Unterrichtsreihe: Zellteilung – Mitose und Meiose (Klasse 9/10)
Unterrichtsreihe 2 von 7Alle Unterrichtsreihen
Wie aus einer befruchteten Eizelle ein Mensch aus Billionen Zellen wird und warum Keimzellen nur einen halben Chromosomensatz tragen: Diese Reihe erarbeitet Zellzyklus, Mitose und Meiose mit Simulation, Mikroskopierpraktikum und Rechenübungen. Sie baut auf Zelle, Chromosomen, DNA auf und bereitet Vererbung: Mendel und Mensch vor.
Steckbrief
| Merkmal | Angabe |
|---|---|
| Zielgruppe | Klasse 9/10 (Sekundarstufe I) |
| Umfang | 5 Doppelstunden à 90 Minuten |
| Vorwissen | Chromosom, Chromatid, homologe Chromosomen, DNA-Verdopplung (siehe Zelle, Chromosomen, DNA, Doppelstunden 5 und 6) |
| Leitfrage | Wie wird die Erbinformation bei Zellteilungen weitergegeben – vollständig oder halbiert? |
| Ausstattung | Tablets oder Laptops (ein Gerät pro Paar) für das Zellteilungs-Kino; für Doppelstunde 3 Mikroskope, angekeimte Zwiebeln, Salzsäure und Chromosomenfarbstoff, Schutzbrillen und Handschuhe |
| Lernkontrolle | Praktikumsprotokoll mit Mitoseindex, Übungsklausur im Klausurtrainer, Aufgaben des Zellteilungs-Kinos |
Kompetenzbereiche nach den KMK-Bildungsstandards
- Sachkompetenz: Phasen von Zellzyklus, Mitose und Meiose beschreiben; Chromosomen- und Chromatidenzahlen sowie n und c angeben; Mitose und Meiose vergleichen.
- Erkenntnisgewinnung: Quetschpräparat herstellen, Phasen im Mikroskop bestimmen, Mitoseindex berechnen und Fehlerquellen beurteilen; mit einem Simulationsmodell arbeiten.
- Kommunikation: Abläufe in Schemazeichnungen und Tabellen darstellen; Diagramme zum DNA-Gehalt auswerten.
- Bewertung: Schlagzeilen und Aussagen zu Trisomie 21 und zum Alter der Mutter sachlich beurteilen.
Die Doppelstunden im Überblick
| Nr. | Thema | Schwerpunkt | Zentrale Seiten |
|---|---|---|---|
| 1 | Der Zellzyklus – wann und warum sich Zellen teilen | Sachkompetenz und Rechnen mit Daten | Die Zellteilung, Der Zellzyklus |
| 2 | Mitose – zwei erbgleiche Tochterkerne | Modelle nutzen: Zellteilungs-Kino | Mitose, Zellteilungs-Kino, Spindelapparat, Zytokinese |
| 3 | Mitose im Mikroskop – Wurzelspitze und Mitoseindex | Erkenntnisgewinnung: Praktikum und Auswertung | Mitose im Mikroskop, Mitoseindex berechnen, Chromosomen anfärben |
| 4 | Meiose – Halbierung und Neukombination | Sachkompetenz: genetische Vielfalt erklären | Meiose, n und c, Zellteilungs-Kino |
| 5 | Mitose und Meiose im Vergleich – und wenn die Verteilung misslingt | Vergleichen und Bewerten | Mitose und Meiose im Vergleich, Trisomie 21, Oogenese und Spermatogenese |
Abkürzungen in den Verlaufstabellen: EA = Einzelarbeit, PA = Partnerarbeit, GA = Gruppenarbeit, UG = Unterrichtsgespräch, LV = Lehrkraftvortrag. Auf schmalen Bildschirmen lassen sich die Tabellen seitlich verschieben.
Doppelstunde 1: Der Zellzyklus – wann und warum sich Zellen teilen
Ziele
Die Schülerinnen und Schüler …
- nennen die Phasen des Zellzyklus (G1, S, G2, M) und die Ruhephase G0 und beschreiben sie,
- erklären, warum die DNA vor jeder Kernteilung verdoppelt werden muss,
- berechnen aus Daten die Dauer einzelner Phasen,
- erklären, wozu Kontrollpunkte im Zellzyklus dienen.
