Einstieg (0:00)
Eine Zelle teilt sich. Danach gibt es zwei. Und jetzt die Frage, an der in jeder Klassenarbeit jemand scheitert: Wie viele Chromosomen hat jede der beiden neuen Zellen? Die Hälfte? Logisch, oder? Teilen heißt halbieren.
Falsch. Und zwar komplett. Beide Zellen haben genau so viele Chromosomen wie die Zelle davor. Wie das geht, ist die Mitose. In den nächsten elf Minuten verstehst du jede einzelne Phase, kennst die drei Fehler, die sehr viele machen, und löst am Ende zwei echte Prüfungsaufgaben. Und falls du dich fragst, warum ausgerechnet eine Krake dir das erklärt: Acht Arme, acht Mal so viel Tafel.
Vier Schritte: Erstens, warum Zellen sich überhaupt teilen und was ein Chromosom eigentlich ist. Zweitens, die vier Phasen der Mitose. Drittens, die typischen Fehler. Viertens, die Prüfungsaufgaben.
Warum teilen sich Zellen, und was ist ein Chromosom? (0:57)
Dein Körper besteht aus Billionen von Zellen, und jeden Tag sterben Milliarden davon. Hautzellen, Darmzellen, Blutzellen. Sie müssen ersetzt werden. Außerdem wächst du, und Wunden heilen. Für all das braucht der Körper neue Zellen, die genau dasselbe können wie die alten. Funfact: Dein Körper ersetzt fast vier Millionen Zellen. Pro Sekunde. Während du diesen Satz hörst, waren das schon wieder zehn Millionen.
Genau das leistet die Mitose: Aus einer Mutterzelle entstehen zwei Tochterzellen, die genetisch identisch sind. Gleiche Erbinformation, gleiche Anzahl Chromosomen. Beim Menschen sind das in Körperzellen sechsundvierzig.
Wie schnell das geht, hängt vom Gewebe ab. Die Zellen deiner Darmschleimhaut werden innerhalb weniger Tage komplett erneuert. Nervenzellen dagegen teilen sich nach der Entwicklung nicht mehr. Und wenn die Kontrolle über die Teilung verloren geht und sich Zellen ungebremst vermehren, kann daraus Krebs entstehen. Die Mitose ist also nicht nur Schulstoff, sondern der Grund, warum du überhaupt heil bleibst.
Und was ist ein Chromosom? Deine DNA liegt im Zellkern nicht als ein einziger Faden vor, sondern verteilt auf sechsundvierzig extrem lange Fäden, zusammen rund zwei Meter. Jeder dieser Fäden ist, zusammen mit Proteinen verpackt, ein Chromosom. Die meiste Zeit liegt es locker im Kern, als Chromatin. Vor der Teilung wird der Faden extrem eng aufgewickelt, damit er sich nicht verknotet. Erst dann sieht ein Chromosom aus wie das kompakte Stäbchen, das du aus Abbildungen kennst, und erst dann kann man es unter dem Mikroskop sehen. Zwei Meter Faden in einem Kern, den man nicht sieht. Ich habe acht Arme und bekomme nicht mal Kopfhörerkabel entknotet.
Jetzt kommt der Teil, der über die Note entscheidet. Die Mitose ist nur ein kurzer Abschnitt im Leben einer Zelle. Den größten Teil der Zeit verbringt die Zelle in der Interphase, und die hat drei Abschnitte. G-eins: Die Zelle wächst und arbeitet. S-Phase, S wie Synthese: Die Zelle verdoppelt ihre gesamte DNA. G-zwei: Sie prüft die Kopie und bereitet die Teilung vor. Erst dann beginnt die Mitose.
Nach der S-Phase besteht jedes Chromosom aus zwei identischen Kopien, den Schwesterchromatiden. Man spricht jetzt von einem Zwei-Chromatid-Chromosom. Die beiden Chromatiden hängen an einer Stelle zusammen, dem Centromer. Kondensiert sieht so ein Chromosom aus wie ein X. Beide Teile des X, also die beiden Schwesterchromatiden, enthalten dieselbe Information. Die Mitose muss jetzt nur noch dafür sorgen, dass jede Tochterzelle von jedem X genau ein Chromatid bekommt, also eine vollständige Kopie. Also doch nur die Hälfte? Nein. Gleich siehst du, warum nicht.
