Genzukunft

Genetik verstehen · Zukunft mitdenken

Mitose

Du bestehst aus rund 30 Billionen Zellen – und alle stammen von einer einzigen befruchteten Eizelle ab. Möglich macht das die Mitose: eine Kernteilung, bei der aus einem Zellkern zwei Kerne mit exakt derselben Erbinformation entstehen.

Einfach erklärt

Du bestehst aus rund 30 Billionen Zellen. Alle stammen von einer einzigen befruchteten Eizelle ab. Möglich macht das die Mitose. Das ist eine Teilung vom Zellkern. Aus einem Kern entstehen zwei Kerne mit genau derselben Erbinformation.

Die Erbinformation liegt in Chromosomen – das sind dicht verpackte Fäden im Zellkern. Vor der Mitose verdoppelt die Zelle diese Information. Danach besteht jedes Chromosom aus zwei gleichen Hälften. Diese Hälften heißen Chromatiden. Bei der Mitose bekommt jeder neue Kern von jedem Chromosom eine Hälfte.

Die Mitose läuft in vier Schritten ab:

  • Verpacken: Die Chromosomen verdichten sich.
  • Aufreihen: Sie ordnen sich in der Zellmitte an.
  • Trennen: Fasern ziehen die Hälften zu den beiden Zellpolen.
  • Neu aufbauen: Zwei neue Zellkerne entstehen. Meist teilt sich danach die ganze Zelle.

Merke: Die Mitose macht aus einer Zelle zwei Zellen mit gleicher Erbinformation.

Das lernst du hier

  • Du kannst erklären, wozu Zellen sich durch Mitose teilen.
  • Du kannst die vier Phasen der Mitose in der richtigen Reihenfolge beschreiben.
  • Du unterscheidest Chromosom, Chromatid und Zwei-Chromatid-Chromosom.
  • Du begründest, warum beide Tochterzellen genetisch identisch sind.

Wozu teilen sich Zellen?

Zellen teilen sich aus drei Gründen: Ein Lebewesen wächst, verbrauchte Zellen werden erneuert (zum Beispiel in Haut und Darm) und Verletzungen werden repariert. Jede neue Zelle braucht dafür eine vollständige Kopie der Erbinformation – keine Hälfte, kein Durcheinander.

Genau das leistet die Mitose. Streng genommen bezeichnet sie nur die Teilung des Zellkerns. Die anschließende Teilung des Zellplasmas heißt Zytokinese. Beides zusammen ergibt die Zellteilung.

Vorher: Die DNA wird verdoppelt

Bevor sich ein Kern teilen kann, muss die Erbinformation doppelt vorliegen. Das passiert in der Interphase, genauer in deren S-Phase (S für Synthese). Danach besteht jedes Chromosom aus zwei identischen Hälften, den Schwesterchromatiden. Sie hängen an einer Einschnürung zusammen, dem Centromer. Ein solches Gebilde nennt man Zwei-Chromatid-Chromosom – es ist die typische X-Form aus dem Schulbuch.

Die vier Phasen der Mitose Vier Zellen nebeneinander: Prophase mit verdichteten Chromosomen, Metaphase mit Chromosomen in der Äquatorialebene, Anaphase mit auseinanderwandernden Chromatiden, Telophase mit zwei neuen Kernen und Einschnürung der Zelle. 1 Prophase2 Metaphase3 Anaphase4 Telophase Chromosomen verdichten sichAufreihung in der MitteChromatiden werden getrenntzwei Kerne, Einschnürung
Abb. 1: Die Phasen der Mitose am Beispiel einer Zelle mit vier Chromosomen (2n = 4). Rot: Chromosomen von der Mutter, blau: vom Vater. Türkis: Spindelpole mit Spindelfasern. Jede Tochterzelle erhält von jedem Chromosom genau ein Chromatid.

