus EINER Zelle entstehen so komplexe Lebewesen. Oder auch weniger komplexe. Wie auch immer, da müssen wir doch mal genauer hinsehen. In diesem Video lernst du etwas über die "Mitose und den Ablauf der Zellteilung". Nun gut – wie wird denn nun aus einer Zelle ein vielzelliger Organismus? Wachsende Gewebe, aus denen ein Organismus, wie eine Pflanze oder ein Mensch, entsteht, zeichnen sich durch Zellteilung und das Wachstum neuer Tochterzellen aus. Den ganzen Vorgang nennen wir ZELLZYKLUS. Den Zellzyklus können wir wiederum in die Interphase und Mitose plus Zytokinese gliedern. Was da genau passiert, sehen wir uns gleich an. Zuerst erklären wir, was man überhaupt unter dem Begriff MITOSE versteht. Holen wir etwas aus: Unter dem Mikroskop kann man Chromosomen in bestimmten Mitosestadien beobachten. Die Stadien werden als Prophase, Metaphase , Anaphase und Telophase bezeichnet. Aus dem Zellkern gehen bei der Mitose zwei genetisch identische Zellkerne hervor. Die Mitose wird daher auch KERNTEILUNG genannt. Die Teilung des Zellplasmas nennen wir ZYTOKINESE. Wie läuft die Mitose ab? Die Phase zwischen zwei Kernteilungen – also zwischen zwei Mitosen – nennt man Interphase. In dieser Phase wachsen die Zellen auf die Größe der Mutterzellen heran und das genetische Material, also die DNA, die in den Chromatinfäden steckt sowie das Zentrosom werden verdoppelt. Die Interphase dauert übrigens wesentlich länger als die Mitose – so wie in der Abbildung dargestellt. Sie macht folglich den größten Teil des Zellzyklus aus. Nun aber endlich zu den Phasen der Mitose: Nach der Interphase und somit nach der Verdopplung der DNA, verdichtet sich das Chromatin in der sogenannten PROPHASE und erscheint schließlich in der Form von Chromosomen – die Transportform der DNA. Diese sind dann auch unter dem Mikroskop sichtbar. Aufgrund der Verdopplung liegen nun zwei-Chromatid-Chromosomen vor. In der Prophase bildet sich außerdem der Spindelapparat aus, der später die Aufteilung der Chromosomen steuert. Der Spindelapparat bildet zwei Pole in der Zelle aus – die Centrosomen. Zudem besteht er aus Spindelfasern, die wiederum aus feinen Röhren – den sogenannten Mikrotubuli – aufgebaut sind. Die Kernhülle löst sich zum Ende der Prophase auf. In der METAPHASE haben die Chromosomen ihre maximale Verkürzung erreicht und erscheinen in der typischen X-Form. Am Centromer werden die Schwesterchromatiden zusammengehalten. Mit ihrem Centromer ordnen sich die Chromosomen außerdem in der Äquatorialebene der Zelle an. Die Spindelfasern haften sich dabei an beiden Seiten der Centromere an. In der ANAPHASE erfolgt dann die Trennung der Schwesterchromatiden der Chromosomen. Die Spindelfasern verkürzen sich, wodurch die Chromosomen mit dem Centromer voran zu den Zellpolen gezogen werden. Somit befinden sich sechsundvierzig Chromosomen auf jeder Seite der Zelle – das sind genauso viele Chromosomen, wie die Ausgangszelle besaß. Nun sind es allerdings wieder Ein-Chromatid-Chromosomen. Die Spindelfasern werden anschließend abgebaut und die Kernhüllen beginnen, sich neu auszubilden. Die letzte Phase der Mitose ist die TELOPHASE. In der Telophase entschrauben sich die Ein-Chromatid-Chromosomen wieder zu Chromatinfäden. Der vollständige Chromosomensatz liegt nun in beiden angelegten Tochterzellen vor. Die eigentliche Zellteilung geschieht dann erst mit der Teilung des Zellplasmas – der sogenannten Zytokinese. Währenddessen werden auch die Zellorganellen auf die Tochterzellen aufgeteilt, sie vermehren sich unabhängig von der Kernteilung. An die Mitose und Zytokinese schließt sich wieder eine Interphase an und mit dem Beginn der nächsten Mitose ist ein vollständiger Zellzyklus abgeschlossen. Nur durch Mitose sind Entstehung, Wachstum und Regeneration von Organismen möglich. Wow – und bevor wir uns regenerieren, fassen wir noch einmal zusammen. Den Zellzyklus gliedern wir in Interphase, Mitose und Cytokinese. Die Mitose beschreibt dabei die Kernteilung, also die Teilung des Zellkerns, bei der zwei Tochterkerne mit genetisch identischem Material entstehen. Die Mitose lässt sich in die Prophase , Metaphase , Anaphase und Telophase gliedern. Nur während der Mitose, genauer gesagt ab dem Verdichten der Chromatinfäden in der Prophase, sind Chromosomen unter dem Mikroskop sichtbar. Genetisches Material hin oder her – du kannst sein, wer du willst! Du musst lediglich was dafür tun, deine Zellen regeln nicht alles ganz allein – so war das auch nicht bei Albert.
Mitose – Ablauf der Zellteilung Übung
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Ordne die Phasen der Zellteilung in richtiger Reihenfolge.
TippsHaben sich hier vielleicht falsche Begriffe versteckt?
