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Cytokinese

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Einleitung

Zielgruppe: Biologie ab Klasse 9 bis zur gymnasialen Oberstufe. Lernziel: Du erklärst die Trennung einer Mutterzelle in zwei Tochterzellen und vergleichst Tier- und Pflanzenzellen.

Die Cytokinese (auch Zytokinese) ist die räumliche Aufteilung des Cytoplasmas und der Zellbestandteile am Ende einer Zellteilung. Sie ergänzt die Kernteilung, ist aber nicht dasselbe wie die Mitose.

Cytokinese im Zellzyklus

Vor der Zellteilung wird die DNA in der S-Phase verdoppelt. Während der Mitose werden die Schwesterchromatiden auf zwei neue Zellkerne verteilt. Die Cytokinese trennt anschließend beziehungsweise teilweise überlappend das Zellinnere. So entstehen meist zwei eigenständige Tochterzellen. Die Prozesse sind zeitlich koordiniert, aber biologisch unterscheidbar.

Das englischsprachige Video der Amoeba Sisters behandelt die Cytokinese ab etwa Minute 6:08. Achte darauf, wann die Kernteilung endet und die Zelltrennung sichtbar wird.

Cytokinese bei tierischen Zellen

Unter der Zellmembran bildet sich in der Äquatorialebene ein kontraktiler Ring aus Aktinfilamenten und Myosin-II-Motorproteinen. Seine Kontraktion zieht die Membran nach innen: Eine Teilungsfurche entsteht. Am Ende verbindet nur noch eine schmale Zellbrücke die Tochterzellen; die abschließende Trennung heißt Abszission. Lage und Zeitpunkt werden durch Signale des Spindelapparats mitgesteuert. Das Bild ist ein vereinfachtes Modell, keine Aufnahme einer lebenden Zelle.

Cytokinese bei pflanzlichen Zellen

Die starre bestehende Zellwand verhindert eine tiefe Einschnürung wie bei Tierzellen. Stattdessen transportieren vor allem Golgi-Vesikel Membran und Wandbaustoffe in die Zellmitte. Dort verschmelzen sie zu einer Zellplatte. Der Phragmoplast, eine Struktur aus Mikrotubuli und weiteren Bestandteilen, organisiert den Transport. Die Zellplatte wächst nach außen und verbindet sich mit der vorhandenen Zellwand; daraus entstehen die trennenden neuen Zellwände und Membranen.

Vergleich und biologische Bedeutung

Gemeinsam: Beide Wege verteilen Zellinhalt und schaffen getrennte Zellräume. Unterschied: Tierzellen schnüren sich überwiegend von außen nach innen ein; höhere Pflanzen bauen eine Trennwand von innen nach außen auf. Cytokinese ist wichtig für Wachstum, Entwicklung und Gewebeerneuerung. Scheitert die Zelltrennung, können mehrkernige oder polyploide Zellen entstehen; dies ist je nach Gewebe normal oder mit Störungen verbunden. Nicht jede Kernteilung muss zwangsläufig in zwei getrennten Zellen enden.

Beobachtung und typische Fehler

In Mikroskopbildern erkennst du bei Tierzellen eine Furche, bei Pflanzenzellen eine sich bildende Platte. Eine einzelne Momentaufnahme beweist nicht die vollständige Trennung; dafür eignet sich eine zeitliche Bildfolge. Verwechsle weder Chromosomentrennung mit Cytoplasmateilung noch die pflanzliche Zellplatte mit der tierischen Teilungsfurche. Zeichne jeweils zwei aufeinanderfolgende Stadien und kennzeichne die neu entstehende Grenze.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste dein Wissen

Was bezeichnet Cytokinese? (Teilung des Cytoplasmas in Tochterzellen) (!Verdopplung der DNA) (!Auflösung aller Chromosomen) (!Verschmelzung zweier Zellkerne)

Wann findet Cytokinese häufig statt? (Gegen Ende der Mitose) (!Vor der DNA-Replikation) (!Nur während der G1-Phase) (!Ausschließlich vor der Prophase)

Was schnürt tierische Zellen ein? (Ein kontraktiler Ring aus Aktin und Myosin) (!Eine neue Zellwand aus Cellulose) (!Ein Spindelpol aus DNA) (!Eine Chloroplastenmembran)

Was entsteht bei pflanzlicher Cytokinese zuerst in der Zellmitte? (Eine Zellplatte) (!Eine Einschnürungsfurche) (!Ein neues Centrosom) (!Ein zweiter Zellkern ohne Membran)

Welche Struktur liefert Membranmaterial zur pflanzlichen Zellplatte? (Vesikel vor allem aus dem Golgi-Apparat) (!Ribosomen allein) (!Chromosomen) (!Mitochondrien-DNA)

Welche Funktion hat der Phragmoplast? (Er organisiert die Bildung der Zellplatte) (!Er verdoppelt Chromosomen) (!Er zerstört die Zellwand) (!Er erzeugt die Kernhülle)

