Mitose ist ein Prozess der Zellteilung, bei dem aus einer Elternzelle zwei genetisch identische Tochterzellen entstehen. Dies ist die häufigste Art und Weise, wie sich Zellen teilen. In dieser Aktivität erstellen die Schüler ein Storyboard, das die Stadien der Mitose von Anfang bis Ende modelliert. Die Schüler sollten unbedingt eine Beschreibung der Vorgänge in jeder Phase sowie eine visuelle Darstellung bereitstellen. Für eine alternative Aktivität drucken Sie das Beispiel-Storyboard aus, schneiden Sie die Zellen aus und lassen Sie die Schüler die Schritte in der richtigen Reihenfolge anordnen.
(Diese Anweisungen sind vollständig anpassbar. Nachdem Sie auf "Aktivität kopieren" geklickt haben, aktualisieren Sie die Anweisungen auf der Registerkarte "Bearbeiten" der Aufgabe.)
Erstellen Sie ein Storyboard, das den Prozess der Mitose zeigt.
Beginnen Sie die Lektion mit einer Einführung in genetische Störungen und betonen Sie, wie diese durch Fehler während der Meiose entstehen können. Besprechen Sie häufige Erkrankungen wie das Down-Syndrom, das Turner-Syndrom und das Klinefelter-Syndrom und erläutern Sie deren chromosomale Grundlage. Stellen Sie die Stadien der Meiose vor und heben Sie hervor, wo und wie Fehler auftreten können, z. B. Nichtdisjunktion oder Translokationen.
Führen Sie die Schüler bei der Erforschung spezifischer genetischer Störungen an, die auf meiotische Fehler zurückzuführen sind. Stellen Sie Ressourcen wie Lehrbücher, wissenschaftliche Artikel und zuverlässige Online-Quellen bereit. Ermutigen Sie sie, die Ursachen, Symptome und Auswirkungen dieser Störungen zu untersuchen. In dieser Phase sollen die Studierenden Informationen sammeln, die sie später in ihren Storyboards veranschaulichen.
Die Schüler beginnen mit der Erstellung ihrer Storyboards und veranschaulichen, wie meiotische Fehler zu den von ihnen erforschten genetischen Störungen führen. Ermutigen Sie sie, detaillierte Abbildungen der Meiosestadien beizufügen und anzugeben, wo die Fehler auftreten und wie sie zu den spezifischen Chromosomenanomalien führen, die mit der von ihnen gewählten Störung verbunden sind. Stellen Sie Kunstmaterial für traditionelle Storyboards oder Zugang zu digitalen Tools für elektronische Versionen bereit.
Lassen Sie die Schüler der Klasse ihre Storyboards vorstellen, in denen sie den Prozess der Meiose, den spezifischen Fehler, auf den sie sich konzentriert haben, und wie dieser zur genetischen Störung führt, erklären. Im Anschluss an jede Präsentation findet eine Klassendiskussion statt, in der Fragen gestellt und Erläuterungen gegeben werden können. Dies vertieft nicht nur den Stoff, sondern verbessert auch das Verständnis durch Peer-Learning.
Die Mitose ist in verschiedene Phasen unterteilt, jede mit spezifischen zellulären Ereignissen. In der Prophase verdichten sich die Chromosomen und werden sichtbar, die Kernhülle zerfällt und der Spindelapparat beginnt sich zu bilden. Während der Prometaphase wird die Kernhülle vollständig aufgelöst und Spindelfasern heften sich an die Chromosomen. Die Metaphase ist durch die Ausrichtung der Chromosomen entlang der Metaphaseplatte am Äquator der Zelle gekennzeichnet, wodurch sie auf eine gleichmäßige Segregation vorbereitet werden. In der Anaphase werden Schwesterchromatiden durch die Spindelfasern auseinandergezogen und bewegen sich zu entgegengesetzten Polen der Zelle, die nun als separate Chromosomen betrachtet werden. Schließlich beinhaltet die Telophase die Neubildung der Kernhülle um jeden Chromosomensatz an den Polen, die Chromosomen beginnen sich zu dekondensieren und der Spindelapparat zerfällt. Diese Phasen stellen sicher, dass jede Tochterzelle einen identischen Chromosomensatz erhält, was für die Aufrechterhaltung der genetischen Stabilität über Zellgenerationen hinweg von entscheidender Bedeutung ist.
Fehler bei der Mitose können schwerwiegende Folgen haben. Wenn sich die Chromosomen nicht gleichmäßig auf die Tochterzellen aufteilen, kommt es zu einer Aneuploidie, bei der die Zellen eine abnormale Anzahl von Chromosomen aufweisen. Dies kann zu genetischen Störungen führen und tritt häufig in Krebszellen auf, in denen häufig abnormale Zahlen und Strukturen der Chromosomen auftreten. Fehler bei der Bildung oder Befestigung der Spindel können ebenfalls zu einer fehlerhaften Chromosomentrennung führen. In Entwicklungsstadien können mitotische Fehler zu Fehlgeburten oder angeborenen Anomalien führen. Auf zellulärer Ebene können solche Fehler den Zelltod oder die Seneszenz (einen Zustand des dauerhaften Stillstands des Zellzyklus) auslösen und als Schutzmaßnahme dienen, um die Proliferation genetisch abnormaler Zellen zu verhindern.
Mitose tritt in eukaryotischen Zellen auf, zu denen eine Vielzahl von Zelltypen in mehrzelligen Organismen wie Tieren, Pflanzen und Pilzen gehört. Allerdings durchlaufen nicht alle Zellen eine Mitose. Beispielsweise erreichen reife Nerven- und Muskelzellen beim Menschen häufig einen Zustand namens G0-Phase, in dem sie sich nicht weiter teilen. Andererseits teilen sich Zellen in Geweben wie der Haut oder der Darmschleimhaut ständig durch Mitose. Im Gegensatz dazu durchlaufen prokaryontische Zellen wie Bakterien keine Mitose; Stattdessen replizieren sie sich durch einen Prozess namens binäre Spaltung, der einfacher ist, aber einem ähnlichen Zweck dient, nämlich der Verteilung von genetischem Material in Tochterzellen. Obwohl die Mitose in mehrzelligen Organismen in vielen Zelltypen weit verbreitet ist, hängt ihr Auftreten jedoch von den Bedürfnissen und der Art des Organismus ab.