Meiose: Definition, Phasen und Bedeutung der Reduktionsteilung
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Meiose: Definition und Ablauf der Reduktionsteilung
Was ist Meiose?
Die Meiose ist eine spezielle Art der Zellteilung, die bei Organismen mit geschlechtlicher Fortpflanzung stattfindet. Ihr Hauptzweck ist die Bildung von Keimzellen (Gameten), die einen halben Chromosomensatz (haploid) im Vergleich zu normalen Körperzellen aufweisen.
Die Meiose besteht aus zwei aufeinanderfolgenden Teilungen (Meiose I und Meiose II). Aus einer diploiden Stammzelle entstehen vier haploide Tochterzellen, die genetisch voneinander und von der Mutterzelle verschieden sind. Diese genetische Vielfalt entsteht durch den Informationsaustausch zwischen homologen Chromosomen.
Die Meiose findet in den Fortpflanzungsorganen (Gonaden) statt: bei Tieren in Eierstöcken und Hoden, bei Pflanzen in Eierstöcken und Staubbeuteln.
Meiose I: Die Reduktionsteilung
Prophase I
Die Prophase I ähnelt in einigen Schritten der Mitose. Der entscheidende Unterschied besteht darin, dass sich die gepaarten homologen Chromosomen vollständig verdichten und eng aneinanderlagern (Synapsis). Anschließend tauschen sie genetische Informationen aus (Crossing-over), wobei Fragmente von einem Chromosom auf das andere übertragen werden. Die Überkreuzungsstellen werden Chiasmata genannt. Die Anzahl und Lage der Chiasmata variiert bei jeder Meiose.
Metaphase I
Die homologen Chromosomenpaare bleiben zusammen und ordnen sich in der Äquatorialebene an. Sie binden sich über ihre Zentromere an die Spindelfasern, wobei jeweils ein Chromosom eines Paares zu einem Pol ausgerichtet ist.
Anaphase I
Die Spindelfasern verkürzen sich und ziehen die ganzen homologen Chromosomen (bestehend aus zwei Chromatiden) zu den gegenüberliegenden Zellpolen. Im Gegensatz zur Mitose trennen sich hier nicht die Chromatiden, sondern die homologen Chromosomenpaare. Jeder Pol erhält einen haploiden Satz an Chromosomen.
Telophase I
Die Chromosomen entspiralisieren sich oft nur teilweise. Die Kernmembran bildet sich möglicherweise nur unvollständig oder gar nicht neu. Auch der Nucleolus und der Golgi-Apparat bilden sich nicht immer sofort wieder, da die Zelle unmittelbar in die zweite meiotische Teilung eintritt. Die Zytokinese (Teilung des Zytoplasmas) findet statt, wodurch zwei haploide Tochterzellen entstehen.
Meiose II: Die Äquationsteilung
Die Meiose II verläuft ähnlich wie eine normale Mitose, jedoch mit haploidem Chromosomensatz. Ziel ist die Trennung der Schwesterchromatiden.
Prophase II
Die zweite Reifeteilung beginnt. Falls sich in Telophase I eine Kernmembran gebildet hatte, löst sie sich wieder auf. Die Zentriolenpaare trennen sich und wandern zu den Polen, und die Chromosomen verdichten sich erneut.
Metaphase II
Die Chromosomen ordnen sich einzeln in der Äquatorialebene an. Die Spindelfasern binden am Zentromer jedes Chromosoms.
Anaphase II
Das Zentromer jedes Chromosoms teilt sich. Die Schwesterchromatiden trennen sich und werden nun als eigenständige Chromosomen zu den gegenüberliegenden Polen der Zelle gezogen.
Telophase II
Die Chromosomen erreichen die Pole und beginnen, sich zu Chromatin zu entspiralisieren. Die Kernmembran und der Nucleolus bilden sich neu. Es folgt die Zytokinese, bei der sich jede Zelle teilt.
Ergebnis der Meiose
Am Ende der Meiose sind insgesamt vier haploide Tochterzellen entstanden. Diese Zellen sind genetisch voneinander und von der ursprünglichen Mutterzelle verschieden, was die genetische Vielfalt fördert.