Meiose: Ablauf, Phasen, Definition & Vergleich zur Mitose

2. 2 Meiose und ihre Bedeutung für die Vererbung

Schon Mendel hatte aus seinen Kreuzungen die Tatsache abgeleitet, daß
bei der Gametenbildung jeweils nur eine Ausfertigung der Erbanlage weitergegeben
wird. Dies bedeutet.

  • Körperzellen enthalten die Erbfaktoren (Gene) 2 x,
    man bezeichnet sie als diploid
  • Gameten (Geschlechtszellen) 1 x, man nennt sie deshalb
    haploid
    .

Bei sexuell sich fortpflanzenden Organismen geschieht die Gametenbildung
in den Geschlechtsorganen. Bei Pflanzen werden die männlichen Spermas
in den Staubbeuteln , die Eizelle im Fruchtknoten gebildet. Bei Tieren
findet diese Geschlechtszellbildung in den Testes (Hoden maennl1 - Meiose: Ablauf, Phasen, Definition & Vergleich zur Mitose
) und Eierstöcken (Ovarien weibl1 - Meiose: Ablauf, Phasen, Definition & Vergleich zur Mitose)
statt.

meiose0 - Meiose: Ablauf, Phasen, Definition & Vergleich zur MitoseWürde bei der Gametenbildung die Anzahl
der Erbeinheiten nicht halbiert, so hätte jede Nachkommensgeneration
die doppelte Menge, was irgendwann zum Platzen der Zelle führen
würde. (siehe rechts)
2n, 4n, 8n … soll jeweils den doppelten Satz an Genen (Erbfaktoren)
bedeuten; n ist je nach Art verschieden (siehe
hier
).

Nun wissen wir, daß in den Zellen die Gene ein Abschnitt auf auf
der DNA sind, die DNA im Zellkern als Chromosomen verpackt ist und bei
Zellteilungen in bestimmter Form weitergegeben werden. (siehe
hier
)

gendna - Meiose: Ablauf, Phasen, Definition & Vergleich zur Mitose

meiose01 - Meiose: Ablauf, Phasen, Definition & Vergleich zur MitoseTeilt sich eine Körperzelle, also z.B die Zelle eines Blütenblatts
bei Pflanzen. oder eine Hautzelle bei Tieren, findet Mitose
statt. Dabei entstehen 2 identische Zellen (siehe
hier
), die eine identische Anzahl Chromosomen haben.Nur in den Geschlechtsorganen findet bei der Gametenbildung eine
andere Zellteilung statt (Meiose), bei der die Chromosomenzahl (2n)
halbiert wird (n).

Dabei entstehen keine
2 identische Tochterzellen wie bei der Mitose

sondern 4 genetisch unterschiedliche Gameten mit einfachem Chromosomensatz!

Kommen die Gameten (Samenzelle und Eizelle) zur Befruchtung, entsteht
eine diploide Zygote, die sich durch Mitose zu einem neuen Organismus
differenziert.

humank - Meiose: Ablauf, Phasen, Definition & Vergleich zur MitoseBeim Mensch sieht dieses Wechselspiel von Meiose und Mitose in
der Abfolge der Generationen wie im Bild rechts aus.Bei der sexuellen Fortpflanzung werden demnach die Meiose
benutzt, um den Chromosomensatz zu reduzieren und die Befruchtung,
um ihn wieder zu verdoppeln. Man bezeichnet die Meiose deshalb auch
als Reduktionsteilung.

Beim Menschen sieht das Ergebnis der meiotischen Aufteilung wie
folgt aus:

Der Chromosomensatz einer diploiden Zelle umfaßt 46 Chromosomen,
44 Autosomen und 2 Gonosomen. Davon gelangt bei der Meiose
je die Hälfte in einen Gameten. Bei der Frau besteht die Spezialität,
daß von den 4 Meioseprodukten nur eine zur Eizelle wird (siehe unten).

_matchup - Meiose: Ablauf, Phasen, Definition & Vergleich zur Mitoseweiblg - Meiose: Ablauf, Phasen, Definition & Vergleich zur Mitose

Beim Mann werden alle 4 Teilungsprodukte Spermas.

In den Abbildungen rechts sind von den 44 Autosomen nur Chromosomen
1, 21 und 22 abgebildet. Beim Mann entstehen durch die Meiose zwei
genetisch unterschiedliche Gameten:

  • ein Sorte besitzt neben den 22 Autosomen ein Y Chromosom
  • der andere Typ Gamet stattdessen ein X Chromosom
maennlg - Meiose: Ablauf, Phasen, Definition & Vergleich zur Mitose

Kommt nun ein Sperma mit dem Y-Gonosom zur Befruchtung, wird der Nachkomme
männlich. Gelangt dagegen ein X-Gonosom als erster zur Eizelle ensteht
eine weibliche Zygote. Männliche Organismen sind deshalb geschlechtsbestimmend.

