Biologie · Klasse 9–10 · aktualisiert
Meiose: Ablauf, Rekombination und Vergleich
Erkenne, wie zwei Reifeteilungen den Chromosomensatz halbieren und genetisch verschiedene Produkte erzeugen.
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Kurz gesagt
Die Meiose bildet aus einer diploiden Ausgangszelle haploide Produkte: Beim Menschen halbiert sie 46 auf 23 Chromosomen pro Keimzelle. In Meiose I werden homologe Chromosomen, in Meiose II Schwesterchromatiden getrennt; Crossing-over und unabhängige Verteilung mischen das Erbgut neu.
Die Meiose bildet haploide Keimzellen aus einer diploiden Ausgangszelle. Dazu laufen zwei Teilungen ab: In Meiose I werden homologe Chromosomen getrennt, in Meiose II die Schwesterchromatiden. Rekombination sorgt dabei für genetisch unterschiedliche Produkte.
Deine Lernziele
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4 Abschnitte
Typische menschliche Körperzellen besitzen 46 Chromosomen in 23 Paaren. Bei einem Autosomenpaar stammt eines ursprünglich von der Mutter, das andere vom Vater. Eizellen und Spermien tragen je 23 einzelne Chromosomen. Wenn sie bei der Befruchtung verschmelzen, entsteht wieder ein doppelter Satz. Ohne die Halbierung vor der Befruchtung würde sich die Zahl der Chromosomensätze über Generationen erhöhen.
Vor der Meiose wird die DNA verdoppelt. Jedes Chromosom besitzt dann zwei am Zentromer verbundene Schwesterchromatiden. Sie sind Kopien desselben Chromosoms. Homologe Chromosomen sind dagegen die Paarpartner mit entsprechenden Genorten und möglicherweise verschiedenen Allelen.
Definition
haploid und diploid
Haploid bedeutet: Ein einfacher Chromosomensatz liegt vor. Diploid bedeutet: Zwei Chromosomensätze liegen vor. Bei den Autosomen bilden sie homologe Paare; X und Y sind beim Menschen nur teilweise homolog.
Merke: Meiose halbiert den Chromosomensatz. Befruchtung vereinigt zwei einfache Chromosomensätze wieder zu einem doppelten Satz.
Beispiel: Stell dir ein homologes Paar vor:
- 1Das mütterliche Chromosom besteht aus zwei Schwesterchromatiden.
- 2Das väterliche Chromosom besteht ebenfalls aus zwei Schwesterchromatiden.
- 3Zusammen besitzt das Paar vier Chromatiden und kann als Tetrade bezeichnet werden.
- 4In Meiose I werden die beiden homologen Chromosomen getrennt. Erst in Meiose II werden ihre Schwesterchromatiden getrennt.
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Die erste Reifeteilung heißt Reduktionsteilung, weil sie den diploiden Chromosomensatz auf einen haploiden Satz reduziert.
Beispiel
- 1Betrachte eine vereinfachte Ausgangszelle mit zwei homologen Chromosomenpaaren.
- 2Nach Meiose I erhält jede Tochterzelle von jedem Paar genau ein Chromosom.
- 3Die Zellen sind damit haploid.
- 4Ihre Chromosomen bestehen aber noch aus zwei Schwesterchromatiden.
Merke: Meiose I trennt homologe Chromosomen. Die Schwesterchromatiden bleiben zunächst verbunden.
Beispiel: So gehst du vor
- 1Prophase I: Die Chromosomen werden kompakt und sichtbar. Homologe Chromosomen paaren sich. Zwischen Chromatiden homologer Chromosomen kann Crossing-over stattfinden. Kernhülle und Kernkörperchen lösen sich auf, und der Spindelapparat entsteht.
- 2Metaphase I: Die homologen Chromosomenpaare ordnen sich paarweise in der Äquatorialebene an. Ihre Ausrichtung zu den Zellpolen ist zufällig.
- 3Anaphase I: Die homologen Chromosomen eines Paares werden getrennt und zu entgegengesetzten Polen gezogen. Die Schwesterchromatiden bleiben dabei zusammen.
- 4Telophase I und Zytokinese: Die Zelle teilt sich. Es entstehen zwei haploide Zellen, deren Chromosomen weiterhin aus je zwei Chromatiden bestehen.
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Meiose II folgt ohne erneute DNA-Verdopplung; der Chromosomensatz wird dabei nicht noch einmal halbiert. In der Prophase II kondensieren die Chromosomen, und ein Spindelapparat bildet sich. In der Metaphase II stehen die Zwei-Chromatid-Chromosomen einzeln in der Zellmitte. In der Anaphase II werden die Schwesterchromatiden getrennt. In der Telophase II entstehen neue Kerne; die Cytokinese trennt die Zellen. Das Grundmodell ergibt vier haploide Produkte mit Ein-Chromatid-Chromosomen.
