haploide Generation

Kapitel:
Fortpflanzungsformen
Mitose und Meiose
Wechsel von diploider und haploider Generation
Fortpflanzungsformen: biparental – uniparental; Parthenogenese
Fortpflanzungsformen: vegetativ – sexuell; biparental – uniparental
uniparentale Fortpflanzungsformen: 1. vegetative Fortpflanzung, 2.
Parthenogenese und 3. Selbstbefruchtung
Was sind die Begriffe n (Chromosomensatz) und C (Zahl der Chromatiden?
Was ist diploid und haploid?
Wechsel von diploider und haploider Generation bei Tieren und Pflanzen (=
wichtiger Unterschied zwischen Tieren und Pflanzen)
Sporophyt und Gametophyt
Was sind Sporen im Gegensatz zu Gameten?
1. vegetative Fortpflanzung
= Fortpflanzung von
Körperzellen
= immer klonal: alle
Nachkommen sind genetisch
gleich
2. sexuelle Fortpflanzung
= Fortpflanzung von Keimzellen:
entweder mit Befruchtung
(= biparental)
oder ohne Befruchtung
(= Parthenogenese)
Kernfrage:
Was ist haploid, was ist diploid?
Haploid ist NICHT der einfache DNA-Gehalt, und diploid ist NICHT der doppelte
DNA-Gehalt.
Die Meiose besteht aus zwei
aufeinander folgenden Zellteilungen aus der vier
Tochterzellen entstehen. In der Meiose I werden
die homologen (väterlichen und mütterlichen)
Chromosomen gepaart, getrennt und auf zwei
Tochterzellen verteilt (1n/2c).
In der Mitose werden die Chromatiden beider
Chromosomen getrennt und auf die beiden
Tochterzellen verteilt (2n/2c).
Mitose:
die Begriffe diploid (2n), haploid (1n) = wie viele Chromosomensätze?
und C = wie viele Chromatiden?
das Genom er ist
diploid =
2n und 2C,
weil jedes Allel in
der Mutterform
und in der
Vaterform
vorliegt.
vor der Teilung kommt
es zur Replikation der
DNA =
2n und 4C
Aber das ist immer
noch diploid,
weil diploid in der 2Coder in der 4C-Form
vorliegen kann.
Trennung von genetisch identischem Material:
Das ist Mitose.
Hier werden keine Vater-Allele von den MutterAllelen getrennt.
Meiose:
die Begriffe diploid (2n), haploid (1n) = wie viele Chromosomensätze?
und C = wie viele Chromatiden?
2 unterschiedliche
haploide
Tochterzellen =
1n und 2C
das Genom er
ist diploid =
2n und 2C
vor der
Teilung
kommt es
zur
Replikation
der DNA =
2n und 4C
1. Teilungsschritt
2. Teilungsschritt
die eine Zelle
mit den
mütterlichen
Chromosomen;
die andere mit
denen vom Vater
nach dem 2.
Teilungsschritt
sind die immer
noch Zellen
haploid, aber:
1n und 1C
Kernfrage:
Ich sehe im Mikroskop eine Anaphase:
Wie unterscheide ich , ob das eine mitotische oder eine meiotische Anaphase ist?
Antwort:
In der Meiose werden ungleiche Allele (vom Vater und von der Mutter) voneinander
getrennt.
Am X- bzw. Y-Chromosom kann man das im Mikroskop sehen.
Es gibt 2 Fortpflanzungsformen:
1. vegetativ = eine Körperzelle (Somazelle) teilt sich und bildet ein neues
Individuum [diese Fortpflanzung ist immer klonal]
2. sexuell = eine Keimbahnzelle (Geschlechtszelle) teilt sich und bildet ein
neues Individuum
Die sexuelle Fortpflanzung gibt es in 2 Formen:
1. biparental = es gibt einen Vater, dessen Spermium das Ei der Mutter
befruchtet
2. uniparental = es gibt keinen Vater, sondern nur einen Elter, der die
Nachkommen erzeugt
Die uniparentale sexuelle Fortpflanzung gibt es in 2 Formen:
1. Parthenogenese = Jungfernzeugung = es gibt keinen Vater; die reifen
Eier der Mutter entwickeln sich ohne Spermien
2. Selbstbefruchtung = Zwitter, die sich selbst befruchten (hier gibt es
Spermien)
Biparentale und
uniparentale
Fortpflanzung.