Die vier Phasen (3:48)
Die Mitose läuft in vier Phasen ab: Prophase, Metaphase, Anaphase, Telophase. Merkhilfe: Pro, Meta, Ana, Telo. Wir gehen sie der Reihe nach durch, immer mit derselben Zelle.
Prophase. Die Chromosomen ziehen sich zusammen und werden so dicht, dass man sie unter dem Lichtmikroskop als einzelne Fäden erkennen kann. Gleichzeitig löst sich die Hülle des Zellkerns auf. Und von den beiden Polen der Zelle aus wächst der Spindelapparat: feine Fasern aus Proteinen, die später die Chromosomen bewegen werden. Bei Tierzellen gehen die Fasern von den Centrosomen aus. Pflanzenzellen haben keine Centrosomen, bilden den Spindelapparat aber trotzdem.
Merksatz für die Prophase: Pro heißt vor. Die Zelle bereitet vor: Chromosomen sichtbar, Kernhülle weg, Spindel da.
Metaphase. Die Spindelfasern heften sich am Centromer jedes Chromosoms an, genauer an einer Proteinstruktur dort, dem Kinetochor. Und zwar von beiden Seiten: Jedes Chromatid wird mit einem anderen Pol verbunden. Dann ziehen die Fasern alle Chromosomen in die Mitte der Zelle. Diese Mitte heißt Äquatorialebene. Alle Chromosomen liegen jetzt in dieser Ebene, jedes noch aus zwei Chromatiden. Unter dem Mikroskop ist das die Phase, die du am leichtesten erkennst: eine Linie aus Chromosomen genau in der Mitte.
Merksatz: Meta wie Mitte. Alles in einer Ebene, noch nichts getrennt. Einfach in der Mitte durchschneiden, fertig ist die Hälfte? Netter Versuch. Die Zelle macht's eleganter.
Anaphase. Jetzt passiert der entscheidende Schritt. Die Centromere teilen sich, und die beiden Schwesterchromatiden jedes Chromosoms werden auseinandergezogen, eines zum linken Pol, eines zum rechten. Ab diesem Moment zählt jedes Chromatid wieder als eigenes Chromosom, ein Ein-Chromatid-Chromosom. Und zähl nach: Auf jeder Seite landen sechsundvierzig.
Merksatz: Ana wie auseinander. Die Chromatiden trennen sich, die Zahl bleibt gleich. Auf beiden Seiten gleich viele. Die Halbierung fällt aus.
Telophase. An beiden Polen sammeln sich die Chromosomen, entspiralisieren sich wieder zu lockeren Fäden, und um jede Gruppe bildet sich eine neue Kernhülle. Der Spindelapparat wird abgebaut. Die Zelle hat jetzt zwei Kerne. Die Kernteilung ist abgeschlossen.
Und dann teilt sich die Zelle selbst. Das ist die Zytokinese, ein eigener Vorgang, der meist schon während der Telophase beginnt. Bei Tierzellen zieht sich ein Ring aus Proteinfasern zusammen und schnürt die Zellmembran in der Mitte ein wie ein Gürtel. Pflanzenzellen können sich wegen ihrer festen Zellwand nicht einschnüren. Bei ihnen entsteht in der Mitte eine Zellplatte, die nach außen wächst und zur neuen Zellwand wird. Ergebnis: zwei Zellen, beim Menschen je sechsundvierzig, genetisch identisch.
Merksatz: Telo heißt Ende. Zwei Kerne, dann zwei Zellen. Mitose ist die Kernteilung, Zytokinese die Zellteilung. Zwei Zellen, zweimal sechsundvierzig. Heureka.
Noch einmal die ganze Reihe in zehn Sekunden: Prophase, Chromosomen werden sichtbar. Metaphase, alle in der Mitte. Anaphase, Chromatiden auseinander. Telophase, zwei neue Kerne. Dann Zytokinese, zwei Zellen. Und die ganze Sache dauert in einer menschlichen Zelle meist nur etwa eine Stunde. Ich brauche für dieselbe Reihe zehn Sekunden. Mit acht Armen geht eben alles schneller.
Dr. Krake: Moment. Wer guckt denn da?
Bärtierchen: Hallo! Bärtierchen hier. Acht Beine, wie du!
Dr. Krake: Acht Arme! Zusammen sechzehn. Reicht für 'ne Band.