Bei der Spermienbildung können vier Spermien entstehen. Bei der Eizellbildung wird das Zellplasma ungleich verteilt: Im Grundmodell entsteht eine große Eizelle und bis zu drei Polkörperchen. Die zweite Reifeteilung der menschlichen Eizelle wird erst bei einer Befruchtung abgeschlossen. Vier meiotische Produkte bedeuten also nicht vier funktionsfähige Keimzellen.
Merke: Nach Meiose I liegen zwei haploide Zellen mit Zwei-Chromatid-Chromosomen vor. Nach Meiose II zeigt das Grundmodell vier haploide Zellen mit Ein-Chromatid-Chromosomen.
Beispiel: So gehst du vor
- 1Prophase II: Die Chromosomen kondensieren, und ein Spindelapparat entsteht.
- 2Metaphase II: Die Zwei-Chromatid-Chromosomen ordnen sich einzeln in der Äquatorialebene an.
- 3Anaphase II: Die Schwesterchromatiden werden am Centromer getrennt und zu entgegengesetzten Polen gezogen.
- 4Telophase II und Zytokinese: Neue Zellkerne entstehen, und die Zellen teilen sich. Das Standardschema endet mit vier haploiden Zellen mit Einchromatid-Chromosomen.
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Die Meiose erzeugt gewöhnlich genetisch verschiedene Produkte. In der Prophase I können Nichtschwesterchromatiden homologer Chromosomen beim Crossing-over entsprechende Abschnitte austauschen. Das mischt Allele innerhalb eines Chromosoms neu und heißt intrachromosomale Rekombination.
In der Metaphase I richten sich die homologen Paare unabhängig voneinander zu den Polen aus. Ihre Trennung in der Anaphase I mischt ganze ursprünglich mütterliche und väterliche Chromosomen. Das heißt interchromosomale Rekombination. Bei 23 Paaren sind dadurch rechnerisch 2²³ = 8.388.608 Kombinationen möglich; Crossing-over ist dabei noch nicht mitgerechnet.
Mitose hat eine Kernteilung und erhält den Chromosomensatz. Meiose hat zwei Teilungen und halbiert ihn. Werden in Meiose I homologe Chromosomen oder in Meiose II Schwesterchromatiden falsch verteilt, können Produkte mit zu vielen oder zu wenigen Chromosomen entstehen. Nach der Befruchtung kann daraus eine zahlenmäßige Chromosomenabweichung wie eine Trisomie hervorgehen.
Merke: Crossing-over tauscht Abschnitte zwischen Chromatiden homologer Chromosomen aus. Die unabhängige Verteilung mischt ganze Chromosomen neu.
| Merkmal | Mitose | Meiose |
|---|---|---|
| Hauptfunktion | Wachstum und Erneuerung von Körperzellen | Bildung haploider Keimzellen |
| Zahl der Teilungen | eine | zwei |
| Ergebnis im Grundmodell | zwei diploide, genetisch gleiche Tochterzellen | vier haploide, genetisch unterschiedliche Produkte |
| Erste Trennung | Schwesterchromatiden | homologe Chromosomen |
| Rekombination | kein typisches Merkmal | Crossing-over und unabhängige Verteilung |
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Alles auf einen Blick
Meiose
Zweck
haploide Keimzellen bilden
Meiose I
homologe Chromosomen trennen
Meiose II
Schwesterchromatiden trennen
Crossing-over
Chromosomenabschnitte austauschen
Unabhängige Verteilung
ganze Chromosomen neu kombinieren
Ergebnis
genetisch unterschiedliche haploide Produkte
Musteraufgabe · Schritt für Schritt
Eine Modellzelle mit drei Chromosomenpaaren
- 1Eine diploide Modellzelle besitzt drei homologe Chromosomenpaare. Vor der Meiose kopiert sie ihre DNA.
- 2Meiose I verteilt von jedem Paar ein Chromosom auf jede der zwei Zellen. Beide sind nun haploid, aber ihre Chromosomen haben noch zwei Chromatiden.
- 3Meiose II trennt die Schwesterchromatiden. Im Grundmodell entstehen vier haploide Produkte mit je drei Ein-Chromatid-Chromosomen.
- 4Die mögliche Mischung ganzer mütterlicher und väterlicher Chromosomen entsteht bei der Ausrichtung der Paare in Meiose I.
Fehler finden
Den Chromosomensatz nach der ersten Reifeteilung prüfen In einer Zeile steckt ein Fehler. Tippe sie an.
Fehler in Zeile 4Richtig: Nach Meiose I ist jede Zelle haploid, weil von jedem homologen Paar nur ein Chromosom vorhanden ist. Zwei Chromatiden pro Chromosom machen den Satz nicht diploid.
Lückentext
Wähl in jeder Lücke das passende Wort und prüf dann deine Antworten.
In Meiose I werden getrennt. In Meiose II trennen sich die . Beim Crossing-over werden ausgetauscht.
Karteikasten
Erst selbst überlegen, dann umdrehen.
Übung mit Feedback