Ablauf und Bedeutung der Meiose

Ablauf und Bedeutung der Meiose

1. Biologischer Sinn der Meiose

- Entstehung neues Leben bzw.: Lebewesen grundsätzlich zwei Möglichkeiten:

1. vegetative Vermehrung: Mitose entsteht neue Zelle, die sich eventuell ihrerseits teilt und zum neuen Lebewesen heranwächst. Bsp.: Pantoffeltierchen, Ableger bei Pflanzen usw. Das neue Individuum ist genetisch identisch mit seinem ,,Erzeuger".

2. sexuelle Vermehrung: Verschmelzung zweier Geschlechtszellen entsteht eine Zygote, die durch Teilung (Mitose) zum neuen Leben heranwächst. Bsp.: Tiere, Pflanzenneue Lebewesen enthält einen Mix der Gene seiner Eltern, ist also tatsächlich ein ,,Individuum" mit einzigartigen Eigenschaften.

2. Definition: Form der Kern- und Zellteilung bei der genetisch ungleiche Tochterzellen mit haploiden Chromosomensatz entstehen. Sie tritt bei der Bildung von Keimzellen und bei der geschlechtlichen Fortpflanzung auf. Ergebnis: Aus einer diploiden Zelle entstehen beim männlich Geschlecht 4 haploide Spermien, beim weiblichen Geschlecht eine haploide Eizelle und 3 haploide Polkörperchen. Ausgangspunkt: Befruchtung zwischen männl. Geschlecht und weibl. Geschlecht ---> Entstehung einer Zygote(befruchtete Eizelle) mit diploiden Chromosomensatz

3. Vorkommen: Keimdrüsen: - weibliche Geschlecht : in den Eierstöcken / Fruchtknoten

- männliche Geschlecht : im Hoden / Staubblatt

> betrifft diploiden Urkeimzellen

4. Ablauf der Phasen bei der Meiose

- besteht aus zwei aufeinanderfolgenden Teilungen, ersten u zweiten meiotischen Teilung auch Reifeteilungen
- für die Meiose typischen Vorgänge in ersten Teilung ab, während zweite im Prinzip der Mitose ents
- Anfang der Meisoe ein diploider Interphasekern mit zwei Genome (eines väterlichen und mütterlichen Keimzelle)
- Jedem Chromosom des väterlichen Genoms ents 1 bestimmtes Chromosom im mütterlichen Genom (Diese Chromosomen Homologe in ihrer Längsstruktur gleich)

1. Reifeteilung(Reduktionsteilung):

Prophase :

- Aufschraubung und Faltung führen zur Verkürzung und damit zum Sichtbarwerden der Chromatinfäden
- Chromosomenpaarung oder Konjugation: homologe

Chromosomen legen sich parallel aneinander (Ende an Ende, Centromer an Centromer) -> einander entsprechende Chromosomenabschnitte liegen damit nebeneinander

-Chromosomen sind an beiden Enden über eine besondere Struktur, die Anheftungs-Plaque, mit der Kernhülle verbunden

-· synaptischer Komplex (Paarung der Homologen -> leiterartige Struktur)
- jedes der entstehenden Chromosomenpaare bezeichnet man als Bivalent (Schwesterchromosomen)
- jedes Chromosom besteht aus 2 Chromatiden Schwesterchromatiden werden vom Centromer zusammengehalten
- die vier Chromatiden zweier gepaarter Chromosomen heißen Tetrade (homologes Chromosom im Paar aus zwei dicht gegenüberliegenden Schwesterchromatiden)
-an einigen Stellen werden Überkreuzungen von Nicht- Schwesterchromatiden sichtbar (=Chiasmata)
-Folge eines Stückaustausches zwischen Nicht- Schwesterchromatiden = crossing over
- genetisches Material wird zwischen homologen Chromosomen ausgetauscht (Austausch zwischen einem Chromatid von jedem der zwei gepaarten homologen Chromosomen) = intrachromosomale Rekombination
- Crossing over wird später als Chiasma zu erkennen sein
- Desynapse: synaptischer Komplex löst sich auf und erlaubt den zwei homologen Chromosomen in einem Bivalent, sich ein wenig von einander zu entfernen
- wenn Chromosomen auseinander weichen, werden die

Chiasmata häufig ans Ende der Chromosomen verlagert

-mit Auflösung der Kernmembran ist Prophase I beendet

-jedes Bivalent enth vier deutlich erkennbar getrennte

Chromatiden, von denen jedes Paar von Schwester-Chromatiden an ihren Centromeren verknüpft - während die Nicht- Schwesterchromatiden, die ein Crossing Over eingegangen sind, durch Chiasmata verbunden sind

