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Zellteilung

Unterrichtspläne von Oliver Smith

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Zellteilung Unterrichtspläne


DNA enthält Anweisungen zur Herstellung vieler verschiedener Arten von Proteinen, die zur Herstellung von Strukturen in Lebewesen benötigt werden. Zellteilung ist der Prozess, durch den Zellen mehr Zellen bilden können. Durch die Zellteilung können Organismen nicht nur komplexer werden, sondern auch Zellen ersetzen und Gewebe reparieren.

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Hintergrundinformationen zur Zellteilung

Eines der faszinierendsten Dinge an Zellen ist ihre Fähigkeit, mehr aus sich selbst zu machen. Zellteilung ist ein Prozess, bei dem sich eine Elternzelle in zwei (oder mehr) Tochterzellen teilt. Eukaryoten sind eine Gruppe von Organismen, deren Zellen einen Kern und andere Organellen aufweisen, die in Membranen eingeschlossen sind. Der Kern der eukaryotischen Zelle enthält genetische Informationen. Diese genetische Information wird von Desoxyribonukleinsäure (DNA) -Molekülen übertragen. Mit Ausnahme von eineiigen Zwillingen ist die DNA eines jeden anders. Die DNA-Moleküle bilden große Fäden, die als Chromosomen bekannt sind. Der menschliche Körper hat 46 Chromosomen, die 23 Paare bilden. Gene sind kurze Abschnitte der DNA und sind Codes für bestimmte Proteine, indem Anweisungen für die Reihenfolge gegeben werden, in der Aminosäuren zusammengefügt werden.


Mitose

Mitose ist ein Prozess, bei dem sich eine Elternzelle teilt, um zwei genetisch identische Tochterzellen zu produzieren. Der größte Teil der im Körper vorkommenden Zellteilung ist mit einer Mitose verbunden. Mitotische Zellteilung führt zu einer erhöhten Anzahl von Zellen. Diese erhöhte Zellzahl kann es einem Organismus ermöglichen, zu wachsen und größer zu werden. Ein Säugling hat weniger Zellen als ein erwachsener Mensch. Dieser Anstieg ist auf Mitose zurückzuführen. Mitose kann auch Zellen produzieren, die dazu dienen, tote Zellen zu ersetzen, sodass sich Lebewesen über lange Zeiträume selbst erhalten können.

Der Prozess beginnt mit einer übergeordneten Zelle. Die Zelle produziert zuerst Kopien ihrer DNA und die Kopien werden verbunden. Diese verbundenen Kopien werden als Schwesterchromatiden bezeichnet. In tierischen Zellen muss die Zelle auch eine Kopie einer an der Mitose beteiligten Organelle erstellen, die als Zentrosom bezeichnet wird.

Es gibt mehrere Zellteilungsphasen. Während der Prophase kondensieren Chromosomen. Spindelfasern beginnen sich zu bilden und werden verwendet, um Chromosomen während der Zellteilung zu bewegen und zu organisieren. Die nächste Stufe ist als Prometaphase bekannt . In diesem Stadium beginnt die nukleare Hülle zusammenzubrechen. Die Chromosomen kondensieren und sind jetzt sehr dicht gepackt. Einige der Spindelfasern beginnen sich an die Chromosomen zu binden. Wenn die Spindelfasern die Chromosomen eingefangen haben, werden die Chromosomen in der Mitte der Zelle an einem Punkt angeordnet, der als Metaphasenplatte bekannt ist. Diese Phase wird als Metaphase bezeichnet .

Nach der Metaphase bewegt sich die Zelle in die Anaphase . In diesem Stadium werden die Schwesterchromatiden zu entgegengesetzten Enden auseinandergezogen, wodurch die Zelle verlängert wird. Darauf folgt die Telophase , in der die Teilung der Zelle fast abgeschlossen ist. Die Spindelfasern zerfallen und es bilden sich zwei neue Kerne. Die Chromosomen kehren in ihre nicht kondensierte Form zurück. Das als Zytokinese bekannte Endstadium der Zellteilung kann mit der Anaphase oder Telophase überlappen. Hier teilt sich das Zytoplasma und bildet zwei neue Zellen. Die Mitte der Zelle ist zusammengedrückt. Die Vertiefung der Zelloberfläche, in der das Einklemmen auftritt, wird als Spaltfurche bezeichnet. Diese neuen Zellen können sich dann wieder teilen, wodurch noch mehr Zellen entstehen.


