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Meiose - Referat
Die Anzahl der Chromosomen ist artspezifisch. Um diese auch in den Folgegenerationen zu erhalten, muss die Chromosomenzahl bei der Bildung von Keimzellen halbiert werden, damit nach der Befruchtung die befruchtete Zygote die gleiche Chromosomenanzahl hat.
Die Ziele der Meiose sind somit einerseits die Bildung der Geschlechtszellen bzw. Keimzellen oder Gameten und die Reduktion des diploiden Chromosomensatzes auf einen haploiden. Dazu kommt die Neukombination von Erbmerkmalen durch die zufällige Vermischung des mütterlichen und väterlichen Erbmaterials und durch crossing over. Als interchromosomale Rekombination bezeichnet man die oben genannte zufällige Verteilung von väterlicher und mütterlicher DNA im Verlauf der ersten Reifeteilung in der Metaphase. In einem diploiden Chromosomensatz gibt es somit 2^n mögliche Kombinationsmöglichkeiten. Bei den 23 Chromosomenpaaren des Menschen führt die Rekombination in der Meiose demzufolge zu 2^23 - also etwa 8 Millionen - verschiedenen Möglichkeiten für die Keimzellen. Die interchromosomale Rekombination ist damit die Grundlage für die genetische Variabilität von Organismen. Im späteren Verlauf wird auch das crossing over erklärt.
In der sehr frühen Phase der Embryonalentwicklung werden bestimmte Zellen separiert und wandern als Urgeschlechtszellen in die sich bildenden Sexualorgane ein und werden dann zu Keimzellen. Keimbahnzellen tragen damit das Leben in die folgende Generation weiter und sind damit potenziell unsterblich. Als Keimbahn bezeichnet man die von Generation zu Generation nicht abreißende Kette von sich immer wieder erneuernden Zellen.
Nach einer Interphase liegen die Chromosomen als Zwei-Chromatid-Chromosomen vor. Die Meiose verläuft dann in zwei hintereinander folgenden Reifeteilungen.
Die erste Reifeteilung nennt sich die Reduktionsteilung.
Die Prophase I findet direkt nach der Synthesephase statt, es gibt also keine G2-Phase. Sie dauert auch erheblich länger als die mitotische Prophase. Bei Männern nimmt sie etwa 24 Tage in Anspruch und bei Frauen sogar 12-50 Jahre. Zunächst spiralisieren sich die Chromosomen der Urkeimzelle und die homologen Chromosomenpaare lagern sich parallel nebeneinander an. Die dadurch entstehende Struktur aus vier Chromatiden wird Tetrade genannt. In diesem Zustand kann ein Umbau der Chromosomen erfolgen. Während dieser Paarung von homologen Chromosomenpaaren und der Tetradenbildung entstehen Kontaktstellen von Nichtschwesterchromatiden der homologen Chromosomenpaare, die Chiasmata genannt werden. Hier können Brüche und Fusionen auftreten, die zum Austausch von homologen Chromosomenabschnitten führen. Diesen Austausch von Segmenten homologer Chromatidstücke nennt man crossing over. Es werden also nicht nur Merkmale vermischt, die auf verschiedenen Chromosomen liegen, sondern zusätzlich auch Merkmale, die auf homologen Chromosomen liegen. Es werden daher nicht nur gekoppelte Merkmale entsprechend der Chromosomen als Gruppe vererbt, sondern es treten auch Entkopplungen auf. Wenn dieses crossing over erfolgt ist, gehen die Chromosomen langsam auseinander und hängen dann nur noch an ihren Chiasmata zusammen. Die Überkreuzungsstellen werden so auch im Lichtmikroskop sichtbar. Am Ende der Prophase I bildet sich der Spindelapparat aus. Außerdem lösen sich Nucleoli und Kernmembran auf.
In der Metaphase I ordnen sich die Chromosomenpaare als Tetraden in der Äquatorialebene an. Hierbei ist des dem Zufall überlassen, welches Chromosom oben und unten liegt. Der Spindelapparat ist nun auch voll ausgebildet und wie bei der Mitose gibt es Pol-Pol-Fasern und Pol-Zentromer-Fasern.
Während der Anaphase I werden die homologen Chromosomen zu den Polen der Zelle gezogen. Hier werden im Unterschied zur Mitose die kompletten Zwei-Chromatid-Chromosomen transportiert. Dadurch kommt es zu einer Reduktion des diploiden Chromosomensatzes auf einen haploiden. Hier ist es auch dem Zufall überlassen, welches der homologen Chromosomen zur einen oder zur anderen Seite gezogen wird.
In der Telophase I sammeln sich nun die Chromosomen an den Zellpolen und es wird nun vorübergehend wieder eine Kernmembran gebildet. Die Zellen teilen sich unter Trennung des Zytoplasmas. Beim Mann entstehen zwei gleich große Zellen, wohingegen bei der Frau durch ungleiche Verteilung des Zytoplasmas eine große und eine kleine Zelle gebildet wird. Aus der größeren Zelle wird später die Eizelle und aus den kleineren werden die Polkörper.
Es sind nun zwei Tochterzellen mit halbem Chromosomensatz entstanden. Die Chromosomen liegen noch als Zwei-Chromatid-Chromosomen vor. Nach einer kurzen Pause, die sich Interkinese nennt, erfolgt die 2. Reifeteilung. Man muss hierbei beachten, dass dies nicht der Interphase entspricht und demnach auch keine identische Reduplikation der Chromosomen stattfindet.
Die zweite Reifeteilung wird Äquationsteilung genannt. Sie verläuft wie eine normale Mitose mit Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase. Hier werden die Zwei-Chromatid-Chromosomen zu Ein-Chromatid-Chromosomen geteilt. Aus zwei haploiden Chromosomensätzen von Zwei-Chromatid-Chromosomen werden somit vier haploide Sätze mit Ein-Chromatid-Chromosomen.
Zu weiteren Variationsmöglichkeiten kommt es durch die zufällige Kombination von Keimzellen bei der Befruchtung. Der Meiose verdanken wir neue Genkombinationen, die zu neuen Phänotypen führen. Dies führt eventuell zu einer besseren Anpassung an die Umwelt und wirkt sich möglicherweise auch auf die natürliche Selektion aus.
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