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Zellteilung

Skripte
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Einführung

Die Zelle: Zellteilung
Abb. 1: Aus einem kleinen Samen wächst eine ganze
Pflanze
Die Zelle: Zellteilung
Abb. 1: Aus einem kleinen Samen wächst eine ganze Pflanze
Vielleicht hast du schon einmal selbst eine Pflanze großgezogen. Du hast ihren Samen im Boden vergraben und ihn gegossen. Nach einiger Zeit sprießen die ersten Wurzeln und die Pflanze beginnt zu wachsen. Sie wird immer größer und bildet Blätter und Blüten aus.
Ein jedes Lebewesen besteht aus Zellen. Wenn wir wachsen wollen, dann benötigen wir neue Zellen. Doch eine Zelle können wir nicht einfach aus dem Nichts erschaffen. Eine neue Zelle geht aus einer alten Zelle hervor. Diesen Vorgang nennt man Zellteilung und wie diese von statten geht, wollen wir in diesem Skript einmal näher anschauen.

Aus dem Samen wird ein Baum

Jedes Lebewesen beginnt als eine einzelne Zelle. Im Bauch unserer Mutter waren wir alle einmal eine einzelne Zelle und nun sind wir so komplexe Lebewesen, die aus unglaublich vielen Zellen bestehen. Diese Zellen sind alle die Nachfahren unserer ursprünglichen Zelle.
Die Zelle: Zellteilung
Abb. 2: Bakterien teilen sich viel schneller als unsere
Zellen
Die Zelle: Zellteilung
Abb. 2: Bakterien teilen sich viel schneller als unsere Zellen
Wie schnell sich eine Zelle teilen kann, ist vom Lebewesen abhängig. Während sich unsere Zellen ungefähr ein Mal pro Tag teilen, können sich Bakterien alle 20$-$30 Minuten teilen. Nach der Teilung sind die beiden neuen Zellen kleiner als die ursprüngliche Zelle. Die entstandenen Zellen, Tochterzellen genannt, müssen erst einmal wieder wachsen, bis sie eine normale Größe erreicht haben.
In vielen Lebewesen gibt es eine Spezialisierung der Zellen. Ähnlich einem Referat, das du mit einem Partner halten sollst und bei dem ihr euch die Aufgaben teilt. Jeder hat verschiedene Stärken und Schwächen und so arbeitet ihr zusammen, um euer Ziel zu erreichen. Du sammelst die Informationen, während dein Partner die dazu passende Power-Point-Präsentation gestaltet.
Genauso gibt es in unserem Körper z.B. Nervenzellen, die sich nur auf die Weiterleitung von Signalen spezialisiert haben. Solche spezialisierten Zellen verlieren ihre Teilungsfähigkeit. Es gibt aber auch unspezialisierte Zellen, die sich ein Leben lang teilen können. Das heißt aber nicht, dass sie das auch tun. Sobald wir aufgehört haben zu wachsen, teilen sich diese Zellen nur noch, wenn Zellen abgestorben sind. Das geschieht zum Beispiel, wenn du eine Wunde hast, die sich schließt.