Die vier Phasen der Mitose

  1. Prophase – VerpackenDie langen DNA-Fäden verdichten sich zu kompakten Chromosomen, die man nun im Lichtmikroskop sieht. Die Kernhülle löst sich auf, und zwischen den Zellpolen wächst der Spindelapparat aus Mikrotubuli heran. Wie er aufgebaut ist und die Chromosomen bewegt, erklärt die Seite zum Spindelapparat.
  2. Metaphase – AufreihenSpindelfasern von beiden Polen heften sich an die Centromere. Alle Chromosomen ordnen sich in einer Ebene in der Zellmitte an, der Äquatorialebene. In dieser Phase lassen sich Chromosomen am besten zählen und fotografieren.
  3. Anaphase – TrennenDie Schwesterchromatiden lösen sich voneinander und werden von den Spindelfasern zu den entgegengesetzten Polen gezogen. Ab jetzt nennt man jedes Chromatid wieder ein (Ein-Chromatid-)Chromosom.
  4. Telophase – Neu aufbauenAn beiden Polen bilden sich neue Kernhüllen, die Chromosomen entspiralisieren sich wieder. Meist läuft gleichzeitig die Zytokinese: Tierzellen schnüren sich ein, Pflanzenzellen bauen eine neue Zellwand von innen nach außen. Beide Wege im Detail zeigt die Seite zur Zytokinese.

Merkhilfe für die Reihenfolge: die Anfangsbuchstaben P – M – A – T. Im Zellteilungs-Kino kannst du jede Phase anhalten und genau anschauen.

Probier es aus: die Mitose im Zeitlupen-Kino

Spiele die Mitose ab, halte bei jeder Phase an und beobachte, wie sich Chromosomen- und Chromatidenzahl verändern.

Zellteilungs-KinoAbspielen, anhalten, zurückspulen

Merke

Die Mitose ist eine erbgleiche Kernteilung. Aus einer Zelle mit 46 Chromosomen entstehen zwei Zellen mit je 46 Chromosomen – genetisch identisch mit der Mutterzelle. Voraussetzung ist die Verdopplung der DNA in der Interphase.

Wie lange dauert das?

Der gesamte Zellzyklus einer sich schnell teilenden menschlichen Zelle dauert ungefähr 24 Stunden. Die eigentliche Mitose ist davon nur ein kleiner Teil, etwa eine Stunde. Die meiste Zeit verbringt die Zelle in der Interphase: Sie wächst, arbeitet und kopiert ihre DNA. Manche Zellen, etwa viele Nervenzellen, teilen sich nach ihrer Entstehung gar nicht mehr.

Wusstest du?

Krebs ist im Kern eine Krankheit der Zellteilung: Durch Mutationen in Genen, die den Zellzyklus steuern, teilen sich Zellen unkontrolliert. Viele Chemotherapien greifen deshalb gezielt in die Mitose ein – zum Beispiel, indem sie den Spindelapparat blockieren.

Typische Fehler

  • „Bei der Mitose wird die DNA verdoppelt.“ Falsch – die Verdopplung passiert vorher, in der S-Phase der Interphase.
  • „In der Metaphase hat die Zelle 92 Chromosomen.“ Falsch – es sind 46 Chromosomen aus je zwei Chromatiden, also 92 Chromatiden.
  • Mitose und Meiose verwechseln: Die Mitose erzeugt zwei gleiche Körperzellen, die Meiose vier verschiedene Keimzellen mit halbem Chromosomensatz.
Wer startet die Mitose? Kontrollpunkte im Zellzyklus

Eine Zelle teilt sich nicht einfach drauflos. Der Zellzyklus wird von Proteinen gesteuert, vor allem von Cyclinen und cyclinabhängigen Kinasen (CDK). An mehreren Kontrollpunkten prüft die Zelle, ob alles stimmt:

  • G1-Kontrollpunkt: Ist die Zelle groß genug, ist die DNA unbeschädigt? Das Protein p53 kann den Zyklus anhalten und eine Reparatur oder den programmierten Zelltod auslösen.
  • G2-Kontrollpunkt: Ist die DNA vollständig und fehlerfrei verdoppelt?
  • Spindel-Kontrollpunkt (in der Metaphase): Ist jedes Chromosom von beiden Polen her an Spindelfasern befestigt? Erst dann beginnt die Anaphase.

Fällt ein Kontrollpunkt aus, etwa durch eine Mutation im p53-Gen, können sich Fehler anhäufen. Bei vielen Krebsarten ist p53 verändert.

