Download/Anzeigen

Datum:
Kursthema:
Fortpflanzung
AB Nr.
Ungeschlechtliche Fortpflanzung
Die ungeschlechtliche (asexuelle, vegetative) Fortpflanzung kann auch als" natürliches Klonen"
bezeichnet werden.
Ziel: Bildung von zwei oder mehr genetisch identischen Zellen/Individuen
Ausgangszelle: in der Regel diploide Körperzelle(n) eines Ausgangsorganismus bzw. bei Einzellern
deren einzige Körperzelle
Auslöser: Ausgangsorganismus erreicht eine bestimmte Größe oder ein bestimmtes Alter; bestimmte
Umweltbedingungen (z.B. Veränderungen im Nährstoffangebot, bestimmte Tageslänge oder
Temperatur); usw.
Ablauf: mitotische Zellteilung
Ergebnis: Tochterindividuen mit demselben ehromosomenbestand und unter Umständen demselben
plasmatischen Erbgut wie das Lebewesen, von dem sie abstammen.
Formen:
o
o
o
o
o
o
einfache Zweiteilung (Einzeller)
Sprossung (Hefepilze)
Knospung (Algen, Pilze, und andere niedere Tiere)
Sporenbildung (Algen, Pilze, Moose, Farne)
vegetative Fortpflanzung bei Pflanzen (z.B. Knollen der Kartoffel)
Polyembryonie (z. B. Gürteltiere, Schlupfwespe, eineiige Mehrlinge des Menschen)
Vorteile: Bei günstigen Umweltbedingungen ist die rasche Erzeugung einer großen Zahl erbgleicher
Nachkommen möglich.
Nachteile: Geringe Variabilität der Nachkommen kann bei veränderten Umweltgegebenheiten zu
einer drastischen und raschen Dezimierung der Individuenzahl einer Art führen.
Geschlechtliche Fortpflanzung
Ablauf: Geschlechtliche (sexuelle) Fortpflanzung erfolgt über die Vereinigung zweier
unterschiedlicher Keimzellen (Gameten) zu einer Zygote. Keimzellen besitzen jeweils einen haploiden
(einfachen) Chromosomensatz. Die Zygote weist demnach wieder den diploiden (doppelten)
Chromosomensatz regulärer Körperzellen auf. Aus der Zygote geht durch vielfache mitotische
Teilungen ein neues Individuum hervor.
Der Ablauf der geschlechtlichen Fortpflanzung beinhaltet die Abschnitte Keimzellenbildung, u. U.
Begattung, Besamung, Befruchtung, Keimesentwicklung, Geschlechtsbestimmung des neuen
Individuums, Jugendentwicklung und die Keimzellenbildung durch das neue Individuum.
Gameten (Keimzellen): Sie werden speziell für die geschlechtliche Fortpflanzung gebildet. Jedes
Lebewesen bildet zwei Typen von Keimzellen, die meist als weibliche und männliche Keimzellen
bezeichnet werden. Man unterscheidet drei Keimzellsysteme:
Isogamie: Bei Grünalgen und Pilzen. Beide Keimzelltypen sind gleich groß und beweglich.
Anisogamie. Bei Grünalgen. Beide Keimzeiltypen sind beweglich, von gleicher Gestalt aber
unterschiedlicher Größe.
Oogamie: Bei mehrzelligen Tieren und höheren Pflanzen. Die weibliche Keimzelle (Eizelle) ist groß,
plasmareich und unbeweglich. Die männliche Keimzelle (Spermium) ist klein, plasmaarm und
beweglich.
Die Eizellen vieler Tierarten enthalten Dotter, der u. a. aus Fett, Eiweiß und Kohlenhydraten besteht.
Er bildet die Ernährungsgrundlage für den Embryo.
Die Spermien haben eine artspezifische Form und Größe. Meist bestehen sie aus einem ovalen Kopf,
in dem sich der Kern befindet, aus einem Hals, einem Mittelstück, das Mitochondrien enthält, und
einem langen, beweglichen Schwanz.
Keimzellenbildung: Bei fast allen vielzelligen Tieren und beim Menschen entstehen die Keimzellen
aus einer diploiden Urkeimzelle. Die Entwicklung dieser Urkeimzelle verläuft bereits ab der ersten
Teilung der Zygote separat von der regulärer Körperzellen (Keimbahnhypothese).
Sie lässt sich prinzipiell in drei Phasen unterteilen:
1. Vermehrungsphase. Durch Mitosen entstehen aus der Urkeimzelle viele Oogonien
(Ureizellen) bzw. Spermatogonien (Ursamenzellen).
2. Wachstumsphase. Die Oogonien wachsen zu noch immer diploiden Oocyten 1. Ordnung
(Eimutterzellen) heran, die Spermatogonien zu diploiden Spermatocyten 1. Ordnung
(SpermienmutterzeIlen).