Metaphase :

- Tetraden bilden Äquatorialplatte (siehe Mitose)

- Chromatiden hängen am noch ungeteilten Centromer

-Centromere zeigen in Richtung der Pole

-Bildung der Kernspindel

Anaphase :

- homologen Chromosomen weichen auseinander und wandern zu den Spindelpolen

- zu jedem Pol wandert ein vollständiger, haploider Satz (23) (Verteilung der mütterl. & väterl. Chromosomen ist zufallsbedingt) = interchromosomale Rekombination Reduktion ist damit vollzogen

Telophase :

- Chromosomen werden vorübergehend von einer Membran eingeschlossen

- Zellteilung erfolgt

- jedes Chromosom hat aber, im Gegensatz zur Mitose, noch seine beiden Chromatiden

- keine Interphase

- zum Ende der Teilung I Chromosomenmenge von Tetraploide auf Diploide reduziert wie in der Mitose aus einer Zelle zwei entstanden.

- Der entscheidende Unterschied: für jedes Chromosom zwei an ihren Centromeren

verbundene Schwesterchromatiden > nicht zwei getrennte Chromatiden, wie bei Mitose, auf Tochterzellen aufgeteilt

2. Reifeteilung(Äquationsteilung):

- die Phasen der 2. Reifeteilung ents denen einer Mitose

- im Ergebnis werden bei dieser Teilung die beiden Chromatiden eines jeden Chromosoms voneinander getrennt

- da die beiden Chromatiden eines Chromosoms genetisch verschieden sein können, wenn in der Prophase I ein crossing over stattgefunden hat, sind die genetischen Verteilungsvorgänge erst mit der 2. Reifeteilung abgeschlossen

- aus erster Reifeteilung: 2 haploide Zellen - jede bringt bei der 2. Rt erneut zwei Zellen hervor, so daß insgesamt 4 haploide Zellen entstehen

- wichtigere Funktion (neben Reduktion) liegt in der Rekombination

(Neuverteilung der elterlichen Chromosomen) -> Neuverteilung der auf ihnen liegenden Erbfaktoren

- aus Meiose oder Reduktionsteilung ent aus einer Elternzelle vier Geschlechtszellen

- Jede mit halb so vielen Chromosomen wie in der Elternzelle enthalten waren

> Geschlechtszellen enthalten also nur halb so viele Chromosomen wie übrigen Körperzellen

- wenn väterliche und mütterliche Geschlechtszellen bei der Befruchtung vereinigen, erhält die dabei entstehende Zelle (Zygote) wieder den vollständigen, doppelten Chromosomensatz

- Kerne haploider Keimzellen verschmelzen bei der Befruchtung miteinander. Das so entstehende Lebewesen ist somit wieder diploid

- um sich weiter geschlechtlich fortpflanzen zu können, müssen wieder haploide Keimzellen gebildet werden und so fort

- ihr Stadienablauf wesentlich komplizierter als diejenige der Mitose

- in ihrer Dauer zum Ausdruck

> während Mitose etwa eine Stunde > Meiose bei den gleichen Objekten mehrer Wochen bis Monate

5. Unterschiede zwischen weiblichen und männlichen Geschlecht bei der Meiose

- beim männlichen Geschlecht aus 1 diploiden Urkeimzelle 4 haploide Spermazellen

-beim weiblichen Geschlecht aus 1 diploiden Urkeimzelle 1 befruchtungsfähige, plasmareiche Eizelle und 3 plasmaarme Richtungs- oder Polkörperchen

6. Bedeutung der Meiose

- Meiose findet bei Bildung von Geschlechtszellen oder Gameten statt

-Chromosomensatz wird halbiert

- Nötig da bei Befruchtung sonst doppelt so viele Chromosomen entstehen würden wie normal

- Ausserdem durch zufällige Verteilung der mütterlichen und väterlichen Chromosomen kommt es zur Neukombination des genetischen Materials

- Somit Variabilität der Art geschützt (bei n=23 Chromosomen gibt es 8 388 606 verschiedene Kombinationsmöglichkeiten)

7. Quellen: > Encarta 2000 plus

> Genetik

> Biologie heute 2g

> Biologie heute S2 :alle vom Schrödel-Verlag > Biologie-Hefter 10 Klasse

Kurzvortrag von Philipp Seifert 12/2 am 31.08.2001 im Fach Biologie