DNA-Gehalt im Verlauf: Nach der Teilung hat eine Körperzelle den DNA-Gehalt 2C (zwei Chromosomensätze aus je einem Chromatid). Nach der S-Phase sind es 4C. Durch die Mitose wird der Gehalt wieder auf zwei Zellen mit je 2C verteilt. Die Chromosomenzahl (2n = 46) ändert sich dabei nie.

Zwischen Prophase und Metaphase unterscheiden viele Lehrbücher noch die Prometaphase: Die Kernhülle zerfällt, und spezielle Proteinkomplexe an den Centromeren, die Kinetochore, binden an die Spindelfasern.

Fachbegriffe

Mitose
Erbgleiche Kernteilung: aus einem Kern entstehen zwei genetisch identische Kerne.
Zytokinese
Teilung des Zellplasmas im Anschluss an die Kernteilung.
Chromatid
Eine der beiden identischen Längshälften eines verdoppelten Chromosoms.
Centromer
Einschnürung, an der die Schwesterchromatiden zusammenhängen und Spindelfasern ansetzen.
Spindelapparat
Gerüst aus Mikrotubuli, das die Chromatiden zu den Zellpolen zieht.
Interphase
Phase zwischen zwei Teilungen: Wachstum (G1), DNA-Verdopplung (S), Vorbereitung (G2).

Aufgaben

AFB I: wiedergebenAFB II: anwendenAFB III: beurteilen
  1. AFB INenne die vier Phasen der Mitose in der richtigen Reihenfolge und je ein typisches Merkmal.
    Lösung anzeigen
    Prophase: Chromosomen verdichten sich, Kernhülle löst sich auf. Metaphase: Chromosomen in der Äquatorialebene. Anaphase: Chromatiden wandern zu den Polen. Telophase: neue Kernhüllen, Zytokinese.
  2. AFB IErkläre den Unterschied zwischen Chromatid und Chromosom.
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    Ein Chromosom ist ein DNA-Molekül mit Proteinen. Nach der Verdopplung besteht es aus zwei identischen Chromatiden (Zwei-Chromatid-Chromosom). Nach der Trennung in der Anaphase ist jedes Chromatid wieder ein eigenständiges Chromosom.
  3. AFB IIEine Zelle hat 2n = 8 Chromosomen. Gib an, wie viele Chromosomen und wie viele Chromatiden sie in der G1-Phase, in der Metaphase und in jeder Tochterzelle nach der Mitose hat.
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    G1: 8 Chromosomen, 8 Chromatiden. Metaphase: 8 Chromosomen, 16 Chromatiden. Tochterzelle: 8 Chromosomen, 8 Chromatiden.
  4. AFB IIIm Mikroskop siehst du eine Zelle, deren Chromosomen V-förmig zu beiden Seiten gezogen werden. Ordne die Phase zu und begründe.
    Lösung anzeigen
    Anaphase: Die Spindelfasern ziehen an den Centromeren, dadurch werden die Chromatidenarme hinterhergezogen und bilden eine V-Form.
  5. AFB IIIEin Wirkstoff verhindert, dass sich der Spindelapparat bildet. Erläutere die Folgen für eine Zelle und beurteile, warum solche Stoffe in der Krebstherapie eingesetzt werden – und welche Nebenwirkungen zu erwarten sind.
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    Ohne Spindel können die Chromatiden nicht getrennt werden, die Mitose bleibt in der Metaphase stecken, die Zelle kann sich nicht teilen und stirbt oft ab. Da Krebszellen sich besonders häufig teilen, trifft es sie stark. Allerdings werden auch gesunde, sich schnell teilende Zellen getroffen (Haarwurzeln, Darmschleimhaut, Knochenmark) – typische Nebenwirkungen sind Haarausfall, Übelkeit und Blutbildstörungen.

Weiterlernen

Quellen & Stand

  • Alberts, B. u. a.: Molecular Biology of the Cell, 7. Auflage, W. W. Norton 2022, Kapitel 17 (Zellzyklus).
  • NHGRI Talking Glossary: Mitosis.
  • Campbell Biologie, 11. Auflage, Pearson 2019, Kapitel 12.

Stand: Oktober 2026. Fachlich überarbeitet für Klasse 9–13.

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