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Zellzyklus (Basiswissen)

Wie wächst eine Zelle? Der Zellzyklus umfasst Wachstumsprozesse zwischen Zellteilungen. Der Zyklus besteht aus M-Phase (Mitose und Cytokinese) und Interphase (G1/G0-Phase, S-Phase und G2- Phase). Die M-Phase teilt den Zellkern, während die Cytokinese das Zytoplasma teilt. Wusstest du schon, dass es auch eine Interphase gibt? Dies und mehr wirst du im folgenden Artikel lesen!

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Dicty
Zellzyklus (Basiswissen)
lernst du in der Sekundarstufe 5. Klasse - 6. Klasse - 7. Klasse

Zellzyklus (Basiswissen) Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Zellzyklus (Basiswissen) kannst du es wiederholen und üben.
  • Benenne die Phasen des Zellzyklus.

    Tipps

    Die M-Phase unterteilt man in 5 weitere Phasen.

    Die Interphase ist deutlich länger als die M-Phase.

    Lösung

    Der Zellzyklus lässt sich grob in zwei Phasen einteilen, die M-Phase und die Interphase.

    In der M-Phase findet die Mitose & Zytokinese statt.
    Sie lässt sich somit in fünf weitere Phasen unterteilen (Prophase, Metaphase, Anaphase, Telophase und die Zellkörperteilung).

    In der Interphase wächst die Zelle und bereitet sich auf die nächste Zellteilung vor.
    Auch die Interphase besteht aus drei weiteren Phasen.
    In der G1-Phase wächst die Zelle.
    In der folgenden S-Phase (Synthese) repliziert die Zelle die DNA.
    In der anschließenden G2-Phase wächst die Zelle erneut.

  • Beschreibe die Vorgänge, die in den jeweiligen Phasen des Zellzyklus ablaufen.

    Tipps

    Die M-Phase umfasst die Mitose und Zytokinese.

    Das „S“ der „S-Phase“ steht für „Synthese“.

    Die G2-Phase findet kurz vor der Mitose statt.

    Lösung

    In der M-Phase findet die Kern- und Zellkörperteilung statt.

    Die Zelle wächst in der G1-Phase und neue Proteine werden gebildet. Die Chromosomen bestehen aus einem Chromatid, weil die DNA noch nicht verdoppelt wurde.

    In der S-Phase wird die DNA verdoppelt.

    In der darauf folgenden G2-Phase bestehen die Chromosomen aus zwei Schwester-Chromatiden. Außerdem wächst die Zelle in dieser Phase weiter und die Proteinbiosynthese findet erneut statt.
    Danach folgt die Prophase der Mitose.

    Von der G1-Phase aus können Zellen in die G0-Phase übergehen. In dieser Ruhephase teilt sich die Zelle nicht.

  • Erkläre die Funktion der Checkpoints im Zellzyklus.

    Tipps

    In welcher Phase heften sich die Spindelfasern an die Chromosomen?

    Lösung

    Während des Zellzyklus gibt es mehrere Checkpoints. Sie überprüfen, ob die Vorgänge in den Phasen korrekt ablaufen. Sonst kann die Zelle funktionsunfähig werden und absterben oder unkontrollierbar werden. So können Krebszellen entstehen, die sich unkontrolliert teilen.

    Die Zelle kann den programmierten Zelltod (Apoptose) einleiten, wenn im Zellzyklus ein schwerwiegender Fehler auftritt.

    An den Checkpoints übernehmen zum Beispiel Proteine die Reparaturmaßnahmen. Sie können den Zellzyklus verlangsamen, die DNA reparieren und die Entstehung von Krebszellen verhindern.

    Während der Metaphase (nicht S-Phase!) wird die Funktion des Spindelapparates überwacht, damit die Spindelfasern sich richtig an die Chromosomen heften können.
    Der Kontrollmechanismus der Mitose kann den Start der Anaphase so lang verzögern, bis alle Fasern an den richtigen Stellen anhaften.

  • Vergleiche die M-Phase mit der Interphase.

    Tipps

    Die Interphase ist die Zeitspanne zwischen zwei Kernteilungen.

    Aus der M-Phase gehen zwei Zellen hervor.

    Lösung

    Die Interphase dauert deutlich länger als die M-Phase.

    In der M-Phase findet die Kern- und Zellteilung statt.
    Dabei werden nur wenige Proteine synthetisiert und es gibt keine Ruhephase.

    In der Interphase wächst die Zelle.
    Es findet eine intensive Proteinbiosynthese in der G1- & G2-Phase statt und die DNA wird in der S-Phase verdoppelt.
    In der G0-Phase kann die Zelle in einen Ruhemodus verfallen.

  • Benenne die Zellen, die sich in der G0-Phase des Zellzyklus befinden.

    Tipps

    Die Haut erneuert sich ständig.

    Rote Blutkörperchen haben keinen Zellkern.

    Lösung

    Muskel- und Nervenzellen teilen sich fast nie wieder, wenn sie sich fertig entwickelt haben.
    Auch rote Blutkörperchen können sich nicht teilen, da sie keinen Zellkern haben, der die Mitose koordinieren kann.

    Dagegen teilen sich Leber-, Darm- und Hautzellen regelmäßig, damit die entsprechenden Gewebe und Organe funktionsfähig bleiben.

  • Bewerte die folgenden Aussagen zum Zellzyklus.

    Tipps

    In der M-Phase wird das Erbgut auf zwei Tochterzellen aufgeteilt.

    Chromatin bezeichnet das Material im Zellkern, das aus Proteinen und darauf aufgewickelter DNA besteht.

    Aufgelockerte DNA kann besser gelesen und kopiert werden.

    Lösung

    Die Ruhephase (G0-Phase) kann während der G1-Phase eintreten. Wachstumsfaktoren zum Beispiel können die Zelle wieder zurück in die G1-Phase und damit in den gewöhnlichen Zellzyklus bringen. Dieser läuft immer nur nach einem bestimmten Ablauf ab, aber niemals rückwärts.

    Der Zellzyklus wird an bestimmten Punkten überwacht. Diese Checkpoints oder Kontrollpunkte sorgen dafür, dass der Zellzyklus wie vorgesehen abläuft und die Zellen auch nach der Teilung einwandfrei funktionieren.

    In der M-Phase liegen die Chromosomen erst als Zwei-Chromatid-Chromosomen vor. In der Metaphase werden die Chromosomen auf die Tochterzellen aufgeteilt.
    In der Interphase bestehen die Chromosomen deshalb erst aus einem Chromatid. In der S-Phase wird das Erbgut verdoppelt, die Chromosomen bestehen dann aus zwei Chromatiden.

    In der Interphase ist das Chromatin aufgelockert, damit die Replikation und Proteinbiosynthese stattfinden können. Nur wenn das Chromatin aufgelockert ist, können Enzyme an die DNA heran, um die Basenabfolge richtig abzulesen und sie zu kopieren.
    In der Metaphase findet keine Proteinbiosynthese oder Replikation statt. Das Chromatin liegt eng zusammen, also in kondensierter Form vor. So kann das Chromatin in dieser Phase der Mitose besser auf die Tochterzellen aufgeteilt werden.