| Phase | Zeit | Inhalt / Aktivität | Sozialform | Material |
|---|---|---|---|---|
| Einstieg | 10 min | Einstieg der Seite „Die Zellteilung“: aus einer befruchteten Eizelle rund 30 Billionen Zellen. Wozu teilen sich Zellen? (Wachstum, Ersatz, Fortpflanzung) | UG | Die Zellteilung |
| Erarbeitung I | 25 min | Zellzyklus mit Abb. 1 erarbeiten; Kreisdiagramm beschriften und jeder Phase eine Aufgabe zuordnen. | EA, PA | Die Zellteilung: Abb. 1; Der Zellzyklus: Abschnitt „Die Phasen des Zellzyklus im Detail“ |
| Sicherung | 10 min | Phasen in der richtigen Reihenfolge mit typischem Geschehen. | UG | Die Zellteilung: Aufg. 1 |
| Übung | 20 min | Rechnen mit dem Zellzyklus: Anteil der M-Phase und Dauer der Phasen aus Prozentanteilen. | PA | Die Zellteilung: Aufg. 2; Der Zellzyklus: Aufg. 2 |
| Erarbeitung II | 20 min | Kontrollpunkte als Ampeln: Was wird wo geprüft? Folgen eines DNA-Schadens in G1. | GA | Der Zellzyklus: Abb. 1, Aufg. 3 |
| Abschluss | 5 min | Aussage „Krebs entsteht, weil sich Zellen zu schnell teilen“ als Impuls notieren; Auflösung in der nächsten Stunde. | UG | Der Zellzyklus: Aufg. 5 |
Hausaufgabe und Differenzierung
Hausaufgabe: Selbsttest auf Die Zellteilung; Aufgabe 4 auf Der Zellzyklus (kurze Zellzyklen bei frühen Embryonen).
- Basis: Kreisdiagramm als Vorlage zum Beschriften; Rechenschema „Anteil × Gesamtdauer“.
- Vertiefung: Vertiefung „Wie Cycline und CDKs den Zyklus antreiben“ auf Der Zellzyklus; Vertiefung „Gaspedal und Bremse“ und Aufgabe 5 auf Die Zellteilung (Hypothese zu Leberzellen in G0).
- Einfach-Modus und Karteikarten: Lernende mit Leseschwierigkeiten schalten im Seitenkopf den Einfach-Modus ein und lesen zuerst die Kurzfassung „Einfach erklärt“. Fachbegriffe: Karteikarten „Die Zellteilung“ und Karteikarten „Der Zellzyklus“.
Doppelstunde 2: Mitose – zwei erbgleiche Tochterkerne
Ziele
Die Schülerinnen und Schüler …
- beschreiben die vier Phasen der Mitose in der richtigen Reihenfolge,
- unterscheiden Chromosom, Chromatid und Zwei-Chromatid-Chromosom,
- begründen, warum beide Tochterzellen genetisch identisch sind,
- beschreiben die Aufgaben des Spindelapparats und die Zytokinese bei Tier- und Pflanzenzellen.
| Phase | Zeit | Inhalt / Aktivität | Sozialform | Material |
|---|---|---|---|---|
| Einstieg | 10 min | Zellteilungs-Kino im Modus Mitose einmal ganz abspielen. Beobachtungsauftrag: Was passiert mit den Chromosomen? | UG | Zellteilungs-Kino |
| Erarbeitung I | 25 min | Phasen mit Abb. 1 erarbeiten; im Kino an jeder Phase anhalten und Chromosomen, Chromatiden und DNA-Gehalt in eine Tabelle übertragen. | PA | Mitose: Abb. 1; Zellteilungs-Kino |
| Sicherung | 10 min | Phasen mit Merkmal; Unterschied Chromatid und Chromosom. | UG | Mitose: Aufg. 1–2 |
| Erarbeitung II | 25 min | Arbeitsteilig: Spindelapparat (A) und Zytokinese bei Tier- und Pflanzenzellen (B); anschließend Partnerinterview. | PA | Spindelapparat: Aufg. 1 (A); Zytokinese: Aufg. 1 (B) |
| Übung | 15 min | Zählen bei 2n = 8; eine Phase im Mikroskopbild zuordnen. | EA | Mitose: Aufg. 3–4 |
| Abschluss | 5 min | Impuls: Ein Wirkstoff verhindert die Spindelbildung. Was folgt daraus? Vermutungen notieren. | UG | Mitose: Aufg. 5 |
Hausaufgabe und Differenzierung
Hausaufgabe: Aufgabe 5 auf Mitose ausformulieren (Spindelgifte in der Krebstherapie); Selbsttest der Seite.
