Die identische Verdopplung
Damit beide Tochterzellen vollständige Erbinformation erhalten, muss sie vor der Mitose genau kopiert werden.
- Replikation:In der S-Phase wird jeder DNA-Faden verdoppelt: Der Doppelstrang öffnet sich, jede Hälfte dient als Vorlage für eine neue.
- Schwesterchromatiden:Die beiden Chromatiden eines Chromosoms tragen danach genau dieselbe Erbinformation.
- Verteilung:In der Anaphase erhält jeder Pol von jedem Chromosom genau ein Chromatid.
- Ergebnis:Beide Tochterzellen haben dieselbe Chromosomenzahl und dieselben Gene wie die Mutterzelle.
- Fehler:Wird ein Chromatid falsch verteilt, hat eine Tochterzelle ein Chromosom zu viel, die andere eins zu wenig.
Mitose: aus einer Zelle mit \(2n\) Chromosomen entstehen zwei erbgleiche Tochterzellen mit je \(2n\) Chromosomen.
Wähle einen Vorgang und eine Generation. Ziehe dann die Tochterzelle am Griff auf die Mutterzelle (oder Griff anklicken und Pfeiltasten) und vergleiche Genort für Genort.
Halte fest: Nur Verdoppeln und gerechtes Verteilen zusammen machen Zellen erbgleich — über beliebig viele Generationen.
Wozu erbgleiche Zellen?
Alle Körperzellen eines Menschen gehen durch Mitosen aus einer einzigen Zelle hervor: der befruchteten Eizelle, der Zygote.
- Wachstum:Aus der Zygote entstehen durch fortgesetzte Mitosen die rund 30 Billionen Zellen des Körpers.
- Erneuerung:Haut, Darmschleimhaut und Blutzellen werden laufend durch Mitosen ersetzt.
- Wundheilung:Zellen am Wundrand teilen sich und schließen die Lücke.
- Differenzierung:Alle Körperzellen tragen dieselben Gene, nutzen aber verschiedene davon — so entstehen Nerven-, Muskel- und Hautzellen.
- Ungeschlechtliche Vermehrung:Ein Steckling besteht aus erbgleichen Zellen der Mutterpflanze (mehr in 1.2.3).
Herleitung:
Bei jeder Teilungsrunde verdoppelt sich die Zahl der Zellen; \(k\) ist die Zahl der Runden.
Zehn Verdopplungen ergeben rund das Tausendfache.
\(2^{45} = 2^5 \cdot 2^{40}\), und \(2^{40} = (2^{10})^4\).
Rund 45 Teilungsrunden würden für 30 Billionen Zellen reichen — tatsächlich sind es mehr, weil ständig Zellen absterben und ersetzt werden.
Allgemeine Hinweise
Erbgleich heißt nicht gleich aussehend
Leberzelle und Nervenzelle haben dieselben Gene. Sie sehen verschieden aus, weil sie unterschiedliche Gene nutzen.
Zählen in jeder Phase
Chromosomenzahl = Zahl der Zentromere. Sie bleibt von G1 bis Metaphase 4, nur die Chromatiden je Chromosom ändern sich.
Keimzellen sind die Ausnahme
Ei- und Spermienzellen entstehen nicht durch Mitose, sondern durch Meiose — sie sind nicht erbgleich (mehr in 3.1.1).