Was unterscheidet Mitose und Cytokinese? (Mitose teilt den Zellkern und Cytokinese das Zellinnere) (!Beide bedeuten ausschließlich DNA-Replikation) (!Cytokinese bildet Chromosomen) (!Mitose findet nur in Pflanzen statt)

Warum können Zellen nach fehlender Cytokinese mehrere Kerne besitzen? (Weil die Kernteilung ohne Zelltrennung erfolgen kann) (!Weil DNA nie kopiert wird) (!Weil jede Zellwand verschwindet) (!Weil Ribosomen Zellkerne ersetzen)

Was ist eine Teilungsfurche? (Eine Einsenkung der Zellmembran während der Einschnürung) (!Eine Öffnung in der Kernhülle) (!Ein DNA-Strang) (!Ein Kanal im Chloroplasten)

Welche Aussage ist richtig? (Cytokinese unterscheidet sich je nach Zelltyp) (!Alle Eukaryoten bauen eine Zellplatte) (!Tierische Zellen bilden immer eine Zellwand) (!Cytokinese ist identisch mit der S-Phase)

Memory

Aktin	Proteinbestandteil des kontraktilen Rings
Myosin	Motorprotein zur Einschnürung
Zellplatte	Neue Trennstruktur in Pflanzenzellen
Phragmoplast	Organisationsstruktur der pflanzlichen Zellteilung
Abszission	Abschließende Trennung der Zellbrücke

Drag and Drop

Ordne die Begriffe zu.	Erklärung
Teilungsfurche	Einsenkung bei Tierzellen
Golgi-Vesikel	Liefern Material für die Zellplatte
Spindelapparat	Verteilt Chromosomen und koordiniert die Teilungsebene
Zellwand	Starre äußere Hülle pflanzlicher Zellen
Cytoplasma	Zellinneres außerhalb des Zellkerns

Kreuzworträtsel

Aktin	Welches Filamentprotein hilft bei der Einschnürung?
Myosin	Welches Motorprotein zieht den Ring zusammen?
Mitose	Wie heißt die Teilung des Zellkerns?
Zellplatte	Welche Trennstruktur entsteht bei Pflanzen?
Vesikel	Welche kleinen Membranbläschen liefern Material?
Phragmoplast	Welche Struktur organisiert die Zellplattenbildung?

LearningApps

Lückentext

Offene Aufgaben

Leicht

Begriffsnetz: Zeichne eine Mindmap zu Cytokinese und Mitose.
Skizze: Zeichne eine tierische Zelle mit Teilungsfurche und beschrifte sie.
Vergleich: Erstelle eine Zweispaltentabelle für Pflanzen- und Tierzellen.
Lernkarte: Schreibe fünf Fachbegriffe mit eigenen Erklärungen.

Standard

Modell: Stelle die Einschnürung mit Knete dar und benenne Grenzen des Modells.
Bildanalyse: Ordne drei schematische Zellteilungsbilder zeitlich ein und begründe deine Reihenfolge.
Erklärvideo: Plane ein 60-Sekunden-Storyboard zur Entstehung der Zellplatte.
Quellenvergleich: Vergleiche zwei frei zugängliche Fachtexte und prüfe ihre Aussagen.

Schwer

Hypothese: Sage voraus, was eine Hemmung von Myosin-II in Tierzellen bewirken könnte.
Versuchsplanung: Entwirf eine sichere Beobachtung von Zwiebelwurzelspitzen anhand bereitgestellter Präparate.
Fehleranalyse: Widerlege die Behauptung, dass Cytokinese und Mitose identisch seien.
Transfer: Erkläre, warum eine fehlgeschlagene Cytokinese zu mehrkernigen Zellen führen kann.

Lernkontrolle

Vergleichsaufgabe: Erkläre die verschiedenen Teilungsrichtungen bei Tier- und Pflanzenzellen.
Ursache und Wirkung: Leite die Folge eines gestörten Aktinrings ab.
Bildinterpretation: Beschreibe Merkmale, an denen eine Zellplatte zu erkennen ist.
Prozessanalyse: Begründe, weshalb eine erfolgreiche Mitose nicht automatisch eine erfolgreiche Cytokinese beweist.
Transferaufgabe: Entwickle ein Modell zur Entstehung einer mehrkernigen Zelle und benenne seine Grenzen.

Lernnachweis

Du kannst den Unterschied zwischen Kern- und Cytoplasmateilung fachlich erklären, die Rolle von Aktin, Myosin, Golgi-Vesikeln und Phragmoplast zuordnen, zwei beschriftete Prozessskizzen anfertigen, Bildbelege begründet auswerten und einen Fehlerfall schlüssig erklären. Sammle deine Skizzen, eine Vergleichstabelle und eine begründete Antwort als Lernportfolio.