Mitose und Meiose einfach erklärt: Unterschied, Phasen, Übungen

Alle Lebewesen bestehen aus Zellen. Neue Zellen entstehen nur aus Zellen, die sich teilen. Bei Lebewesen mit Zellkern teilt sich zuerst der Kern, dann die ganze Zelle. Solche Lebewesen heißen Eukaryoten. Dazu gehören Tiere, Pflanzen und Pilze. Für die Kernteilung gibt es zwei Wege: Mitose und Meiose.

Die Mitose teilt den Zellkern in zwei gleiche Kerne. Danach teilt sich auch die Zelle. So werden aus einer Zelle zwei gleiche Zellen. Die Ausgangszelle heißt Mutterzelle, die neuen Zellen heißen Tochterzellen. Beide Tochterzellen haben genau dasselbe Erbgut wie die Mutterzelle. Man sagt auch: Sie sind genetisch identische Kopien. So wächst dein Körper, und so ersetzt er alte oder kaputte Zellen.

Die Meiose braucht der Körper nur für die Keimzellen, also für Eizellen und Spermien. Sie halbiert die Zahl der Chromosomen. Außerdem mischt sie das Erbgut neu. Deshalb ist jede Keimzelle ein bisschen anders.

Zellteilung hat drei große Aufgaben:

• Wachstum: Ein Baby wird zum Erwachsenen. Dafür braucht sein Körper immer mehr Zellen. Sie entstehen durch Mitose.
• Erneuerung und Reparatur: Haut und andere Gewebe ersetzen ständig Zellen. Auch eine Wunde heilt, weil sich Zellen teilen.
• Fortpflanzung: Für Kinder braucht es Keimzellen. Sie entstehen durch Meiose. Manche Pflanzen und Tiere vermehren sich auch ohne Partner. Oft entstehen die Nachkommen dann durch Mitose und haben dasselbe Erbgut wie ihr Elternteil. Das nennt man ungeschlechtliche Vermehrung.

Nicht jede Zelle teilt sich immer weiter. Reife Nervenzellen und Herzmuskelzellen teilen sich nicht mehr. Sie bleiben in einer Ruhephase. Die heißt G0-Phase.

Bevor du die Phasen lernst, brauchst du ein paar Wörter. Sie kommen in jeder Klassenarbeit vor.

Deine Erbinformation steckt in der DNA. Das ist ein sehr langer, dünner Faden. In einer einzigen Zelle wäre die DNA ausgestreckt etwa zwei Meter lang. Damit sie in den Zellkern passt, wickelt sie sich um Eiweiße. So entsteht das Chromatin. Wie die DNA gebaut ist, steht in DNA einfach erklärt.

Die DNA ist auf mehrere Stücke verteilt. Jedes Stück heißt Chromosom. Menschliche Körperzellen haben 46 Chromosomen. Meist sind sie locker verteilt und im Lichtmikroskop kaum zu sehen. Vor einer Teilung wickeln sie sich ganz eng auf. Dann werden sie kurz, dick und sichtbar.

Bevor eine Mitose oder eine Meiose beginnt, kopiert die Zelle ihre DNA. Danach besteht jedes Chromosom aus zwei Hälften. Das sind identische Kopien. Sie heißen Chromatiden oder Schwesterchromatiden. Sie hängen an einer engen Stelle zusammen. Diese Stelle heißt Zentromer, in manchen Büchern auch Centromer.

So sieht das Chromosom aus wie ein X. Man nennt es Zwei-Chromatid-Chromosom. Nach der Trennung ist jede Hälfte wieder ein eigenes Chromosom. Es heißt dann Ein-Chromatid-Chromosom.

Merke: Ein X ist ein Chromosom, nicht zwei. Zähle Chromosomen deshalb an den Zentromeren.

Deine 46 Chromosomen bilden 23 Paare. Ein Chromosom jedes Paares stammt von deiner Mutter, das andere von deinem Vater. Die beiden Partner heißen homologe Chromosomen. Sie sind gleich lang und tragen dieselben Gene an derselben Stelle. Ein Gen ist ein Abschnitt der DNA mit einem Bauplan, etwa für die Blutgruppe. Die Gene von Mutter und Vater können aber verschiedene Varianten haben. Solche Varianten heißen Allele. Wie Allele von den Eltern an die Kinder weitergegeben werden, zeigen die mendelschen Regeln.

22 Paare heißen Autosomen. Sie sind bei Frauen und Männern gleich gebaut. Das 23. Paar sind die Geschlechtschromosomen: Meist haben Frauen zwei X, Männer ein X und ein Y. X und Y sind nur in einem kleinen Stück homolog.