A
E
A
C
D
M
M
Konsequenzen für die
Evolution.
B
M
B
C
D
M
Uniparentale Fortpflanzung:
Alle Nachkommen eines Elters schlagen
unabhängige Entwicklungslinien ein.
Biparentale Fortpflanzung:
Die Genome (also Allelkombinationen)
vermischen sich.
Die Mutation M im Zweig B geht in die
Abkömmlinge anderer Zweige hinein.
Biparentale Fortpflanzung führt zur
Gleichhaltung (Homogenisierung) aller
Nachkommen im Laufe der Evolution.
Die Genome (also Allelkombinationen)
vermischen sich nicht mehr miteinander.
Die Mutation M im Zweig B hat keine
Chance, jemals in einen anderen Zweig
hineinzukommen.
Uniparentale Fortpflanzung führt zur
divergierenden Auseinanderentwicklung
aller Nachkommen (A bis D) im Laufe
der Evolution.
Interessante Überlegung:
Auf der einen Seite sorgt Biparentalität für genetische Vielfalt (weil Genome
vermischt werden: 1. Sperma-Ei-Verschmelzung, 2. Rekombination in der Meiose.
Auf der andern Seite geht genetische Vielfalt wieder verloren, weil divergierende
Stammeslinien immer wieder verschmelzen.
Bei uniparentaler Fortpflanzung läuft jede Stammeslinie dauerhaft ihren eigenen Weg.
Uniparentaler Fortpflanzungsformen (vegetative Fortpflanzung, Parthenogenese
und Selbstbefruchtung) sind bei Tieren selten.
Dort wo diese Fortpflanzungsformen vorkommen (vegetativ bei Hohltieren;
Parthenogenese bei Rotatorien und Wasserflöhen; Sebstbefruchtung bei Trematoden
und Bandwürmern), kommt es irgendwann im Laufe der Vermehrungszyklen dann
doch gelegentlich zur Biparentalität.
Tiere sind in allen Zellen (außer den Keimzellen) diploid.
Chromosomen,
die von der
Mutter kommen
Chromosomen,
die vom Vater
kommen
+
Befruchtung
zur Zygote
Aus der Zygote
entstehen der
Körper und die
Keimzellen
Trennung der
homologen
Chromosomen= Meiose
haploide
Generation
diploide
Generation
haploide
Generation
Mit der Erfindung der Sexualität gibt es im Lebenszyklus eines Organismus zwei
unterschiedliche "Generationen": die eine ist die haploide Generation und bildet
Geschlechtszellen (Gameten). Diese verschmelzen zur diploiden Zygote, aus der die
diploide Generation hervorgeht, die irgendwann Reduktionsteilungen macht.
Jedes Tier besteht nur aus
diploiden Zellen.
Die einzigen haploiden
Zellen
sind die Spermien und die
Eier.
Das Interessante ist nun (und das ist der wichtige Unterschied
zwischen Tieren und Pflanzen), dass die haploide und die
diploide Generation unterschiedlich stark ausgeprägt sein
können.
Tiere sind in allen Zellen (außer den Keimzellen) diploid.
Landpflanzen sind zu einem Teil ihres Lebens diploid, zu einem
anderen Teil ihres Lebens aber haploid.
Pflanzen:
Jede Pflanze besteht aus einem diploiden und
einem haploiden Teil.
Die haploiden Zellen können sich (im
Gegensatz zu Tieren) teilen.
Die Reduktionsteilung erzeugt haploide
Zellen, und das sind zuerst nicht die Spermien
und Eier (sondern Sporen).
Die Spermien und Eier entstehen später.
