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Zellbiologie Learncard 7768590


Question

Meiose



Die geschlechtliche Fortpflanzung ist eine der großartigsten Erfindungen der Evolution. Dass sie im Tier- und Pflanzenreich derart weit verbreitet ist, stellt nach Ansicht von Evolutionsbiologen ein aufklärungsbedürftiges Faktum dar. Es gibt eine ganze Reihe von Hypothesen. Die am weitesten verbreitete geht davon aus, dass Sexualität der ständigen Erneuerung und Schaffung von Variabilität dient. Andere sehen im Schutz vor Parasiten die zentrale Bedeutung der Sexualität. Nach der DNA-Reparatur-Hypothese schützt die Meiose die Unversehrtheit der DNA. Die Forscher argumentieren, dass sich die Vorgänge während der Meiose besonders gut dazu eignen Schäden an der DNA auszubessern.

  1. Warum ist die Meiose ein notwendiger Bestandteil der Sexualität?
  2. Zeichnen Sie zur Erläuterung Ihrer obigen Aussage für eine Zelle (2n = 4) jeweils die Metaphase der ersten und zweiten Reifeteilung der Meiose! Beschriften und kommentieren Sie die Zeichnungen!
  3. Das Foto zeigt eine Tetrade, einen Ausschnitt einer meiotischen Teilung. Beschreiben und erläutern Sie das Bild!


  4. Erklären Sie die dritte Mendel’sche Regel (die Unab­hängigkeitsregel) aus dem Verhalten der Chromosomen!
  5. Nennen Sie zwei Organe im menschlichen Körper und ein Pflanzenorgan, in dem Meiosen ablaufen.


Answer

Meiose



  1. Bei der Befruchtung werden zwei Chromosomensätze addiert. Also muss vor der nächsten Befruchtung der doppelte Chromosomensatz wieder halbiert werden; die Zahl der Chromosomen würde sonst im Lauf der Generationen exponentiell ansteigen.
  2. Bei der ersten Reifeteilung finden die Homologen paarweise zusammen, in der Äquatorialplatte liegen Tetraden: Zwei Chromosomen mit je zwei Chromatiden.Die zweite Reifeteilung gleicht der Mitose zweier benachbarter Zellen mit haploidem Chromosomensatz.

  3. Das Bild entstammt der Metaphase einer ersten Reifeteilung. Aufgenommen wurden homologe Chromosomen, deren Chromatiden Chiasmata bilden. Dabei umwinden sich die Chromatiden der homologen Chromosomen gegenseitig, sie sind schon während der Prophase gebrochen und über Kreuz verheilt.
  4. Die dritte mendelsche Regel, die Unabhängigkeitsregel oder Regel von der Neukombination der Gene sagt aus, dass Gene der Eltern bei den Nachkommen neu miteinander kombiniert werden können. Streng genommen gilt die Unabhängigkeitsregel nur für Gene, die auf unterschiedlichen Chromosomen liegen. Durch Cros­singover werden jedoch auch Gene, die auf demselben Chromosom liegen, unabhängig weitergegeben.
  5. Meiosen finden statt in Eierstock/Ovar und Hoden, in der Blüte/im Stempel und in den Staubblättern der Pflanzen.

Wissensteil:

Die Meiose halbiert nicht nur den Chromosomen­satz, sie macht aus einem doppelten Satz zwei Hälften, von denen jede eines der beiden homo­logen Chromosomen erhält. Die Chromosomen­paarung während der Prophase der ersten Reife­teilung ist Voraussetzung für die gesetzmäßige Reduktion der Chromosomenzahl.

  • Die Prophase der ersten meiotischen Teilung wird in verschiedene Stadien unterteilt:
  • Leptotän: Im Zellkern werden die Chromoso­men als Knäuel sichtbar.
  • Zygotän: Die homologen Chromosomen fin­den sich als Paare zusammen (Synapsis). Es bilden sich Chromatiden­Tetraden.
  • Pachytän: Die Paarung ist vollständig. Die Chromatiden umwinden sich gegenseitig, sie können brechen und über Kreuz verheilen: Crossingover.
  • Diplotän: Die Tetraden öffnen sich. Die Über­kreuzungsstellen werden als Chiasmata sicht­bar. Ein Chiasma ist die Folge eines vorherge­gangenen Crossovers.
  • Diakinese: Die Chromosomen verkürzen sich weiter.
  • Metaphase 1: Die Chromatidentetraden ordnen sich in der Äuatorialplatte an.
  • Anaphase 1: Die homologen Chromosomen – jedes besteht noch aus zwei Chromatiden – rücken nach den entgegengesetzten Polen der Zelle auseinander.

Die Reduktion der Chromosomenzahl zum haploi­den Satz erfolgt durch zwei aufeinanderfolgende Teilungen, zwischen denen keine Interphase liegt.Während der Prophase der ersten Reifeteilung legen sich die homologen Chromosomen paarwei­se aneinander (Synapsis). Sie bilden Tetraden zu je vier Chromatiden. In der Anaphase 1 werden die homologen Chromosomen als Ganzes voneinander weggezogen. Das Zentromer verdoppelt sich noch nicht. Nach der ersten Teilung hat jede Tochterzelle einen kompletten haploiden Chromosomensatz.

Bei der ersten Reifeteilung wird der Chromosomensatz halbiert.

Die zweite meiotische Teilung entspricht einer Mitose. Zu Beginn der Anaphase 2 verdoppelt sich das Zentromer; die Chromatiden trennen sich und wandern zu den Polen.

Bei der zweiten Reifeteilung werden die Chromatiden auf die Tochterzellen verteilt.

Im Vergleich zur Mitose sind bei der Meiose die Tochterzellen weder mit der Mutterzelle noch untereinander identisch.

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