Jeder Mensch hat 46 Chromosomen, genau wie seine Eltern. Wenn Eizelle und Spermium ebenfalls 46 Chromosomen hätten, besäße die befruchtete Eizelle 92, die nächste Generation 184 und so weiter. Das passiert aber nicht. Es gibt eine besondere Zellteilung, die die Chromosomenzahl vor der Befruchtung halbiert: die Meiose.
Was die Meiose leistet
Unter dem Mikroskop zählst du in einer Hautzelle 46 Chromosomen, in einer reifen Eizelle oder einem Spermium aber nur 23. Wie schafft es eine Zelle, ihre Chromosomenzahl genau zu halbieren?
Der Fachbegriff diploid bedeutet: Die Zelle hat zwei Chromosomensätze, einen von der Mutter und einen von dem Vater. Die Chromosomen eines solchen Paares nennt man homologe Chromosomen. Sie tragen die Gene für die gleichen Merkmale, aber evtl. unterschiedliche Allele. Haploid bedeutet: Die Zelle hat nur einen Chromosomensatz, also von jedem Paar nur ein Chromosom.
Beim Menschen gilt: Körperzellen sind diploid ($2n = 46$), Keimzellen sind haploid ($n = 23$). Die Meiose findet in den Keimdrüsen statt. Beim Mann entstehen in den Hoden die Spermien, bei der Frau in den Eierstöcken die Eizellen.
Üben★☆☆Nicht begonnen
Erkläre, was die Meiose ist und in welchen Organen des menschlichen Körpers sie stattfindet. Gib an, welche Zellen sie beim Mann und bei der Frau hervorbringt.
Erkläre, was die Meiose ist und in welchen Organen des menschlichen Körpers sie stattfindet. Gib an, welche Zellen sie beim Mann und bei der Frau hervorbringt.
Betrachte das Schema der Meiose, in dem sich eine Ausgangszelle mit vier Chromosomen ($2n = 4$) zweimal hintereinander teilt. Gib anhand des Schemas an, wie viele…
Betrachte das Schema der Meiose, in dem sich eine Ausgangszelle mit vier Chromosomen ($2n = 4$) zweimal hintereinander teilt. Gib anhand des Schemas an, wie viele Zellteilungen die Meiose umfasst, wie viele Tochterzellen aus der Ausgangszelle entstehen und wie viele Chromosomen jede im Vergleich zu ihr hat.
Geschwister sehen sich ähnlich, sind aber nicht gleich. Ein Grund liegt in der Meiose.
Die zufällige Verteilung kannst du berechnen: Bei $n$ Chromosomenpaaren gibt es $2^n$ mögliche Kombinationen. Beim Menschen mit $n = 23$ sind das $2^{23} = 8\,388\,608$ verschiedene Keimzelltypen, allein durch die Verteilung der Chromosomen.
Üben★★☆Nicht begonnen
Während der Prophase I der Meiose tauschen homologe Chromosomen Abschnitte in einem Vorgang aus, der Crossing-over heißt. Erkläre, worin er besteht und welche Folge er…
Während der Prophase I der Meiose tauschen homologe Chromosomen Abschnitte in einem Vorgang aus, der Crossing-over heißt. Erkläre, worin er besteht und welche Folge er für die genetische Variabilität der Keimzellen hat.
Bei einer Art mit $2n = 16$ Chromosomen werden zwei Individuen untersucht, die für zwei verschiedene Merkmale heterozygot sind ($AaBb$): Beim Individuum 1 liegen das Gen…
Bei einer Art mit $2n = 16$ Chromosomen werden zwei Individuen untersucht, die für zwei verschiedene Merkmale heterozygot sind ($AaBb$):
Beim Individuum 1 liegen das Gen $A$ und das Gen $B$ auf verschiedenen homologen Chromosomenpaaren.
Beim Individuum 2 liegen beide Gene auf demselben homologen Chromosomenpaar (gekoppelte Gene), mit den Allelen $AB$ auf einem Chromosom und $ab$ auf dem homologen.
a) Leite ab, wie viele genetisch verschiedene Keimzelltypen für diese beiden Merkmale das Individuum 1 bilden kann und in welchen relativen Anteilen.
b) Wenn beim Individuum 2 in der Prophase I kein Crossing-over stattfindet, sage voraus, welche Keimzelltypen es bilden wird, und vergleiche mit Individuum 1.
c) Begründe, welches Ereignis der Meiose es dem Individuum 2 ermöglicht, rekombinante Keimzellen ($Ab$ und $aB$) zu bilden, und erkläre, warum die Wahrscheinlichkeit ihres Auftretens vom physischen Abstand zwischen beiden Genen abhängt.
Auch die Mitose beginnt mit einer Verdopplung der DNA. Danach unterscheiden sich beide Teilungen aber deutlich.