Meiose

Mitose produziert Zellen, die es uns ermöglichen, alte, abgenutzte Zellen zu züchten und zu ersetzen. Meiose hingegen ist der Prozess, durch den Gameten (Geschlechtszellen) gebildet werden. Meiose produziert Tochterzellen, die genetisch nicht mit der Elternzelle identisch sind.

Bevor es zur Meiose kommt, machen die Chromosomen Kopien von sich. In der Prophase I beginnen die Chromosomen zu kondensieren. Im Gegensatz zur Mitoseprophase paaren sich die Chromosomen mit ihrem homologen Partner. Die homologen Chromosomen tauschen dann Teile während eines Stadiums aus, das als Überkreuzen bekannt ist. Dadurch entstehen neue Chromosomen mit einzigartigen Allelen. Am Ende von Prophase I beginnt die nukleare Hülle zusammenzubrechen. Die nächste Stufe der Meiose ist die Metaphase I , bei der sich die Chromosomenpaare an der Metaphasenplatte ausrichten. Sie werden von den Spindelfasern in Position gebracht.

Dann werden während der Anaphase I die homologen Paare durch die Spindelfasern zu verschiedenen Enden der Zellen auseinandergezogen. Die Schwesterchromatiden bleiben zusammen, was sich von der mitotischen Anaphase unterscheidet. Nach der Anaphase I ist Telophase I. Die beiden sich neu bildenden Zellen sind haploide, dh sie enthalten die Hälfte der Chromosomen der Elternzelle. Die Kerne beginnen sich zu reformieren. Zytokinese tritt auf und die zwei Zellen teilen sich und trennen sich. Die Zellen bewegen sich dann in den zweiten Teil der Meiose. Die zwei Tochterzellen haben ein Chromosom von jedem homologen Paar. Sie können sich den zweiten Teil der Meiose als Mitose einer haploiden Zelle vorstellen.

In der Prophase II kondensieren die Chromosomen und es bilden sich Spindelfasern. Während der Metaphase II lagern sich die Spindelfasern an die Chromosomen an. Die Chromosomen sind entlang der Mitte der Zelle an einem Punkt angeordnet, der als Metaphasenplatte bekannt ist. Dann werden während der Anaphase II die Schwesterchromatiden zu entgegengesetzten Enden der Zelle auseinandergezogen und die Zelle verlängert sich. In Telophase II bilden sich Kernmembranen und die Chromosomen werden weniger dicht gepackt. Ein als Zytokinese bekannter Prozess trennt dann die Zellen. Dieser Prozess erzeugt vier haploide Tochterzellen aus einer Elternzelle.

Wenn eine Samenzelle und eine Eizelle zusammenkommen, spricht man von Befruchtung. Die beiden Zellen bilden eine Zygote mit 46 Chromosomen (23 Paare), 23 Chromosomen stammen aus der Samenzelle und 23 aus der Eizelle. Eine Zygote hat die gleiche Anzahl von Chromosomen wie die anderen Körperzellen.

Die Next Generation Science Standards legen großen Wert darauf, dass die Schüler Modelle entwickeln und verwenden, um Phänomene zu verstehen. In der realen Welt werden Wissenschaftler Modelle erstellen, um das Verständnis eines Systems oder eines Teils eines Systems zu erleichtern. Modelle werden in der Wissenschaft verwendet, um Vorhersagen zu treffen und Ideen oder Daten an andere Menschen weiterzugeben. Es gibt hier Aktivitäten, die sich auf diese besondere Fähigkeit konzentrieren. Die Schüler können leicht ihre eigenen Modelle erstellen, die beschreiben, wie sich Zellen teilen. Dies gibt Ihnen eine großartige Gelegenheit, die Einschränkungen der Verwendung von Modellen zu diskutieren und den Schülern die Möglichkeit zu geben, diese zu bewerten und zu verfeinern.


Grundlegende Fragen zur Zellteilung

  1. Wie teilen sich Zellen?
  2. Wie entsteht neues Leben?
  3. Wie unterscheiden sich die Tochterzellen von den Elternzellen?

Andere Ideen für Zellteilungsaktivitäten

  1. Die Schüler erstellen ein T-Diagramm, um Mitose und Meiose zu vergleichen.
  2. Die Studierenden erforschen und produzieren ein Poster darüber, wie sich die Zellteilung in Pflanzenzellen von tierischen Zellen unterscheidet.

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