Tiere:
+
Befruchtung zur
Zygote
haploide Generation:
Nur eine einzige Zelle:
Spermium oder Ei
Trennung der homologen
Chromosomen= Meiose
diploide Generation:
Ist der gesamte Körper
(außer Spermien und Eiern)
haploide Generation
Pflanzen:
+
haploide
Zellen =
Sporen
Befruchtung zur
Zygote
Trennung der
homologen
Chromosomen= Meiose
diploide Generation
haploide Generation
Tiere:
+
Befruchtung zur
Zygote
haploide Generation:
Nur eine einzige Zelle:
Spermium oder Ei
Fast alle Tiere bestehen
nur aus diploiden Zellen.
diploide Generation:
Ist der gesamte Körper
(außer Spermien und
Eiern)
Trennung der homologen
Chromosomen= Meiose
haploide Generation
Die einzigen haploiden Zellen
der Tiere sind die Spermien und
die Eier.
Pflanzen:
+
haploide
Zellen =
Sporen
Befruchtung zur
Zygote
Trennung der
homologen
Chromosomen= Meiose
diploide Generation
haploide Generation
haploide Generation
diploide Generation
haploide
Zellen =
Sporen
Trennung der
homologen
Chromosomen=
Meiose
Jede Pflanze
besteht aus
einem diploiden
und einem
haploiden Teil.
Pflanzen:
haploide
Zellen =
Sporen
Jede Pflanze
besteht aus
einem diploiden
und einem
haploiden Teil.
Trennung der
homologen
Chromosomen=
Meiose
diploide Generation
haploide Generation
Die diploide Generation der Pflanzen heißt Sporophyt.
Der Sporophyt macht Meiose; d.h.: er erzeugt haploide Zellen. Aber diese haploiden Zellen sind
keine Gameten (= Spermien und Eier), sondern es sind Sporen.
Die haploide Generation der Pflanzen heißt Gametophyt.
Der Gametophyt erzeugt haploide Gameten, aber ohne Meiose.
Das ist der große Unterschied zwischen den Tieren und allen Landpflanzen (Moose, Farne,
Samenpflanzen)
Bei Landpflanzen gibt es also immer einen Sporophyten:
… und einen Gametophyten:
Tiere unterscheiden sich von Landpflanzen, indem sie niemals Sporen bilden.
Die Produkte der Reduktionsteilung sind immer Gameten:
Was lernen wir daraus?:
Mit der Erfindung der Sexualität gibt es im Lebenszyklus eines Organismus zwei
unterschiedliche "Generationen": die eine ist die haploide Generation und bildet
Geschlechtszellen (Gameten).
Die andere ist die diploide Generation, die irgendwann Reduktionsteilung (= Meiose)
macht.
Gameten (= Spermien und Eier) sind also immer haploid.
Aber das heißt nicht, dass Gameten immer durch Reduktionsteilung (= Meiose)
entstehen.
Bei den Landpflanzen entstehen die Gameten OHNE Meiose aus dem
Gametophyten (der ja bereits haploid ist).
Bei den Tieren entstehen die Gameten DURCH Meiose im diploiden Organismus.
Das bedeutet weiterhin:
Landpflanzen haben die Fähigkeit, dass ihre haploiden Zellen (= die Produkte der
Meiose = Sporen) sich teilen können [sie wachsen durch Mitosen zum Gametophyten
heran].
haploide
Zellen =
Sporen
Bei Tieren können sich die haploiden Zellen NICHT teilen. Sie können nur
weiterleben, wenn sie sich befruchten.
[eine Ausnahme ist die Parthenogenese, wo haploide Eier sich teilen und
weiterentwickeln können (aber das sind ja keine Sporen)]
haploide
Zellen =
Gameten
Tiere:
die Produkte der Meiose
(= Gameten = Spermium und Ei)
können sich nicht teilen
Zellteilung
geht nicht
Pflanzen:
die Produkte der Meiose
(= Sporen) teilen sich
und werden zur haploiden
Generation der Pflanze
= Sporen
Zellteilung
geht