55 Fortpflanzung und Entwicklung 3.2 Sexuelle Fortpflanzung Bei der Befruchtung verschmelzen Keimzellen miteinander Bei allen Organismen, die sich sexuell (geschlechtlich) fortpflanzen verschmilzt bei der Befruchtung eine Ei- mit einer Samenzelle (einem Spermium). Diese Zellen nennt man auch Keimzellen oder Gameten. Dabei werden die Gene von Mutter und Vater vereint und gemischt. Diese Neukombination des genetischen Materials nennt man Rekombination. Bei der sexuellen Fortpflanzung entstehen daher Nachkommen, die genetisch von den Eltern mehr oder weniger abweichen und veränderte Eigenschaften haben. Die durch Befruchtung der Eizelle mit der Samenzelle entstandene Zygote ist die erste Körperzelle des Nachkommen. Sie enthält zwei Chromosomensätze, einen von der Mutter und einen vom Vater. Man sagt sie ist diploid (2n). Bei der Befruchtung wird das genetische Material von Vater und Mutter kombiniert Die Meiose Zur Bildung von Gameten (Keimzellen), also von Samen- und Eizellen, ist eine besondere Kernteilung notig, in der dieser doppelte Chromosomenbestand wieder halbiert wird. Sonst wurden sich die Chromosomen durch die Befruchtung über mehrere Generationen hinweg immer weiter anhaufen. Von den zwei Chromosomensatzen (2n) einer Korperzelle gelangt bei dieser Teilung daher nur ein Chromosomensatz (n) in eine Keimzelle. Der Chromosomensatz von Körperzellen ist also diploid, jener von Keimzellen haploid (n). In einer diploiden Zelle sind Paare von Chromosomen vorhanden, die man homolog nennt. Das sind jeweils zwei Chromosomen gleicher Form und Große, die in der Abfolge ihrer Gene übereinstimmen und von denen jeweils eines von der Mutter und eines vom Vater stammt. Von diesen homologen Chromosomen der Ausgangszelle landet jeweils eines pro Paar in der Keimzelle. Welche davon von der Mutter und welche vom Vater stammen, ist dem Zufall überlassen. Diese Kernteilung, die zur Entstehung haploider Folgezellen mit neu kombinierten Genen aus diploiden Zellen fuhrt, heißt Meiose. Bei der Meiose wird der doppelte Chromosomensatz wieder auf einen einfachen Satz reduziert Der Ablauf der Meiose Die Meiose, auch Reduktionsteilung genannt, läuft bei Tieren in speziellen Organen, den Keimdrüsen, ab. Beim Menschen sind dies die Eierstöcke bei Frauen und die Hoden bei Männern. Die Zellen, die Gameten bilden können, heißen Urkeimzellen. Zur Beschreibung wird die Meiose ähnlich der Mitose in Phasen unterteilt, die kontinuierlich ineinander übergehen. Man kann diese Phasen einteilen in die Reifeteilung 1, an deren Ende die homologen Chromosomen auf zwei Folgezellen verteilt sind, und in die Reifeteilung 2, in der die Chromatiden verteilt werden. Sieh dir dazu Abbildung 7 Schritt für Schritt an. Vor Beginn der Meiose wird die DNA in der Urkeimzelle verdoppelt, sodass jedes Chromosom aus zwei Chromatiden besteht (kAbb. 7a). In einer diploiden Zelle liegen Paare von homologen Chromosomen vor und somit jeweils vier homologe Chromatiden, die im Lauf der Meiose auf vier Folgezellen verteilt werden. In der Prophase 1 lagern sich die homologen Chromosomen zu einer Tetrade zusammen. Jede Tetrade besteht aus 4 Chromatiden (kAbb. 7b). Während die DNA der homologen Chromosomen sich so zusammenlagert, kommt es vor, dass die Chromatiden Teile von Strängen austauschen. Diesen Austausch von homologen DNA-Strangen, der zu einer Vermischung der Gene führt, nennt man Crossing-over. In der Metaphase 1 (kAbb. 7c) ordnen sich die Tetraden mittig an und es bildet sich ein Spindelapparat. In der Anaphase 1 (kAbb. 7d) trennen sich die homologen Chromosomen und wandern an die Pole der Zelle. Welches der beiden homologen Chromosomen an welchem Zellpol landet ist dabei dem Zufall überlassen. Jedes der Chromosomen besteht weiterhin jeweils aus zwei Chromatiden, die am Zentromer zusammenhängen. In der Telophase 1 (kAbb. 7e) erkennt man zwei haploide Zellen, die sich ohne weitere Verdopplung der DNA weiter teilen (kAbb. 7 f). Diese Teilung (Reifeteilung 2) ist eine Mitose (Pro-, Meta-, Ana-, Telophase 2), das heißt, die Chromatiden werden am Zentromer getrennt und auf die Folgezellen verteilt (kAbb. 7g). Ergebnis der Meiose (kAbb. 7h) sind vier Keimzellen (Gameten), die sich im männlichen Geschlecht zu vier kleinen, beweglichen Spermien weiterentwickeln. Im weiblichen Geschlecht hingegen entwickelt sich nur eine der vier Keimzellen zur Eizelle. Sie enthält fast das gesamte Zytoplasma. Die anderen drei werden zu winzigen Polkörpern. Eizellen sind daher vergleichsweise groß und unbeweglich. Die Meiose ist eine Reduktionsteilung bei der aus einer diploiden Zelle haploide Keimzellen entstehen Reproduktion Für die sexuelle Reproduktion müssen Gameten produziert werden. Nur zu Prüfzwecken – Eigen um des Verlags öbv
RkJQdWJsaXNoZXIy ODE3MDE=