- Basis: Kino im Einzelschritt-Modus; Zähltabelle mit vorgegebenen Zeilen; Phasenkarten zum Ordnen.
- Vertiefung: Spindelapparat mit Aufgaben 3 und 5 (Colchicin, Spindelgifte); Zytokinese mit Aufgabe 4 (vielkernige Zellen); Vertiefung „Wer startet die Mitose?“ auf Mitose.
- Einfach-Modus und Karteikarten: Lernende mit Leseschwierigkeiten schalten im Seitenkopf den Einfach-Modus ein und lesen zuerst die Kurzfassung „Einfach erklärt“. Fachbegriffe: Karteikarten „Mitose“.
Doppelstunde 3: Mitose im Mikroskop – Wurzelspitze und Mitoseindex
Ziele
Die Schülerinnen und Schüler …
- stellen ein Quetschpräparat einer Wurzelspitze nach Anleitung her und begründen die Arbeitsschritte,
- bestimmen Mitosephasen anhand typischer Merkmale im mikroskopischen Bild,
- berechnen den Mitoseindex und schätzen daraus die Dauer von Phasen ab,
- beurteilen Fehlerquellen beim Auszählen.
| Phase | Zeit | Inhalt / Aktivität | Sozialform | Material |
|---|---|---|---|---|
| Einstieg | 5 min | Warum ausgerechnet die Wurzelspitze? Kurz klären, Sicherheitsregeln besprechen. | UG | Mitose im Mikroskop: Abschnitte „Warum ausgerechnet die Wurzelspitze?“ und „Sicherheit“ |
| Praxis | 35 min | Quetschpräparat nach Anleitung: abschneiden, in warmer verdünnter Salzsäure mazerieren, färben, quetschen, mikroskopieren. | PA | Mitose im Mikroskop: Anleitung; Chromosomen anfärben; Mikroskope, angekeimte Zwiebeln |
| Erarbeitung | 15 min | Phasen im eigenen Präparat bestimmen; wer kein gutes Präparat hat, arbeitet mit Abb. 1. | PA | Mitose im Mikroskop: Abb. 1, Aufg. 2 |
| Auswertung | 20 min | Zellen per Strichliste auszählen, Mitoseindex in fünf Schritten berechnen, Werte der Klasse zusammenführen. | GA, Plenum | Mitoseindex berechnen: Abschnitt „Mitoseindex berechnen in fünf Schritten“ |
| Sicherung | 10 min | Mitoseindex und Dauer der Phasen aus Beispieldaten. | EA | Mitose im Mikroskop: Aufg. 3–4 |
| Abschluss | 5 min | Fehlerquellen sammeln: Kann man von einem Sehfeld auf die ganze Wurzelspitze schließen? | UG | Mitose im Mikroskop: Aufg. 5 |
Hausaufgabe und Differenzierung
Hausaufgabe: Praktikumsprotokoll schreiben; Aufgabe 2 auf Mitoseindex berechnen.
- Basis: Arbeit mit Abb. 1 statt eigenem Präparat; Phasenmerkmale als Bestimmungshilfe neben dem Mikroskop.
- Vertiefung: Aufgabe 6 auf Mitose im Mikroskop (Experiment zur Temperatur planen); Vertiefung „Ist der Unterschied echt? Der Vierfelder-Test“ auf Mitoseindex berechnen; Feulgen- und Giemsa-Färbung auf Chromosomen anfärben.
- Einfach-Modus und Karteikarten: Lernende mit Leseschwierigkeiten schalten im Seitenkopf den Einfach-Modus ein und lesen zuerst die Kurzfassung „Einfach erklärt“. Fachbegriffe: Karteikarten „Mitose im Mikroskop“ und Karteikarten „Mitoseindex berechnen“.
Doppelstunde 4: Meiose – Halbierung und Neukombination
Ziele
Die Schülerinnen und Schüler …
- erklären, warum der Chromosomensatz bei der Keimzellbildung halbiert werden muss,
- beschreiben den Ablauf von Meiose I und Meiose II und nennen, was jeweils getrennt wird,
- erklären, wie durch zufällige Verteilung der Chromosomen und Crossing-over genetische Vielfalt entsteht,
- berechnen die Zahl möglicher Chromosomenkombinationen und geben n und c an.