2.2.1
Reifeteilungen; Paarung und zufällige Verteilung der homologen
Chromosomen

Die Meiose verläuft in den Geschlechtsorganen in zwei Abschnitten
ab:

  1. Reifeteilung (Meiose I:
    Prophase, Metaphase, Anaphase, Telophase)
    und
  2. Reifeteilung (Meiose II: Prophase,
    Metaphase,Anaphase, Telophase
    ).

Da zwischen den beiden Abschnitten keine DNA-Synthese stattfindet, entstehen
als Ergebnis 4 haploide Zellen. Auch die Meiose wird wie die Mitose
in einzelne Phasen eingeteilt.

Ablauf der Meiose

meiose2 - Meiose: Ablauf, Phasen, Definition & Vergleich zur Mitose

Interphase
Animation
lily_I1 - Meiose: Ablauf, Phasen, Definition & Vergleich zur Mitosemeisani - Meiose: Ablauf, Phasen, Definition & Vergleich zur MitoseGanz links ist im mikroskopisch gefärbten Bild die Interphase
der Meiose in den Antheren von Lilien abgebildet.
In dieser Phase verkürzen und verdicken sich die Chromatinfäden.
Zu Beginn der Prophase werden Chromosomen
werden sichtbar.
Prophase I
frühe Prophase
späte Prophase
lily_P1 - Meiose: Ablauf, Phasen, Definition & Vergleich zur Mitosemei1p - Meiose: Ablauf, Phasen, Definition & Vergleich zur Mitosemei1p2 - Meiose: Ablauf, Phasen, Definition & Vergleich zur Mitose
Das Centriol teilt sich und die Hälften wandern zum Zelläquator;
dazwischen bilden sich Spindelfasern aus. Am Ende der Prophase I kann
man die Chromatidstruktur der Chromosomen erkennen.
Die homologen Chromosomen paaren sich in der Äquatorial-ebene
= Tetradenstadium.
Metaphase I
lily_M1 - Meiose: Ablauf, Phasen, Definition & Vergleich zur Mitosemeim1 - Meiose: Ablauf, Phasen, Definition & Vergleich zur MitoseDie Centriolhälften sind am Zelläquator angeordnet Zu
jedem Chromatid führt eine Spindelfaser. Die Kernmembran hat
sich aufgelöst. Die Nichtschwesterchromatiden der homologen
Chromosomen überkreuzen sich. Das Bild der Überkreuzung
heißt Chiasma, der
Vorgang Crossingover
Anaphase I
lily_A1 - Meiose: Ablauf, Phasen, Definition & Vergleich zur Mitosemeia1 - Meiose: Ablauf, Phasen, Definition & Vergleich zur MitoseDie Chromatiden brechen auseinander und werden (je ein homologes
Chromosom zum jeweiligen Zellpol) gezogen. Es hat Chromatid-Stückaustausch
stattgefunden. Die Zelle beginnt sich zu teilen. 
Telophase I
lily_T1 - Meiose: Ablauf, Phasen, Definition & Vergleich zur Mitosemeit1 - Meiose: Ablauf, Phasen, Definition & Vergleich zur MitoseDie Zellteilung schreitet weiter voran. Zwei neue Kernmembranen
bilden sich.
Die Spindelfasern werden abgebaut. 

2. Reifeteilung

Prophase II
lily_P2 - Meiose: Ablauf, Phasen, Definition & Vergleich zur Mitosemeip2 - Meiose: Ablauf, Phasen, Definition & Vergleich zur MitoseDie Zellteilung ist fast beendet.
Die Chromosomen in jedem Zellkern wandern in die Äquatorialebene.
Die Zentriolen teilen sich und wandern zu den jeweiligen Polen.
Spindelfasern bilden sich in jeder neuen Zelle aus.Die Kernmembranen zerfallen wieder.
Metaphase II
lily_M2 - Meiose: Ablauf, Phasen, Definition & Vergleich zur Mitosemeim2 - Meiose: Ablauf, Phasen, Definition & Vergleich zur MitoseDie Centriolhälften sind an den Zelläquatoren angeordnet.

Die Chromosomen liegen ebenfalls am Zelläquator.
Zu jedem Chromosom geht eine Spindelfaser.

 

Anaphase II
meia2 - Meiose: Ablauf, Phasen, Definition & Vergleich zur MitoseDie Chromatiden der Chromosomen werden zu den jeweiligen Polen
gezogen 
Telophase II
lily_T2 - Meiose: Ablauf, Phasen, Definition & Vergleich zur Mitosemeit2 - Meiose: Ablauf, Phasen, Definition & Vergleich zur MitoseWiederum beginnen Zellteilungen. Kernmembranen werden gebildet.
Die Spindelfasern verschwinden.Es sind vier haploide Zellen entstanden.