Ein vollständiger Satz Chromosomen hat beim Menschen 23 Stück. Man schreibt dafür n. Körperzellen haben zwei Sätze, einen von der Mutter und einen vom Vater. Sie sind diploid, kurz 2n. Eizellen und Spermien haben nur einen Satz. Sie sind haploid, kurz n.

Bei der Befruchtung verschmelzen Eizelle und Spermium. Dann sind es wieder 23 + 23 = 46 Chromosomen. Darum muss die Meiose die Zahl vorher halbieren. Sonst hätte jede Generation doppelt so viele Chromosomen.

Eine Zelle, die sich teilt, durchläuft immer wieder dieselben Abschnitte. Diesen Kreislauf nennt man Zellzyklus. Er besteht aus der Interphase und der M-Phase. Die meiste Zeit verbringt die Zelle in der Interphase. Dort arbeitet sie und bereitet die nächste Teilung vor.

Wie die DNA in der S-Phase kopiert wird, zeigt der Abschnitt Replikation im DNA-Artikel.

An mehreren Stellen prüft die Zelle, ob alles bereit ist. Diese Stellen heißen Kontrollpunkte. Vor der S-Phase prüft sie zum Beispiel, ob die DNA heil ist. Vor der Mitose prüft sie, ob die DNA ganz kopiert wurde. Fallen solche Kontrollen durch Veränderungen aus, kann sich eine Zelle ungebremst teilen. So kann Krebs entstehen.

Die Mitose verteilt die kopierten Chromosomen gerecht auf zwei neue Zellkerne. Sie läuft in vier Phasen ab: Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase. Die Phasen gehen fließend ineinander über. Je nach Zelltyp dauert eine Mitose meist ein bis zwei Stunden, manchmal auch länger.

Die Chromosomen wickeln sich eng auf. Jetzt siehst du sie im Lichtmikroskop. Jedes besteht aus zwei Chromatiden. Das Kernkörperchen löst sich auf. Das ist ein kleiner, dichter Fleck im Zellkern. An zwei Seiten der Zelle bilden sich die Pole. Von dort wachsen feine Fasern aus Eiweiß. Zusammen bilden sie den Spindelapparat. In Tierzellen liegen an jedem Pol zwei kleine Bündel aus Röhrchen, die Zentriolen. Die meisten Pflanzenzellen haben keine Zentriolen und bilden trotzdem eine Spindel. Am Ende der Prophase zerfällt die Kernhülle.

Manche Bücher nennen noch eine fünfte Phase, die Prometaphase. Gemeint ist der Übergang zur Metaphase: Die Kernhülle ist zerfallen, und die Spindelfasern greifen an den Zentromeren an.

Die Chromosomen sind jetzt am stärksten verdichtet. Die Spindelfasern ziehen sie in die Mitte der Zelle. Dort liegen sie in einer Ebene, der Äquatorialebene. Die beiden Chromatiden eines Chromosoms hängen an Fasern von entgegengesetzten Polen. In dieser Phase kann man Chromosomen am besten zählen und fotografieren.

Die beiden Chromatiden jedes Chromosoms lösen sich voneinander. Die Spindelfasern ziehen sie zu den entgegengesetzten Polen. Das Zentromer wandert voraus, die Arme hängen hinterher. Ab jetzt ist jedes Chromatid ein eigenes Chromosom. An jedem Pol kommt von jedem Chromosom genau eine Kopie an. Die Anaphase ist kurz. Sie dauert oft nur 2 bis 20 Minuten.

Die Chromosomen sind an den Polen angekommen. Sie lockern sich wieder und werden lang und dünn. Fachleute sagen: Sie entspiralisieren sich. Im Lichtmikroskop sind sie dann kaum noch zu sehen. Um jede Gruppe bildet sich eine neue Kernhülle. So entstehen zwei Zellkerne. Die Spindel baut sich ab.

Nach der Kernteilung teilt sich das Zellplasma. Das heißt Zytokinese oder Cytokinese. Hier unterscheiden sich Tier- und Pflanzenzellen:

• Tierzelle: Ein Ring aus Eiweißfasern zieht sich in der Mitte zusammen. Die Zelle schnürt sich ein wie ein Ballon, den du mit der Schnur abbindest. Die Einschnürung heißt Teilungsfurche. Am Ende sind zwei getrennte Zellen abgeschnürt.
• Pflanzenzelle: Sie hat eine feste Zellwand und kann sich nicht einschnüren. Kleine Bläschen sammeln sich in der Mitte. Sie verschmelzen zu einer Zellplatte. Die Zellplatte wächst nach außen, bis sie die alte Wand erreicht. Daraus wird eine neue Zellwand.

