Mitose und Meiose

Die Erbinformation liegt im Zellkern auf Chromosomen. Eine menschliche Körperzelle enthält 46 Chromosomen, und zwar in 23 Paaren: Von jedem Paar stammt ein Chromosom von der Mutter, eines vom Vater. Die beiden Partner nennt man homologe Chromosomen. Weil jedes Chromosom doppelt vorhanden ist, spricht man von einem diploiden, also doppelten, Chromosomensatz, abgekürzt 2n.

Bevor sich eine Zelle teilt, verdoppelt sie ihre DNA. Jedes Chromosom besteht danach aus zwei identischen Chromatiden, die am Zentromer zusammenhängen – die typische X-Form im Mikroskop. Bei der Teilung zieht der Spindelapparat, ein Gerüst aus Fasern, die Chromosomen oder Chromatiden auseinander. Entscheidend ist, was dabei getrennt wird: die beiden Chromatiden eines Chromosoms oder die beiden homologen Chromosomen eines Paares.

Diese Unterscheidung ist der Schlüssel zum ganzen Thema. Wird am Ende eine ganze Zelle mit vollem, identischem Chromosomensatz gebraucht, wie beim Wundverschluss, trennt sich die Zelle über die Mitose. Sollen dagegen Keimzellen mit nur halbem Chromosomensatz entstehen, damit bei der Befruchtung wieder die richtige Zahl herauskommt, ist die Meiose nötig. Beide Vorgänge laufen nach einem festen Fahrplan aus Phasen ab, den du im nächsten Abschnitt Schritt für Schritt siehst.

Die Mitose selbst gliedert sich in vier Phasen. In der Prophase verdichten sich die zuvor verdoppelten Chromosomen zu ihrer sichtbaren X-Form, die Kernhülle löst sich auf, und der Spindelapparat beginnt sich aufzubauen. Damit ist die Zelle bereit, ihre Chromosomen geordnet zu bewegen.

In der Metaphase richten sich alle Chromosomen in der Mitte der Zelle entlang des sogenannten Spindeläquators aus, jedes einzelne angeheftet an Spindelfasern von beiden Zellpolen. Diese exakte Ausrichtung ist wichtig: Nur wenn jedes Chromosom richtig eingespannt ist, kann die Zelle im nächsten Schritt beide Chromatiden zuverlässig auf die Tochterzellen verteilen.

In der Anaphase zieht der Spindelapparat die beiden Chromatiden jedes Chromosoms auseinander zu den gegenüberliegenden Zellpolen. Ab diesem Moment zählt jede Chromatide als eigenständiges Chromosom. In der Telophase bilden sich um beide Chromosomensätze neue Kernhüllen, die Chromosomen entspiralisieren sich wieder, und die Zelle schnürt sich in der Zellteilung durch. Am Ende stehen zwei Tochterzellen mit je 46 Chromosomen, genetisch identisch zur Ausgangszelle.

Der häufigste Fehler: Die DNA-Verdopplung wird für einen Teil der Mitose gehalten. Sie findet aber vorher statt, in der Interphase, der Phase zwischen zwei Teilungen. Wer in einer Aufgabe schreibt, die DNA werde „während der Prophase“ verdoppelt, verwechselt Vorbereitung und Ablauf der eigentlichen Teilung.

Ein zweiter häufiger Fehler betrifft die Chromosomenzahlen: Nach der ersten Reifeteilung der Meiose haben die entstandenen Zellen zwar nur 23 statt 46 Chromosomen, jedes dieser Chromosomen besteht aber noch aus zwei Chromatiden. Erst nach der zweiten Reifeteilung liegt tatsächlich ein einfacher Chromatidensatz vor. Wer das durcheinanderbringt, verliert in Klassenarbeiten häufig Punkte bei Rechenaufgaben zu Chromosomenzahlen.

Für die Klassenarbeit hilft es, sich immer zuerst zu fragen: Werden Chromatiden oder homologe Chromosomen getrennt? Diese eine Frage entscheidet, ob eine Abbildung Mitose oder Meiose zeigt, und sie klärt sofort, ob die entstehenden Zellen diploid oder haploid sind.