Mitose
Meiose
Ort (Mensch)
fast alle Körperzellen
Hoden, Eierstöcke
Zahl der Teilungen
1
2
Zahl der Tochterzellen
2
4
Chromosomenzahl
$2n \to 2n$
$2n \to n$
Tochterzellen
genetisch identisch
genetisch verschieden
Funktion
Wachstum, Zellersatz, Wundheilung
Bildung von Keimzellen
Üben★★☆Nicht begonnen
Nenne zwei grundlegende Unterschiede zwischen Mitose und Meiose: einen bezogen auf die Anzahl der Teilungen und der entstehenden Zellen und einen bezogen auf die…
Nenne zwei grundlegende Unterschiede zwischen Mitose und Meiose: einen bezogen auf die Anzahl der Teilungen und der entstehenden Zellen und einen bezogen auf die Chromosomenausstattung der Tochterzellen.
Erkläre den Unterschied zwischen einer haploiden und einer diploiden Zelle und gib an, wie viele Chromosomen eine diploide menschliche Zelle und wie viele eine…
Erkläre den Unterschied zwischen einer haploiden und einer diploiden Zelle und gib an, wie viele Chromosomen eine diploide menschliche Zelle und wie viele eine menschliche Keimzelle hat.
Warum müssen Keimzellen unbedingt haploid sein? Begründe, was mit der Chromosomenzahl einer Art von Generation zu Generation geschehen würde, wenn die Keimzellen diploid…
Warum müssen Keimzellen unbedingt haploid sein? Begründe, was mit der Chromosomenzahl einer Art von Generation zu Generation geschehen würde, wenn die Keimzellen diploid wären.
In einer Amphibienpopulation mit $2n = 28$ Chromosomen wird ein Weibchen entdeckt, dessen Eizellen wegen eines Fehlers bei der Zytokinese der Meiose I die…
In einer Amphibienpopulation mit $2n = 28$ Chromosomen wird ein Weibchen entdeckt, dessen Eizellen wegen eines Fehlers bei der Zytokinese der Meiose I die Chromosomenzahl nicht reduzieren, sodass lebensfähige diploide Eizellen mit 28 Chromosomen entstehen.
a) Wenn eine dieser abweichenden Eizellen von einem normalen Spermium der Art befruchtet wird, berechne die Chromosomenausstattung der entstehenden Zygote und gib an, welchen genetischen Fachbegriff diese Veränderung der Chromosomenzahl trägt.
b) Obwohl das entstandene Individuum lebensfähig ist, ist es meist völlig steril, wenn es versucht, Meiose zur Bildung von Keimzellen durchzuführen. Begründe, warum eine ungerade Chromosomenausstattung (triploid) eine ordnungsgemäße Meiose verhindert.
c) Argumentiere anhand dieses Falls, warum die Reduktion der Chromosomenzahl in der Meiose und die anschließende Befruchtung nicht nur ein Mechanismus der Fortpflanzung sind, sondern eine wesentliche Schranke für die Stabilität von Arten mit geschlechtlicher Fortpflanzung.
Das Karyogramm eines Neugeborenen mit Down-Syndrom zeigt 47 statt 46 Chromosomen, weil das Chromosom 21 dreifach vorliegt. Wo bei der Bildung der Keimzellen ging etwas schief?
Üben★★★Nicht begonnen
Der Karyotyp eines Neugeborenen wird untersucht und eine Trisomie im Paar 21 ($47, XX, +21$) festgestellt. Um den Ursprung des Fehlers herauszufinden, wird ein…
Der Karyotyp eines Neugeborenen wird untersucht und eine Trisomie im Paar 21 ($47, XX, +21$) festgestellt. Um den Ursprung des Fehlers herauszufinden, wird ein genetischer Marker auf Chromosom 21 mit drei möglichen Allelen (1, 2 und 3) untersucht:
Die Mutter ist heterozygot und hat die Allele 1 und 2.
Der Vater ist homozygot und hat ausschließlich das Allel 3.
Das Baby hat alle drei Allele gleichzeitig: 1, 2 und 3.
a) Bestimme begründet, bei welchem der beiden Elternteile die meiotische Nichttrennung (Nondisjunction) stattgefunden hat.
b) Leite begründet ab, ob der Fehler in der Anaphase I oder in der Anaphase II der Meiose auftrat, und berücksichtige dabei den Unterschied zwischen der Trennung homologer Chromosomen und der Trennung von Schwesterchromatiden.
c) Wenn die Nichttrennung in der Anaphase II beim selben Elternteil stattgefunden hätte, sage voraus, welche mütterlichen Allelkombinationen beim Baby statt der gleichzeitigen Allele 1 und 2 hätten auftreten können.
Zurück zum Anfang: Die Chromosomenzahl wird nicht immer weiter verdoppelt, weil die Meiose die Zahl in den Keimzellen halbiert und die Befruchtung den diploiden Satz wiederherstellt.
Auf einen Blick
Los geht's! 3 Aufgaben der Stufe mittel in diesem Abschnitt