Das Ergebnis der Mitose: zwei Tochterzellen mit identischem Erbgut. Beim Menschen hat jede wieder 46 Chromosomen, jedes mit einem Chromatid. In der nächsten S-Phase werden sie erneut kopiert.

Die Meiose heißt auch Reifeteilung. Bei Menschen und Tieren findet sie nur in den Keimdrüsen statt, also in den Eierstöcken und Hoden. Vor ihr steht wie bei der Mitose eine Interphase mit S-Phase. Jedes Chromosom hat also zwei Chromatiden. Dann folgen zwei Teilungen direkt hintereinander, ohne neue S-Phase dazwischen: Meiose I und Meiose II. Beide haben wieder Pro-, Meta-, Ana- und Telophase.

• Prophase I: Die Chromosomen werden sichtbar. Jetzt passiert etwas, das es in der Mitose nicht gibt: Die homologen Chromosomen legen sich als Paar eng aneinander. Ein Paar hat vier Chromatiden. In Büchern heißt es Bivalent oder Tetrade. Dabei tauschen Chromatiden von Mutter und Vater Stücke aus. Das ist das Crossing-over.
• Metaphase I: Die Paare liegen in der Mitte der Zelle. Welches Chromosom eines Paares zu welchem Pol zeigt, ist Zufall.
• Anaphase I: Die Spindel zieht die Partner jedes Paares zu verschiedenen Polen. Die Chromatiden bleiben dabei zusammen.
• Telophase I: Es entstehen zwei Zellen. Jede hat nur noch einen Chromosomensatz, beim Menschen 23 Chromosomen.

Weil sich hier die Chromosomenzahl halbiert, heißt die Meiose I Reduktionsteilung. Reduzieren heißt verringern. Die Zellen sind danach schon haploid, obwohl jedes Chromosom noch aus zwei Chromatiden besteht.

Die Meiose II läuft fast wie eine Mitose ab. Die Chromosomen ordnen sich in der Mitte an. Dann trennen sich ihre beiden Chromatiden und wandern zu den Polen. Es gibt aber zwei Unterschiede zur Mitose: Vorher wird die DNA nicht kopiert. Und die Zellen haben nur 23 statt 46 Chromosomen.

Am Ende stehen vier haploide Zellen mit je 23 Ein-Chromatid-Chromosomen. Viele Schulbücher nennen die Meiose II Äquationsteilung, also „gleichmachende Teilung“. Ganz gleich sind die getrennten Chromatiden aber meist nicht mehr. Denn beim Crossing-over haben sie Stücke getauscht.

Beim Mann entstehen aus jeder Zelle, die in die Meiose geht, vier Spermien.

Bei der Frau ist es anders. Die Teilungen sind ungleich. Fast das ganze Zellplasma bleibt in einer Zelle. Daraus wird die Eizelle. Die anderen Kerne landen in winzigen Polkörperchen. Sie gehen zugrunde. Aus einer Meiose entsteht also nur eine Eizelle.

Die Meiose der Eizellen beginnt schon vor der Geburt. Dann bleibt sie in der Prophase I stehen, mindestens bis zur Pubertät, oft 12 bis 50 Jahre lang. Ab der Pubertät reift in jedem Zyklus meist eine Eizelle weiter. Die Meiose II wird erst fertig, wenn ein Spermium die Eizelle befruchtet.

Geschwister haben dieselben Eltern und sehen trotzdem verschieden aus. Das liegt an der Meiose. Sie mischt das Erbgut auf zwei Arten neu. Das nennt man Rekombination.

1. Zufällige Verteilung: In der Metaphase I ordnet sich jedes Paar zufällig an. Bei einem Paar sind so zwei verschiedene Keimzellen möglich, bei zwei Paaren 2 · 2 = 4. Beim Menschen mit 23 Paaren sind es 2²³. Das sind 8.388.608, also rund 8,4 Millionen verschiedene Keimzellen.
2. Crossing-over: In der Prophase I tauschen ein Chromatid von der Mutter und ein Chromatid vom Vater Stücke aus. So entstehen Chromosomen mit Genen von Mutter und Vater, die es so vorher nicht gab.

Darum ist es sehr unwahrscheinlich, dass zwei Keimzellen genau gleich sind. Bei der Befruchtung treffen dann zwei solche Mischungen aufeinander. So bringt die Meiose genetische Vielfalt.