 

Bedeutung der Meiose

Chiasmat - Meiose: Ablauf, Phasen, Definition & Vergleich zur MitoseDie Meiose ist eine der natürlichen Ursachen für die
genetische Vielfalt der Organismen. In der 1. Reifeteilung werden
nämlich durch das Crossingover das väterliche und mütterliche
Erbgut zufällig gemischt.(Links fünf Chiasmata in Zellen
der Heuschrecke Chorthippus parallelus)
chi - Meiose: Ablauf, Phasen, Definition & Vergleich zur MitoseEine diploide Zelle besitzt den 2n Chromosomen.
Die Zelle ist durch Mitose aus der Zygote entstanden und diese wiederum
durch Fusion aus der haploiden Eizelle und der haploiden Samenzelle.
Also stammt die Hälfte aller Chromosomen vom Vater, die andere
Hälfte von der Mutter.
Durch Crossingover werden die väterlichen und mütterlichen
Gene zufällig gemischt, so daß die entstehenden Gameten
genetisch unterschiedlich sind.Dies ist die Ursache, daß Geschwister manchmal ähnlich
aber oft auch phänotypisch recht unterschiedlich sein können.

Je nach Organismus variiert die Meiose beträchtlich. Bei Drosophila
melanogaster zum Beispiel gibt es bei den Männchen keine Rekombination
in der Meiose. Statt dessen teilen sich die Chromosomen durch einen unbekannten
Mechanismus. Bei den Weibchen gibt es bei den kleinen 4. Chromosomen kein
Crossingover, sie trennen sich unverändert auf. Das X-Chromosom zeigt
in 5-10% der Meiose ebenfalls keine Chiasmen.

Vergleich der Meiose mit der Mitose

mitose9 - Meiose: Ablauf, Phasen, Definition & Vergleich zur Mitose

Zur Mitose bestehen mehrere Unterschiede:

  1. Die Mitose findet in allen Zellen außer den Geschlechtszellen
    statt.
  2. Bei der Mitose entstehen zwei genetisch identische Teilungsprodukte.
  3. In der Metaphase der Mitose findet keine Paarung der homologen
    Chromosomen statt.
  4. In der Anaphase der Mitose trennen sich Chromatiden, bei der
    Meiose in der Anaphase I Chromosomen!

Färbetechniken bei Chromosomen: http://www.pathology.washington.edu/Cytogallery/cytogallery.html

Automiktische Parthenogenese (AP)
Bei einigen Reptilien: Schlangen und Eidechsen sowie Vögeln
(Truthähnen und Hühnern) wurde die Automiktische
Parthenogenese
(AP)
gefunden, d.h. weibliche Tiere produzierten
ohne Kontakt zu männlichen Tieren diploide (männliche) Nachkommen.
Die Ursache liegt bei deren Meiose, bei der ein haploider Richtungskörper
sich wie eine Samenzelle verhält und mit der haploiden Eizelle fusioniert.
Da bei Reptilien und Vögeln die Kombination ZZ (= XX) männlich,
ist kommen nur männliche Tiere zur Welt.

(G. Schuett, The Sonoran Herpetologist, the Newsletter of the
THS, Vol.11, No.9, September, 1998. )

Weiterführende Quellen:

Meiose Tutorialhttp://www.biology.arizona.edu/cell_bio/tutorials/meiosis/main.html

http://gened.emc.maricopa.edu/bio/bio181/BIOBK/BioBookmeiosis.html

http://www.ultranet.com/~jkimball/BiologyPages/M/Meiosis.html

http://esg-www.mit.edu:8001/esgbio/mg/meiosis.html

Meiose Animationhttp://www.biology.yale.edu/animatedMeiosisP.nclk

http://www.science.smith.edu/Biology/Bio112/meiosislab.html

Klassische Genetikhttp://gened.emc.maricopa.edu/bio/bio181/BIOBK/BioBookgenintro.html
Morgan Genetik Tutorialhttp://morgan.rutgers.edu/MorganWebFrames/htmldocs/register.html
Crossingoverhttp://wsrv.clas.virginia.edu/~rjh9u/meiosisx.html
Drosophila Genetikhttp://vcourseware3.calstatela.edu/
Links klass. Genetikhttp://www.hoflink.com/~house/MendelGen.html
Meiose-Mitose-Animationhttp://buglady.clc.uc.edu/biology/bio104/meiomito.htm
Mendel-Genetik http://daphne.palomar.edu/mendel/default.htm

http://esg-www.mit.edu:8001/esgbio/mg/mgdir.html
http://www.mcs.net/~rv/index.htm
http://www.sonic.net/~nbs/projects/anthro201/disc/
http://ostracon.biologie.uni-kl.de/b_online/d08/08.htm
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