Meiose
Die Meiose
Die Meiose lässt sich in zwei Phasen einteilen, die Meiose I und die Meiose II.
Beide Phasen lassen sich wiederum in verschiedene Unterphasen teilen. Die Teilung der Chromosomen verläuft bei der Keimzellbildung von Männern und Frauen gleich ab, es gibt jedoch Unterschiede in der Aufteilung von Zellorganellen und Cytoplasma. Während bei der Spermatogenese (Bildung von Spermien) vier identische und gleich große Keimzellen entstehen, teilen sich die Keimzellen bei der Oogenese (Bildung von Eizellen) unregelmäßig, sodass am Ende eine große Eizelle mit allen Zellorganellen und fast dem gesamten Cytoplasma entsteht. Die anderen drei entstandenen, sehr kleinen Zellen nennt man Polkörperchen. Sie werden nach kurzer Zeit wieder abgebaut.
Meiose I
Prophase I
Die Chromosomen kondensieren. Dabei lagern sich die homologen Chromosomen aneinander und das CrossingOver findet statt. Hierbei tauschen die homologen Chromosomen Genabschnitte aus.
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Metaphase I
Die homologen Chromosomen ordnen sich auf der Äquatorialebene an und der Spindelapparat bildet sind.
Anaphase I
Die Spindelfasern trennen die homologen Chromosomen voneinander – auf jede Seite der Zelle wandert also ein Chromosomensatz.
Telophase-I
Die Zellen teilen sich und es entstehen zwei Zellen mit je einem haploiden (und unterschiedlichem!) Chromosomensatz.
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Meiose II
Prophase II
Eine zweite Zellteilung wird eingeleitet, indem die Centromer den Spindelapparat aufbauen.
Metaphase II
Die Chromosomen ordnen sich auf der Äquatorialebene an und der Spindelapparat bildet sich erneut. Die Spindelfasern heften sich nun an die Centromer der Chromatiden.
Anaphase II
Die Spindelfasern verkürzen sich, trennen die Chromatiden voneinander und ziehen jeweils einen der Chromatiden zu den Polen.
Telophase-II
Bei der Spermatogenese (der Keimzellbildung bei männlichen Lebewesen) teilt sich das Cytoplasma gleichmäßig und es entstehen vier Spermien.
Bei der Oogenese hingegen (der Keimzellbildung bei weiblichen Lebewesen) wird fast das gesamte Cytoplasma einer der vier Zellen zugeteilt. Hier entstehen dann eine Eizelle und drei kleine Polkörperchen, die keine Funktion als Keimzelle haben. Am Ende der Telophase bilden sich neue Zellwände aus.
Ergänzend zu dem Thema Meiose findest du hier ein Lernvideo, das dir alles nochmal erklärt!
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Grundlagen zur Meiose
Alle Menschen unterscheiden sich voneinander. Und das, obwohl es nur 46 Chromosomen gibt, die unterschiedliche Informationen tragen können! Das kommt daher, dass sich alle Keimzellen eines Menschen (also Eizellen und Spermien) voneinander unterscheiden und zusätzlich bei der Befruchtung, also der Verschmelzung von Eizelle und Spermium, die Informationen von Vater und Mutter gemischt werden.
Keimzellen von Menschen enthalten nur einen Chromosomensatz (haploid, n). Das bedeutet, dass die Chromosomen nicht als homologe Paare vorliegen, sondern nur einfach. Wären Keimzellen diploid, wie alle anderen Körperzellen, würde der Chromosomensatz eines Menschen nach der Befruchtung nicht zweifach, sondern vierfach vorliegen. Bei jeder weiteren Befruchtung würde sich der Chromosomensatz erneut verdoppeln. Der Chromosomensatz von Keimzellen muss sich also bei der Meiose halbieren. Daher unterscheidet sich die Keimzellbildung in einigen Punkten von der normalen Zellteilung.
Bei der Meiose kommt es außerdem darauf an, die vorhandenen Merkmale, also Erbinformationen, neu zu mischen. Dies geschieht an zwei Stellen: Während des Crossing-Overs tauschen homologe Chromosomen ihre Informationen miteinander, sodass Chromosomen mit neuen Merkmalskombinationen entstehen. Während der Keimzellbildung werden die homologen Chromosomen außerdem vollkommen zufällig auf verschiedene Zellen aufgeteilt. Diese genetischen Vorgänge, die zu einer Neukombination von Merkmalen führen, bezeichnet man als Rekombination. Zusätzliche Variation entsteht dadurch, dass mütterliche und väterliche Keimzellen bei der Befruchtung miteinander verschmelzen und so neue Merkmalskombinationen entstehen können. Diese gibt es nur bei der sexuellen Fortpflanzung. Dem gegenüber steht die ungeschlechtliche Fortpflanzung, die Parthenogenese. Hier findet die Vermehrung einfach über die mitotische Zellteilung statt.
Bei Prokaryoten gibt es keine sexuelle Fortpflanzung und damit keine Rekombination bei der Meiose. Hier entsteht die Rekombination durch den sogenannten horizontalen Gentransfer.
Dabei werden drei verschiedene Arten des Genaustauschs zwischen Bakterien unterschieden:
- Transformation: Freie DNA wird aus der Umgebung von dem Bakterium aufgenommen und in die eigene Erbsubstanz eingebaut.
- Transduktion: Ein in ein Bakteriophagen verpacktes Gen wird in ein Bakterium injiziert.
- Konjugation: Mithilfe von Cytoplasmabrücken nehmen zwei Bakterienzellen direkten Kontakt zueinander auf, sodass DNA-Plasmide ausgetauscht werden können.