Bei den meisten Pflanzen entstehen durch die Meiose zunächst Sporen. Das sind einzelne Zellen, aus denen eine neue Pflanzengeneration wächst. Erst sie bildet die Keimzellen. Das Prinzip bleibt gleich: Der Chromosomensatz wird halbiert.

Der wichtigste Unterschied: Die Mitose erhält die Chromosomenzahl, die Meiose halbiert sie und mischt das Erbgut. Nach der Mitose sind die Tochterzellen gleich und haben denselben Chromosomensatz wie die Mutterzelle, beim Menschen also diploid. Nach der Meiose sind sie verschieden und haploid.

Die Gemeinsamkeiten: Beide sind Kernteilungen bei Eukaryoten. Vor beiden wird die DNA in der S-Phase verdoppelt. Beide nutzen einen Spindelapparat, und ihre Phasen tragen dieselben Namen. In der Anaphase der Mitose und in der Anaphase II der Meiose trennen sich jeweils Chromatiden.

Wie hängen Mitose und Meiose zusammen? Sie arbeiten im Lebenslauf nacheinander. Durch Meiose entstehen Eizelle und Spermium. Nach der Befruchtung teilt sich die befruchtete Eizelle durch Mitose immer weiter. So entsteht ein ganzer Mensch aus Billionen von Zellen. Fast alle haben dasselbe Erbgut wie die erste Zelle.

In Tests musst du oft Zahlen angeben. Die Regel: Ein Chromosom erkennst du an seinem Zentromer. Ein X hat ein Zentromer, also ist es ein Chromosom mit zwei Chromatiden. So verändern sich die Zahlen beim Menschen:

Achte auf die zweite Zeile: Nach der S‑Phase gibt es nicht 92 Chromosomen. Es sind weiter 46 Chromosomen, aber jedes hat jetzt zwei Chromatiden.

Manchmal trennen sich in der Meiose ein Paar oder zwei Chromatiden nicht. Dann bekommt eine Keimzelle ein Chromosom zu viel und eine andere eins zu wenig. Fachleute nennen das Fehlverteilung oder Non-Disjunction. Meist passiert das zufällig, und zwar meist bei der Bildung der Eizelle. Die Wahrscheinlichkeit dafür steigt mit dem Alter der Mutter.

Ein Beispiel ist die Trisomie 21. „Tri“ heißt drei. Meist hat dann jede Körperzelle drei statt zwei Exemplare von Chromosom 21. Menschen mit Trisomie 21 haben das Down-Syndrom. Im Schulunterricht lernst du, so etwas in einem Karyogramm zu erkennen. Das ist ein Bild aller Chromosomen einer Zelle, nach Größe geordnet.

Löse die Aufgaben zuerst ohne Hilfe. Schau erst danach in die Lösungen.

Aufgabe 1: Welche Phase der Mitose zeigt jedes Bild? Benenne A bis D.

Aufgabe 2: Bring die Bilder A bis D in die richtige Reihenfolge.

Weiter geht es ohne Bild.

3. Was passiert in der S-Phase der Interphase?
4. Eine Körperzelle des Menschen teilt sich durch Mitose. Wie viele Chromosomen hat jede Tochterzelle? Ist ihr Erbgut gleich oder verschieden?
5. Wie viele Chromosomen und wie viele Chromatiden hat eine menschliche Körperzelle direkt nach der S-Phase?
6. Mitose oder Meiose? a) Eine Schürfwunde heilt. b) Im Hoden entstehen Spermien. c) Ein Kind wächst. d) Im Eierstock reift eine Eizelle.
7. In welcher Phase der Mitose liegen die Chromosomen in einer Ebene in der Mitte? In welcher wandern die Chromatiden zu den Polen?
8. Was wird in der Meiose I getrennt, was in der Meiose II?
9. Erkläre das Crossing-over in zwei Sätzen. In welcher Phase passiert es?
10. Eine Tierart hat in ihren Körperzellen 2n = 8 Chromosomen. Wie viele Chromosomen haben ihre Keimzellen? Wie viele Chromosomen und Chromatiden hat jede Zelle nach der Meiose I?
11. Ein Lebewesen hat 2n = 4, also zwei Chromosomenpaare. Wie viele verschiedene Keimzellen sind allein durch die zufällige Verteilung der Paare in der Metaphase I möglich? Wie viele sind es beim Menschen?
12. Finde den Fehler: „Nach der Mitose gibt es vier Zellen mit halbem Chromosomensatz.“
13. Finde den Fehler: „Ein X-förmiges Chromosom besteht aus zwei Chromosomen.“
14. Wie teilt sich das Zellplasma bei einer Tierzelle, wie bei einer Pflanzenzelle?
15. Nach der Meiose I gilt eine Zelle schon als haploid. Dabei hat jedes Chromosom noch zwei Chromatiden. Warum ist sie trotzdem haploid?

