3.1-3.2. Cytogenetik Mitose Meiosehot!

3. Cytogenetik
3.1 Mitose
3.1.1 Die Phasen der Mitose (Tabelle mit Name, Aussehen und Funktion)
3.1.2 Der Zellzyklus
3.1.3 Ergebnis der Mitose: Durch die Verdopplung und die gleichmäßige Verteilung
der Chromosomen entstehen zwei Tochterzellen mit der gleichen Erbinformation.
3.2 Meiose
3.2.1 Tabelle mit den Meiosephasen:
Meiose I: 1. Reifeteilung = Reduktionsteilung
Meiose II: 2. Reifeteilung, entspricht einer Mitose
Name
Propase I
Metaphase I
Anaphase I
Telophase I (Interkinese)
Prophase II
Metaphase II
Anaphase II
Telophase II
Aussehen/Merkmale/Vorgänge
Chromosomen sind
verdoppelt: 2-ChromatidChromosomen
Paarung der homologen
Chromosomen zu Tetraden mit
evtl. Cross-over und
Stückaustausch
Kernhülle und Nucleolus
beginnen sich aufzulösen
Homologe Chromosomen sind
in der Äquatorialebene
übereinander angeordnet
Je eines der homologen
verdoppelten (2-Chromatid-)
Chromosomen wird zu einem
der Zellpole „gezogen
Durchschnürung des Zellleibes
zu zwei Zellen
andeutungsweise Neubildung
der Kernhülle und
Entspiralisierung der
Chromosomen
Evtl. Zwischenphase (=
Interkinese)
Übergang zur Prophase II
Funktion
Paarung gewährleistet
spätere gleichmäßige
Aufteilung
Stückaustausch erhöht die
Variabilität
Wieder vollständige
Auflösung der Kernhülle;
Vollständige Spiralisierung der
Chromosomen
Anordnung der 2-ChromatidChromosomen nebeneinander
in der Äquatorialebene
Trennung der Chromatiden am
Centromer→ Es entstehen 1Chromatidchromosomen, die
zu den Zellpolen gezogen
werden.
Durchschnürung des Zellleibes
Vorbereitung auf Trennung
der Chromatiden in der
Meiose II (2. Reifeteilung)
Gleichmäßige Aufteilung
Zufällige und gleichmäßige
Verteilung
Reduktion auf den haploiden
Chromosomensatz (n= 23
beim Menschen) pro Zelle;
Chromosomen sind
allerdings noch verdoppelt
(2-ChromatidChromosomen)
stellt gleichmäßige
Verteilung der Chromatiden
sicher
Entstehen von letztlich vier
Neubildung von Kernhülle und
Nucleolus
Entspiralisierung der
Chromsomen
genetisch verschiedenen
Samenzellen bzw. einer
Eizelle und drei
Polkörperchen; Falls kein
Cross-over stattfinden
würde, wären zwei der vier
Zellen genetisch identisch.
3.2.2 Unterschiede zwischen Mitose und Meiose
Mitose
Findet in Körperzellen statt
Zuerst Verdopplung/Replikation
4 Phasen
Ergebnis: zwei identische, (diploide) Zellen
Meiose
Nur im Zuge der Bildung von
Geschlechtszellen
ebenso
Zweimal 4 Phasen, dazwischen evtl.
Interkinese
Ergebnis: vier nicht identische haploide
Zellen
3.2.3 Die Ursachen der genetischen Variabilität
a) Zufällige Verteilung der homologen Chromosomen während der Meiose: 2n mögliche
Gameten, d. h. beim Menschen: 223 = über 8 Millionen = 8*106 verschiedene
Gameten möglich
b) Crossing-over und Stückaustausch zwischen homologen Chromosomen während der
Prophase I (ca 2- 3 pro Chromosom)
c) Zufällige Befruchtung eines Eis durch ein Spermium: 8 Millionen * 8 Millionen
= 64 *1012 = 64 Billionen Möglichkeiten (ohne Einrechnung von Cross-over)
d. h. jede Zygote (befruchtete Eizelle) ist eine unter 64 Billionen möglichen.
3.2.4 Vorkommen von Meiosen:
a) bei der Bildung von Geschlechtszellen
b) vor der haploiden Generation (Gametophyt) bei Diplohaplonten (Moosen und Farnen,
siehe Buch S. 202)
3.2.5 Besonderheiten der Meiose beim Menschen
Der Zellzyklus vor Beginn der Meiose ist bereits verändert; so erfolgt die DNAVerdoppelung nicht vollständig (ca. 0.3% sind nicht repliziert), und es wird ein besonderes
chromosomales Protein synthetisiert, das Meiose-Histon, das vermutlich für die gegenüber
Mitosechromosomen veränderte Chromosomenmorphologie mitverantwortlich ist.
Die Prophase I dauert besonders lang. Bei der Oogenese des Menschen z. B. bis zu 45
Jahren, bei der Spermatogenese mehr als 1 Monat. Man unterscheidet die folgenden Stadien:
Leptotän, Zygotän, Pachytän, Diplotän und Diakinese.
Die zweite Reifeteilung beginnt bei der Frau erst nach der Befruchtung durch ein Spermium
im Eileiter. Dessen Eindringen setzt einen Blockademechanismus (CSF) der Meiose II außer
Kraft und nun erst kann die zweite Reifeteilung stattfinden, so dass an deren Ende der Kern
der Eizelle mit dem Kern des Spermiums zur Zygote verschmelzen kann.
Alle meiotischen Teilungen bei der Frau sind ungleichmäßig, so dass im Endeffekt eine große
Eizelle und drei kleine Polkörperchen entstehen.