| Phase | Zeit | Inhalt / Aktivität | Sozialform | Material |
|---|---|---|---|---|
| Einstieg | 10 min | Gedankenexperiment: Was geschähe über mehrere Generationen, wenn Ei- und Samenzelle je 46 Chromosomen hätten? | UG | Meiose: Abschnitt „Warum der Chromosomensatz halbiert werden muss“ |
| Erarbeitung I | 25 min | Meiose im Zellteilungs-Kino mit Abb. 1; je Phase Chromosomen- und Chromatidenzahl notieren. | PA | Zellteilungs-Kino (Modus Meiose); Meiose: Abb. 1 |
| Sicherung | 10 min | Tafelbild Meiose I und Meiose II: Was wird getrennt? | UG | Meiose: Aufg. 1 |
| Erarbeitung II | 25 min | Vielfalt: Neuverteilung der Chromosomen berechnen und Crossing-over mit Abb. 2 nachvollziehen; Modell aus zwei Farben. | PA | Meiose: Abb. 2, Aufg. 2; Zellteilungs-Kino: Aufg. 4 |
| Übung | 15 min | n und c bestimmen: Hautzelle in G1 und G2, Fruchtfliege in der Meiose. | EA | n und c: Aufg. 1–2 |
| Abschluss | 5 min | Zwei Fragen aus dem Selbsttest. | EA | Meiose: Selbsttest |
Hausaufgabe und Differenzierung
Hausaufgabe: Aufgabe 4 auf Meiose (Warum ist die Zelle nach der Meiose I bereits haploid?) oder Aufgabe 3 auf n und c.
- Basis: Kino Schritt für Schritt; Chromosomenmodelle in zwei Farben; vorstrukturierte Tabelle für n und c.
- Vertiefung: Aufgabe 3 auf Meiose (gekoppelte Gene); Vertiefung „C-Wert, Ploidie und Polyploidie“ auf n und c; Chromosomentheorie als Brücke zu Mendel.
- Einfach-Modus und Karteikarten: Lernende mit Leseschwierigkeiten schalten im Seitenkopf den Einfach-Modus ein und lesen zuerst die Kurzfassung „Einfach erklärt“. Fachbegriffe: Karteikarten „Meiose“ und Karteikarten „n und c“.
Doppelstunde 5: Mitose und Meiose im Vergleich – und wenn die Verteilung misslingt
Ziele
Die Schülerinnen und Schüler …
- vergleichen Mitose und Meiose kriterienbezogen nach Ablauf, Ergebnis und Aufgabe,
- erkennen in Abbildungen, ob eine Mitose, Meiose I oder Meiose II vorliegt,
- erklären die Entstehung einer Trisomie 21 durch Nondisjunction,
- beurteilen eine Schlagzeile zum Zusammenhang von Trisomie 21 und dem Alter der Mutter.
| Phase | Zeit | Inhalt / Aktivität | Sozialform | Material |
|---|---|---|---|---|
| Einstieg | 10 min | Typische Kurzantwort „Mitose: 2 Zellen, Meiose: 4 Zellen“ aus dem Einstieg der Seite – reicht das für volle Punktzahl? | UG | Mitose und Meiose im Vergleich |
| Erarbeitung I | 25 min | Vergleichstabelle der Seite mit eigenen Kriterien ergänzen; Diagramm zum DNA-Gehalt deuten. | PA | Mitose und Meiose im Vergleich: Tabelle, Abb. 1; Die Zellteilung: Abb. 2 |
| Übung | 15 min | Zellen in der Metaphase zuordnen; Chromosomenzahl und DNA-Gehalt für G1, G2, nach Mitose und nach Meiose II angeben. | EA | Mitose und Meiose im Vergleich: Aufg. 2; Die Zellteilung: Aufg. 3 |
| Erarbeitung II | 25 min | Nondisjunction: Entstehung einer freien Trisomie 21 mit Abb. 1; Karyogramm-Formel 47,XX,+21; anschließend die Schlagzeile „Späte Mütter sind schuld am Down-Syndrom“ beurteilen. | PA, UG | Trisomie 21: Abb. 1, Aufg. 2 und 5; Meiose: Abb. 3 |
| Sicherung | 10 min | Concept Map Zellteilung: Zellzyklus, Mitose, Meiose, Fehlverteilung. | UG | – |
| Abschluss | 5 min | Ausblick: Wie verteilen sich Merkmale auf die Nachkommen? (Überleitung zu Vererbung: Mendel und Mensch) | UG | – |
Hausaufgabe und Differenzierung
Hausaufgabe: Aufgabe 4 auf Mitose und Meiose im Vergleich (Fehlverteilung in Meiose und Mitose vergleichen).