Der Vorgang der Zellteilung

Aber wie genau teilt sich eine Zelle? Was für Voraussetzungen müssen erfüllt sein, damit sich eine Zelle teilen kann? Überlegen wir einmal:
Eine Zelle ist nicht nur ein fester Körper, sie enthält auch viele verschiedene Bestandteile, die man Organelle nennt. Diese übernehmen wichtige Aufgaben, die zum Überleben einer Zelle nötig sind. Sie müssen also auf beide Tochterzellen verteilt werden, damit jede Zelle überlebensfähig bleibt.
Die Zelle: Zellteilung
Abb. 3: Vor der Zellteilung benötigen wir alles doppelt
Die Zelle: Zellteilung
Abb. 3: Vor der Zellteilung benötigen wir alles doppelt
Brauchen wir für die Zellteilung neue Organelle? Organelle sind oft mehrfach vorhanden, wir könnten sie also gerecht auf die Zellen verteilen, sodass jede Zelle die wichtigen Organelle besitzt. Wäre das der Fall, dann würde aber mit jeder Teilung die Zahl an Organellen in einer Zelle sinken, bis sie irgendwann fast leer wäre. Die wichtigen Organelle müssen also vor der Zellteilung nachgebildet werden.
Die Zelle: Zellteilung
Abb. 4: Eine Zellteilung will gut vorbereitet sein
Die Zelle: Zellteilung
Abb. 4: Eine Zellteilung will gut vorbereitet sein
Geschieht eine Zellteilung spontan? Wir verletzen uns und die umliegenden Zellen denken sich: „Oh eine Verletzung. Ich teile mich jetzt sofort, damit wir die Wunde möglichst schnell schließen.“ Man könnte es vermuten, da so die Wunde so schnell wie möglich geschlossen wird, aber es sind gewisse Voraussetzungen nötig. Zuerst müssen die Organelle vervielfältigt werden. Damit sind die Vorbereitungen aber noch nicht abgeschlossen, denn wer garantiert uns, dass sich bei der Zellteilung alles gerecht verteilt?
Genau das muss vorher noch geschehen. Alle wichtigen Bestandteile ordnen sich an zwei gegenüberliegenden Punkten in der Zelle an. Dabei wird gerecht geteilt, sodass keine Zelle am Ende weniger hat. Erst wenn das passiert ist, schnürt sich die Zelle in der Mitte durch und es entstehen zwei identische Tochterzellen. Davon bleibt mindestens eine teilungsfähig, während sich die andere spezialisiert.

Wo kommt die Information her?

Die Zelle: Zellteilung
Abb. 5: Dank dem Krallenfrosch verstehen wir die
Zellteilung besser (hier zum Nachweis)
Die Zelle: Zellteilung
Abb. 5: Dank dem Krallenfrosch verstehen wir die Zellteilung besser (hier zum Nachweis)
Zuletzt wollen wir noch die Frage klären, woher die Erbinformation eigentlich kommt. An welchem Ort in der Zelle steht, wie unser Lebewesen auszusehen hat und wie man eine Zelle teilt? Dazu wurde in den $1960$er Jahren ein Experiment an Krallenfröschen durchgeführt.
Es wurde die Eizelle eines gesunden Krallenfrosches genommen und deren Zellkern entfernt. Anschließend hat man den Zellkern eines Albino-Krallenfrosches genommen und in diese Eizelle eingesetzt.
Albinismus ist ein Gendefekt, also eine Krankheit, die durch einen Fehler in der Erbinformation verursacht wird. Lebewesen die an Albinismus leiden haben eine sehr helle Hautfarbe, da ihnen die Farbpigmente in der Haut fehlen.
Man hat die zusammengesetzte Eizelle anschließend ausgebrütet und der heranwachsende Krallenfrosch war ein Albino-Krallenfrosch. Albinismus tritt nicht einfach so auf. Damit das passieren kann, müssen die Eltern des Lebewesens das kranke Gen in sich tragen. Der Krallenfrosch, dessen Eizelle entnommen wurde, hätte niemals Nachwuchs zeugen können, der an Albinismus leidet.
Das kranke Gen stammte also von dem Albino-Krallenfrosch. Im Laufe seiner Entwicklung bemerkte man dann noch, dass der neue Frosch dem Albino-Krallenfrosch nicht nur ähnelt, sondern mit ihm identisch ist. Man hat also einen Klon geschaffen. Daraus schloss man, dass die gesamte Erbinformation eines Lebewesens im Zellkern vorhanden sein muss.
Der genaue Ablauf einer Zellteilung ist ein sehr komplexer Prozess, an dem bis heute noch geforscht wird. Doch nun weißt du, wie eine Teilung prinzipiell abläuft und sogar wie man Lebewesen klonen kann. Doch bevor du anfängst dich selbst zu klonen, um deine Hausaufgaben schneller zu erledigen, überlege dir lieber eine gute Ausrede, wie du deinen Eltern erklärst, dass sie ein weiteres Kind bekommen haben.
Bildnachweise [nach oben]
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https://de.wikipedia.org/wiki/
Datei:African_Clawed_Frog.JPG – Pengo CC-BY-SA
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