Meiose Wenn eine männliche Keimzelle (insb. . . (2023)

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Darstellung der Meiose:

Nach der langen Prophase I vervollständigen zwei aufeinanderfolgende Kernteilungen die Meiose ohne eine dazwischenliegende Periode der DNA-Synthese. Die verbleibenden Stadien der Meiose nehmen nur 10 % oder weniger der für die Meiose erforderlichen Gesamtzeit in Anspruch. Sie haben ihren Namen von den entsprechenden Stadien der Mitose, dh die meiotische Teilung I besteht aus Metaphase I, Anaphase I und Telophase I. Am Ende der Teilung I hat sich die Anzahl der Chromosomen von Tetraploidie auf Diploidie reduziert. Diejenigen, die an ihren Zentromeren verbunden sindSchwesterchromatidensie werden auf die Tochterzellen verteilt (nicht zwei getrennte Chromatiden wie bei der Mitose!). Division II folgt schnell: Sie besteht aus Interphase II ohne Chromosomenreplikation, gefolgt von Prophase II, Metaphase II, Anaphase II und Telophase II. Das Endergebnis ist, dass jede diploide Zelle, die in die Meiose eintritt, vier haploide Zellen hervorbringt.

Bildquelle: Alberts et al,: „Molecular Biology of the Cell“, VCH, 2. Auflage 1990,
ISBN 3-527-27983-0
und 3. Auflage 1995, ISBN 3-527-30055-4

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Verschiedene Stadien der Prophase I

Anders als die mitotische Prophase dauert die erste meiotische Prophase besonders lange: 20-24 Tage in der Spermiogenese und bis zu mehreren Jahren in der Oogenese! Es gibt mehrere Phasen:

Lassen Sie mich:

Chromosomen sind zu dünnen Strängen verdichtet. Ihre Enden sind an der Kernhülle befestigt.

Ich zygote:

Homologe Chromosomen treffen aufeinander und bilden eine Tetrade.

Pachyttan:

Dies ist das Stadium der homologen Rekombination, des Austauschs von Teilen zwischen Nicht-Schwesterchromatiden.

gebracht:

Homologe Chromosomen trennen sich, bleiben aber an den Kreuzungen (Chiasmata) vorübergehend verbunden.

Diazin:

die Chromosomen werden weiter verdichtet und die Chromatiden werden sichtbar. Sie haften nicht mehr an der Kernhülle.

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Lösung der Aufgabe

Es gibt 2 hoch 4 = 16 Möglichkeiten (allgemein: 2 hoch n Möglichkeiten)
Beim Menschen wären das 2 hoch 23 = 8.288.608 Chancen! Selbst wenn es keine Kreuzung gäbe, wäre die Wahrscheinlichkeit, dass ein Mensch Gameten nur aus mütterlichen oder väterlichen Chromosomen produzieren würde, 1 zu 2 hoch 23, also nur 0,0000119 %.

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Lösung der Aufgabe

Das hat mehrere Gründe: Erstens ist für die zweite meiotische Teilung keine DNA-Replikation erforderlich, da die Chromosomen bereits aus zwei Chromatiden bestehen. Zweitens findet die zeitaufwändige homologe Rekombination nur in der Prophase I statt. Und schließlich ist die Chromosomenkondensation mit dem Eintritt in die Prophase II weit fortgeschritten.

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Darstellung der Meiose

Nach der langen Prophase I vervollständigen zwei aufeinanderfolgende Kernteilungen die Meiose ohne eine dazwischenliegende Periode der DNA-Synthese. Die verbleibenden Stadien der Meiose nehmen nur 10 % oder weniger der für die Meiose erforderlichen Gesamtzeit in Anspruch. Sie sind nach den entsprechenden Stadien der Mitose benannt, dh die meiotische Teilung I besteht aus Metaphase I, Anaphase I und Telophase I. Am Ende der Teilung I ist die Anzahl der Chromosomen von Tetraploidie auf Diploidie reduziert. An ihren Zentromeren verbundene Schwesterchromatiden teilen sich zwischen den Tochterzellen (nicht zwei getrennte Chromatiden wie bei der Mitose!). Division II folgt schnell: Sie besteht aus Interphase II ohne Chromosomenreplikation, gefolgt von Prophase II, Metaphase II, Anaphase II und Telophase II. Das Endergebnis ist, dass jede diploide Zelle, die in die Meiose eintritt, vier haploide Zellen hervorbringt.