Lösung1. Interphase
Die Interphase ist keine Phase der Mitose, aber dennoch entscheidend für den Zellzyklus. Sie ist die Phase zwischen zwei Kernteilungen (Mitosen).2. Prophase
In dieser Phase verdichtet sich das Chromatin und Chromosomen werden im Mikroskop sichtbar. Aufgrund der vorherigen Verdopplung der DNA (Interphase) liegen Zwei-Chromatid-Chromosomen vor. Zudem bildet sich der Spindelapparat aus und die Kernhülle löst sich auf.3. 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. Die Spindelfasern haften sich an die Centromere an.4. 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.5. Telophase
In dieser Phase bilden sich die beiden Kernhüllen aus. Die beiden Zellkerne enthalten den vollständigen Chromosomensatz. Die Ein-Chromatid-Chromosomen „entschrauben“ sich wieder in ihre ursprüngliche Form. (Hinweis: Der Beginn der Bildung der Kernhüllen wird in der Literatur auch häufig der späten Anaphase zugeordnet.)6. Cytokinese
Im Anschluss an die Telophase und somit nach der Mitose erfolgt die eigentliche Teilung der Zelle in zwei Tochterzellen, auch Cytokinese genannt. -
Beschreibe die Interphase.
TippsDrei Antworten sind korrekt.
LösungDie Interphase ist keine Phase der Mitose, aber dennoch entscheidend für den Zellzyklus. Sie ist die Phase zwischen zwei Kernteilungen (Mitosen). In der Interphase findet die Verdopplung der Erbinformation, der DNA, statt. Zudem wächst die Zelle. Insgesamt macht die Interphase ca. 90 Prozent des gesamten Zellzyklus aus.
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Benenne die wesentlichen Bestandteile der Cytokinese.
TippsLassen sich anhand des Textes Rückschlüsse auf die jeweilige Lücke schließen?
LösungNachdem sich die Spindelfasern in der Telophase vollständig aufgelöst haben, ist die Mitose abgeschlossen. Anschließend und somit nach der Mitose erfolgt die eigentliche Teilung der Zelle in zwei identische Tochterzellen.
Während der Cytokinese werden auch die Zellorganellen, beispielsweise Mitochondrien und Chloroplasten, auf die Tochterzellen aufgeteilt. Zellorganellen vermehren sich innerhalb einer Zelle unabhängig von der Kernteilung.
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Benenne die Phasen der Mitose.
TippsIn der Metaphase ordnen sich die Chromosomen 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.
Die Anaphase umfasst die Trennung der beiden Schwesterchromatiden. Die Spindelfasern verkürzen sich, wodurch die Ein-Chromatid-Chromosomen mit dem Centromer voran zu den Zellpolen gezogen werden.
In der Telophase bilden sich die beiden neuen Zellkerne aus. Diese enthalten den vollständigen Chromosomensatz. Die Ein-Chromatid-Chromosomen „entschrauben“ sich zu ihrer ursprünglichen Form. Die Spindelfasern lösen sich vollständig auf.
LösungProphase:
- Das Chromatin verdichtet sich.
- Der Spindelapparat bildet sich aus.
- Die Kernhülle löst sich auf.
Metaphase:
- Chromosomen ordnen sich in der Äquatorialebene an.
- Spindelfasern heften sich dabei an beiden Seiten der Centromere an.
Anaphase:
- Die Zwei-Chromatid-Chromosomen trennen sich.
- Die Ein-Chromatid-Chromosomen werden zu den Zellpolen gezogen.
Telophase:
- Spindelfasern werden abgebaut. (Hinweis: Der Beginn des Abbaus wird in der Literatur auch häufig der späten Anaphase zugeordnet.)
- Kernhüllen bilden sich neu. (Hinweis: Der Beginn der Bildung wird in der Literatur auch häufig der späten Anaphase zugeordnet.)
- Die Ein-Chromatid-Chromosomen „entschrauben“ sich zu ihrer ursprünglichen Form.
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Wie hängt die Kernteilung mit der Mitose zusammen?
TippsIm ersten Tipp siehst du den kompletten Zellzyklus: Welcher Teil kennzeichnet die Mitose und wo werden die Zellkerne geteilt?
LösungBei der Mitose gehen aus dem Zellkern einer Zelle zwei identische Zellkerne hervor. Daher wird für die Mitose auch der Begriff „Kernteilung“ verwendet.
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Gib an, wie viele Chromosomen insgesamt in den beiden Tochterzellen vorliegen.
TippsAchte auf die Fragestellung: Was genau wird hier gefragt?
Es geht um die Chromosomenzahl beider Tochterzellen zusammengenommen.
LösungIn der Synthese-Phase, kurz: S-Phase, der Interphase wird das genetische Material (DNA) im Zellkern verdoppelt und aus den Ein-Chromatid-Chromosomen entstehen Zwei-Chromatid-Chromosomen mit zwei Schwesterchromatiden.
Während der Mitose werden dann die Schwesterchromatide auf die beiden Tochterzellen aufgeteilt, wodurch jede Tochterzelle die gleiche Anzahl von Chromatiden erhält. Das bedeutet, dass während der Mitose aus den 20 Zwei-Chromatid-Chromosomen in der Mutterzelle insgesamt 40 Ein-Chromatid-Chromosomen entstehen, die gleichmäßig auf die beiden Tochterzellen verteilt werden.
Mitose – Ablauf der Zellteilung
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