Bärtierchen: Tanzen die Chromosomen da?
Dr. Krake: Nein, die werden gezogen. Mitose.
Bärtierchen: Noch nicht. Musik!
Dr. Krake: Pro!
Bärtierchen: Meta!
Dr. Krake: Ana!
Bärtierchen: Telo!
Bärtierchen: Puh. Ich mach kurz Tönnchen.
Dr. Krake: Kein Witz: Ausgetrocknet überdauern Bärtierchen als Tönnchen teils jahrelang. So. Jetzt die Fehler.
Die drei Fehler, die sehr viele machen (8:11)
Fehler Nummer eins: „Bei der Mitose halbiert sich die Chromosomenzahl." Nein. Es trennen sich Chromatiden, nicht Chromosomen. Vorher sechsundvierzig Zwei-Chromatid-Chromosomen, nachher in jeder Zelle sechsundvierzig Ein-Chromatid-Chromosomen. Die Halbierung gibt es auch, aber die heißt Meiose und macht Keimzellen.
Fehler Nummer zwei: „Mitose ist dasselbe wie Zellteilung." Nicht ganz. Die Mitose teilt den Kern. Die Zellteilung selbst ist die Zytokinese, und die beginnt meist erst am Ende der Mitose. Wer in der Klassenarbeit beides sauber trennt, sammelt den Punkt, den die anderen liegen lassen.
Fehler Nummer drei: „In der Mitose wird die DNA verdoppelt." Falsch. Die Verdopplung passiert vorher, in der S-Phase der Interphase. Wenn die Mitose beginnt, hat jedes Chromosom zwei Chromatiden. Die Mitose verteilt nur noch. Verdoppeln vorher, verteilen in der Mitose. Notiert.
Die Prüfungsaufgaben (9:14)
Aufgabe eins, Niveau Klasse neun: Du siehst vier Mikroskop-Bilder einer Zelle. Ordne sie den Phasen zu. Drück Pause und entscheide. Ich warte. Ich trommle nur ein bisschen.
Die Lösung: Bild eins zeigt Chromatiden, die zu den Polen wandern, also Anaphase. Bild zwei zeigt X-förmige Chromosomen, aber noch keine Ordnung, also Prophase. Bild drei zeigt zwei neue Kerne, also Telophase. Und Bild vier, die Reihe in der Mitte, ist die Metaphase. Dein Erkennungsmerkmal ist immer die Lage der Chromosomen.
Aufgabe zwei, Niveau Oberstufe: „Beschreiben Sie die Vorgänge in der Anaphase und erklären Sie, warum die beiden Tochterzellen genetisch identisch sind." Achte auf die beiden Operatoren. Beschreiben heißt: sagen, was passiert, in der richtigen Reihenfolge. Erklären heißt: auf Ursachen zurückführen, also das Warum. Drück Pause und formuliere.
Eine Antwort, die volle Punkte bekommt, enthält drei Dinge. Erstens, beschreiben: In der Anaphase teilen sich die Centromere, die Spindelfasern verkürzen sich und ziehen die Schwesterchromatiden zu den entgegengesetzten Polen. Jedes Chromatid ist jetzt ein eigenes Ein-Chromatid-Chromosom, an jedem Pol liegen sechsundvierzig. Zweitens, der Grund: Die beiden Chromatiden eines Chromosoms sind identische Kopien, weil die DNA in der S-Phase der Interphase semikonservativ repliziert wurde. Drittens, die Folge: Weil die Spindelfasern jedes Chromatid mit einem anderen Pol verbunden haben, erhält jeder Pol von jedem Chromosom genau eine Kopie. Beide Tochterzellen bekommen so den vollständigen diploiden Satz, sechsundvierzig Chromosomen, mit derselben Erbinformation wie die Mutterzelle.
Merk dir drei Dinge (11:08)
Das war die Mitose. Merk dir drei Dinge. Erstens: Chromatiden trennen sich, die Chromosomenzahl bleibt gleich. Zweitens: Verdoppelt wird vorher, in der S-Phase. Drittens: Die Mitose teilt den Kern, die Zytokinese die Zelle. Das Quiz und den Lernzettel zu diesem Video findest du kostenlos auf achtmalklug punkt de. Ich hab das Quiz übrigens schon gemacht. Achtmal. Daher der Name.