Bildquelle: Alberts et al,: „Molecular Biology of the Cell“, VCH, 2. Auflage 1990,
ISBN 3-527-27983-0
und 3. Auflage 1995, ISBN 3-527-30055-4

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Sonderzeichen-Syntax:

In einigen Abbildungen in diesem Dokument wird eine spezielle Schreibweise für Chromosomen verwendet, die zum Verständnis von Mitose und Meiose sehr gut geeignet ist. Auf die folgende Syntaxdarstellung werden Sie später wahrscheinlich noch mehrmals zurückgreifen müssen:

Beispiele:

11m und 11w bilden ein Chromosomenpaar. Daher ist 11m das homologe Partnerchromosom von 11w.

zeigt Chromosom 6 männlichen Ursprungs, das seine DNA repliziert hat. Es besteht aus zwei Chromatiden (6m bzw. 6m), die durch das Zentromer () miteinander verbunden sind.

zeigt Chromosom 9w, das einen Komplex mit seinem homologen Partner Chromosom 9m in der Prophase I der Meiose bildet. In diesem Komplex findet eine homologe Rekombination statt.

zeigt Chromosom 17 weiblichen Ursprungs nach einem Crossover-Ereignis: Chromatid 17w durchlief eine homologe Rekombination mit seinem assoziierten Chromosom 17m (mit Chromatid a oder b). Chromatid 17wb hingegen wurde keinem Crossover unterzogen.

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Versuchen Sie, die obige Abbildung auf die Meiose mit zwei Chromosomenpaaren anzuwenden. Nehmen Sie als Beispiel die Chromosomen 2m/2w (oberes Chr.) und 19m/19w (unteres Chr.) und notieren Sie alle möglichen Kombinationen, die sich aus einer einfachen Kreuzung zwischen 2m und 2w ergeben.

Ergebnis: 8 mögliche Fälle (hätte auch Chromosom 19 gekreuzt, wären 16 verschiedene Gameten möglich).

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Menschliche Spermatogenese und Oogenese:

Spermatogenese:

Während der Pubertät differenzieren sich Spermatogonien in Spermatozyten erster Ordnung. Diese teilen sich in der ersten Meiose und werden zu Spermatozyten zweiter Ordnung. In der zweiten Meiose erscheinen die Spermatiden. Bei der Spermiohistogenese reifen Spermatiden zu Spermien heran. Ein einzelnes Spermatogonium produziert vier Spermien, von denen zwei ein X als Geschlechtschromosom und zwei ein Y haben.
Die mitotische Teilung einiger Spermatogonien stellt die Existenz anfänglicher Zellpopulationen für die Spermatogenese während des gesamten Lebens sicher.

Oogenese:

Oogonien differenzieren sich bereits vor der Geburt in Eizellen erster Ordnung, die von einer einzigen Schicht Plattenepithel bedeckt sind. Bei der Geburt existieren zwischen 700.000 und 2 Millionen dieser Urfollikel. Oozyten erster Ordnung treten in die Prophase der ersten meiotischen Teilung ein und verbleiben bis zur Pubertät im Ruhezustand, dem Dictyotän-Stadium. Von der Menarche (erste Menstruationsperiode) bis zur Menopause reifen einige Primordialfollikel jeden Monat durch Primär- und Sekundärfollikel zu Tertiärfollikeln. Ein einzelner Tertiärfollikel wird besonders groß. Es wächst zu einem Graafschen Follikel heran, der bereit ist zu platzen. Die Eizelle erster Ordnung vollendet die erste meiotische Teilung kurz vor dem Eisprung (Ovulation) und wird damit zur Eizelle zweiter Ordnung und geht in die zweite meiotische Teilung über, die in der Metaphasephase unterbrochen wird und erst mit der Befruchtung endet. Eine weibliche Keimzelle produziert vier Tochterzellen mit einem X als Geschlechtschromosom. Nur eine Zelle wird zum Ei, die drei sogenannten Polkörper entarten im Laufe ihrer Entwicklung.