1. A Anaphase, B Prophase, C Telophase, D Metaphase. In A wandern zwei Gruppen auseinander. In D liegen alle Chromosomen in einer Reihe.
2. B → D → A → C, also Prophase, Metaphase, Anaphase, Telophase.
3. Die Zelle kopiert ihre DNA. Danach besteht jedes Chromosom aus zwei gleichen Chromatiden.
4. 46 Chromosomen. Das Erbgut beider Tochterzellen ist gleich, und es gleicht dem der Mutterzelle.
5. 46 Chromosomen und 92 Chromatiden. Jedes Chromosom hat jetzt zwei Chromatiden.
6. a) Mitose, b) Meiose, c) Mitose, d) Meiose.
7. In der Metaphase liegen sie in der Mitte. In der Anaphase wandern die Chromatiden zu den Polen.
8. Meiose I trennt die homologen Chromosomen eines Paares. Meiose II trennt die Chromatiden jedes Chromosoms.
9. Beim Crossing-over tauscht ein Chromatid des mütterlichen Chromosoms mit einem Chromatid des väterlichen Chromosoms Stücke aus. So entstehen neue Mischungen aus Genen von Mutter und Vater. Es passiert in der Prophase I.
10. Keimzellen haben n = 4 Chromosomen. Nach der Meiose I hat jede Zelle 4 Chromosomen mit 8 Chromatiden.
11. 2 · 2 = 4 verschiedene Keimzellen. Beim Menschen sind es 2²³, also 8.388.608, rund 8,4 Millionen.
12. Richtig ist: Nach der Mitose entstehen zwei Zellen mit gleichem Chromosomensatz. Vier Zellen mit halbem Satz entstehen bei der Meiose.
13. Richtig ist: Es ist ein Chromosom aus zwei Chromatiden. Sie hängen am Zentromer zusammen.
14. Bei der Tierzelle schnürt ein Ring aus Eiweißfasern die Zelle in der Mitte ein. Bei der Pflanzenzelle wächst in der Mitte eine Zellplatte. Aus ihr wird eine neue Zellwand.
15. Haploid heißt: ein Satz Chromosomen, also jedes Chromosom nur einmal. Nach der Meiose I fehlt der homologe Partner. Die zwei Chromatiden sind nur Kopien desselben Chromosoms. Sie zählen als ein Chromosom.

Arbeitsblatt zu Mitose und Meiose als PDF herunterladen. Auf drei Seiten findest du die Phasen zum Benennen, eine Zähltabelle, eine Ankreuz-Aufgabe und einen Fehler zum Finden. Die Lösungen stehen auf der letzten Seite. Leg sie beim Üben zur Seite.

So lernst du Mitose und Meiose in vier kurzen Runden:

Lass zwischen den Runden ruhig einen Tag Pause. Das Abfragen aus dem Kopf heißt Active Recall. Es bringt mehr als bloßes Wiederlesen. Wann du mit dem Lernen für die Klassenarbeit anfangen solltest, steht in Wie lange vor einer Klassenarbeit lernen?. Wo der Zellkern liegt und was er sonst noch tut, zeigt Zellorganellen einfach erklärt.

Du willst mit den Aufgaben aus deinem eigenen Biobuch üben? Dafür gibt es Lerntwin, eine Lern-App für Schüler von Klasse 1 bis 13. Du fotografierst die Aufgabe und gehst sie Schritt für Schritt durch. Hakt es bei der Anaphase oder beim Crossing-over, erklärt Lerntwin es mit einem anderen Beispiel noch einmal. So funktioniert Lerntwin.

Das hängt vom Bundesland und von der Schulform ab. Am Gymnasium in Bayern stehen Zellzyklus, Mitose und Meiose in Klasse 9 auf dem Lehrplan. Dazu kommen Meiosefehler wie die Trisomie 21. Am Gymnasium in NRW gehören Zellzyklus, Mitose, Meiose und das Karyogramm zur Genetik. Sie sind bis zum Ende der Klasse 10 dran. Das regelt jedes Bundesland selbst.

In der Oberstufe kommt das Thema wieder. In NRW geht es in der Einführungsphase um Mitose, die Steuerung des Zellzyklus, Meiose und Rekombination. Dann lernst du auch die Prophase I genauer kennen.