- Basis: Vergleichstabelle als Lückentext; Abbildungen mit Leitfragen („Liegen homologe Chromosomen gepaart vor?“).
- Vertiefung: Oogenese und Spermatogenese mit Aufgaben 2 und 5; Vertiefung „Wenn Meiose = Keimzellen nicht passt“ auf Mitose und Meiose im Vergleich; Aufgabe 3 auf Trisomie 21 (Translokations-Trisomie).
- Einfach-Modus und Karteikarten: Lernende mit Leseschwierigkeiten schalten im Seitenkopf den Einfach-Modus ein und lesen zuerst die Kurzfassung „Einfach erklärt“. Fachbegriffe: Karteikarten „Mitose und Meiose im Vergleich“ und Karteikarten „Trisomie 21“.
Abschluss und Leistungsüberprüfung
Das Zellteilungs-Kino enthält eigene Aufträge mit Lösungen (Aufgabe 6: Modellkritik, AFB III) und eignet sich als Wiederholungsstation. Für eine schriftliche Lernkontrolle bieten sich an:
- AFB I: Phasen der Mitose oder Meiose mit Merkmalen (Aufgabe 1 auf Mitose oder Meiose).
- AFB II: Chromosomen, Chromatiden und DNA-Gehalt angeben, Mitoseindex berechnen (Aufgabe 3 auf Mitose, Aufgabe 3 auf Mitose im Mikroskop, Aufgabe 2 auf n und c).
- AFB III: Aussage beurteilen, etwa „Nach der Meiose I ist die Zelle schon haploid – die Meiose II ist überflüssig“ (Aufgabe 4 auf n und c).
- Praktische Leistung: Protokoll des Wurzelspitzen-Praktikums mit Mitoseindex.
Klausurtrainer (Übungsklausur, Quiz-Mix und Operator-Training mit Aufgaben der jeweiligen Seite): Die Zellteilung · Mitose · Mitose im Mikroskop · Meiose · Mitose und Meiose im Vergleich · n und c
Karteikarten zur Wiederholung der Fachbegriffe: Die Zellteilung · Mitose · Meiose · n und c · Mitose und Meiose im Vergleich
Hinweise zur Durchführung
- Doppelstunde 3: Arbeiten mit warmer Salzsäure und essigsauren Farbstoffen nur im Fachraum, mit Schutzbrille und Handschuhen und nach den Gefahrstoffregeln Ihrer Schule. Zwiebeln einige Tage vorher auf Wasser ankeimen lassen; die Wurzeln sollten etwa 1–2 cm lang sein.
- Trisomie 21 kann Lernende persönlich betreffen. Achten Sie auf eine respektvolle Sprache („Menschen mit Down-Syndrom“) und trennen Sie biologische Erklärung und Bewertung.
- Das Zellteilungs-Kino nennt als Zeitbedarf etwa 20 Minuten für die Mitose und 30 Minuten für die Meiose mit Vergleich.
Weitere Unterrichtsreihen
Zelle, Chromosomen, DNAKlasse 9/10 · 6 Doppelstunden Vererbung: Mendel und MenschKlasse 9/10 · 6 Doppelstunden Molekulargenetik: vom Gen zum MerkmalOberstufe · 8 Doppelstunden Alle UnterrichtsreihenÜbersicht mit Werkzeugen und Bezug zu den Bildungsstandards
Quellen & Stand
- Kultusministerkonferenz: Bildungsstandards im Fach Biologie für die Allgemeine Hochschulreife (Beschluss vom 18.06.2020).
- Kultusministerkonferenz: Weiterentwickelte Bildungsstandards für den Mittleren Schulabschluss in den Naturwissenschaften (Meldung vom 14.06.2024; Biologie: Beschluss vom 16.12.2004 in der Fassung vom Juni 2024).
- Kultusministerkonferenz: Bildungsstandards in Deutschland – Überblick.
- Fachinhalte, Abbildungen, Aufgaben und Quiz: die jeweils verlinkten Seiten von genzukunft.de mit ihren eigenen Quellenangaben.
Stand: Oktober 2026. Zeitangaben sind Richtwerte für eine Doppelstunde von 90 Minuten.
„Unterrichtsreihe: Zellteilung – Mitose und Meiose (Klasse 9/10)“ von genzukunft.de – Lizenz: CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.de) – Quelle: https://www.genzukunft.de/lehrkraefte/unterrichtsreihen/zellteilung-mitose-meiose/ – Logo und Wortmarke sind ausgenommen.