3. Reifungsphase. Aus der Oocyte gehen im Zuge der Meiose eine große haploide Eizelle und
drei absterbende Polkörper (Richtungskörper) hervor. Aus der Spermatocyte entstehen vier
haploide Spermatiden, die in einem komplizierten Differenzierungsprozess zu Spermien
heranreifen.
Die Eizellenbildung erfolgt in den Eierstöcken (weibliche Keimdrüsen), die Spermienentwicklung in
den Hoden (männliche Keimdrüsen). Zwitter besitzen weibliche und männliche Geschlechtsorgane.
Begattung, Besamung, Befruchtung: Bei im Wasser lebenden Tieren können im Verlauf der
Paarung der Geschlechtspartner Samenzellen wie auch Eizellen ins Wasser abgegeben werden und
so zueinander gelangen. Die Besamung, das Eindringen des Spermiums in die Eizelle, erfolgt hier
außerhalb des mütterlichen Körpers (äußere Besamung). Bei der inneren Besamung bleiben die
Eizellen im mütterlichen Tier und werden dort besamt. Der Besamung geht hier eine Begattung
(Kopulation) voraus, eine körperliche Vereinigung der Geschlechtspartner. In der Regel sind spezielle,
artspezifische Begattungsorgane ausgebildet.
Vorteile der inneren Besamung:
o
Samen- und Eizellen treffen sich mit höherer Wahrscheinlichkeit als bei der äußeren
Besamung. Daher ist die benötigte Keimzellenmenge deutlich geringer.
o
Die Synchronisation der Geschlechtspartner hinsichtlich der Bereitstellung reifer Keimzellen
muss nicht mit letzter Genauigkeit erfolgen.
o
Wasser ist als Transportmedium für Ei- und Samenzelle nicht mehr notwendig. Damit ist eine
erfolgreiche Besiedlung des Landes durch Tiere möglich geworden.
Der Besamung folgt die Befruchtung, die Verschmelzung der haploiden Kerne von Ei- und Samenzelle
zum diploiden Kern der Zygote.
Geschlechtliche Fortpflanzung bei Pflanzen: Pflanzen haben keine Keimbahn. Bei Samenpflanzen
entstehen die Eizellen in den Samenanlagen. Die männlichen Keimzellen, die reifen Pollenkörner,
entwickeln sich in den Pollensäcken der Staubbeutel. Sie bestehen aus zwei bis drei haploiden Zellen.
Ein bis zwei dieser Zellen dienen als eigentliche Keimzellen.
Bei Bedecktsamern (z. B. Blütenpflanzen) bezeichnet man die Übertragung des Pollens auf die Narbe,
bei Nacktsamern (z. B. Nadelhölzer) die Übertragung direkt auf die Samenanlage als Bestäubung. Sie
kann innerhalb einer zwittrigen Blüte (Selbstbestäubung) oder zwischen verschiedenen Blüten
(Fremdbestäubung) durch Wasser, Wind oder Tiere (z. B. Bienen) erfolgen.
Bei Bedecktsamern entwickelt sich nach der Bestäubung aus jedem Pollenkorn ein Pollenschlauch,
der das Narben- und Griffelgewebe bis zur Samenanlage durchdringt. Im Pollenschlauch wandern die
beiden haploiden Spermakerne des Pollenkorns zur Samenanlage. Einer der beiden Kerne
verschmilzt mit der Eizelle zur Zygote, der zweite mit dem diploiden sekundären Embryosackkern zum
triploiden Endospermkern (doppelte Befruchtung). Aus Endospermkern und Plasma des Embryosacks
entwickelt sich das Endosperm, das Nährgewebe für den Embryo. Bei Nacktsamern liegt einfache
Befruchtung vor.
Vorteil der geschlechtlichen Vermehrung:
Durch Rekombination wird schon in der Meiose eine Neukombination des Erbgutes erreicht. Bei der
Befruchtung kommt das Erbgut des Geschlechtspartners hinzu. Die Neuzusammenstellung des
Erbgutes auf mehreren Ebenen führt zu einer großen geno- wie phänotypischen Vielfalt und damit zu
evolutiven Vorteilen.
Parthenogenese (Jungfernzeugung, eingeschlechtliche Vermehrung): Das Entwicklungsprogramm
einer Eizelle kann u. U. auch in Gang gesetzt werden, ohne dass eine Befruchtung erfolgt ist. Die
unbefruchtete Eizelle entwickelt sich dann zu einem vollständigen Individuum. Bei vielen Tierarten tritt
eine solche Parthenogenese regelmäßig auf (z. B. Wasserflöhe, Blattläuse, Bienen), bei anderen ist
sie eine seltene Ausnahme bzw. fehlt sie möglicherweise ganz (Säugetiere).
Vorteil: Bei günstigen Umweltbedingungen ist ohne aufwendige Partnersuche und Paarung die rasche
Erzeugung einer großen Nachkommenzahl möglich.
Nachteil: Die genotypische Vielfalt ist eingeschränkt.