Zellteilung (Mitose & Meiose) und Grundlagen der Genetik
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Zellteilung: Mitose (Kernteilung)
Die Mitose ist eine Form der Zellteilung, bei der der Zellkern geteilt wird. Sie dient der Vermehrung identischer Zellen.
Begriffe der Mitose
- Mitose: Die eigentliche Teilung des Zellkerns.
- Cytokinese: Die Teilung des Zytoplasmas, die auf die Kernteilung folgt.
- Bei tierischen Zellen: Einschnürung (Kontraktiler Ring).
- Bei Pflanzenzellen: Bildung des Phragmoplasten.
- DNA-Verdopplung: Findet in der Interphase statt, bevor die Mitose beginnt.
Phasen der Mitose
Prophase
Die Chromosomen kondensieren und werden sichtbar. Die Kernmembran löst sich allmählich auf, und die Chromosomen verteilen sich im Zellplasma.
Metaphase
Die Chromosomen sind maximal verdichtet, kürzer und dicker. Sie ordnen sich in der Äquatorialebene der Zelle an.
Anaphase
Das Zentromer jedes Chromosoms spaltet sich, und die Chromatiden trennen sich. Die nun einzelnen Chromatiden (Tochterchromosomen) bewegen sich von der Äquatorialebene weg zu den entgegengesetzten Polen der Zelle.
Telophase
An den Polen bildet sich eine neue Kernmembran, wodurch der Kern in zwei Teile geteilt wird.
Cytokinese
Die eigentliche Zellteilung, die zur Bildung von zwei Tochterzellen führt.
Meiose (Reduktionsteilung)
Im Gegensatz zur Mitose entstehen bei der Meiose Tochterzellen, die nur die Hälfte der Chromosomenanzahl der Mutterzelle besitzen. Die Meiose ist entscheidend für die sexuelle Fortpflanzung.
Phasen der Meiose
Die Meiose besteht aus zwei aufeinanderfolgenden Teilungen (Meiose I und Meiose II):
Meiose I (Reduktionsteilung)
- Prophase I
- Metaphase I
- Anaphase I
- Telophase I und Zytokinese I
Meiose II (Äquationsteilung)
- Prophase II
- Metaphase II
- Anaphase II
- Telophase II und Zytokinese II
Grundlagen der Genetik
- Gen:
- Ein Abschnitt auf einem Chromosom, der die Information für ein bestimmtes Merkmal trägt.
- Genom:
- Die Gesamtheit aller Gene eines Individuums oder einer Art.
- Karyotyp:
- Die Gesamtheit der Chromosomen in einer Zelle, oft dargestellt als geordnete Anordnung.
Stammzellen und ihre Potenzen
Stammzellen sind Zellen, die die Fähigkeit besitzen, sich zu vermehren und neue, spezialisierte Zelltypen zu bilden.
Potenzial von Stammzellen
- Totipotent: Kann alle Gewebe und einen vollständigen Organismus generieren.
- Pluripotent: Kann fast alle Gewebe generieren (aber keinen vollständigen Organismus).
- Multipotent: Kann nur eine begrenzte Anzahl von Zelltypen (eine einzige Gewebeart) generieren.
Das AB0-Blutgruppensystem
| Phänotyp (Blutgruppe) | Antigene auf Erythrozyten | Antikörper im Plasma | Genotypen |
|---|---|---|---|
| 0 | Keine (-) | Anti-A und Anti-B | 00 |
| A | A | Anti-B | AA oder A0 |
| B | B | Anti-A | BB oder B0 |
| AB | A und B | Keine (---) | AB |
Mendelsche Vererbungsregeln
1. Mendelsche Regel: Uniformitätsregel
Kreuzt man zwei Individuen einer Art, die sich in einem Merkmal unterscheiden, für das sie reinerbig (homozygot) sind, so sind alle Nachkommen der ersten Filialgeneration (F1) in Bezug auf dieses Merkmal untereinander gleich (uniform).
Die Individuen der F1-Generation sind heterozygot (Hybrid-Allele), da ihre Gene Informationen von beiden reinerbigen Elternteilen tragen: das dominante Allel, das sich manifestiert, und das rezessive Allel, das nicht in Erscheinung tritt.
2. Mendelsche Regel: Spaltungsregel
Kreuzt man die heterozygoten Individuen der F1-Generation untereinander, so spalten sich die Merkmale in der zweiten Filialgeneration (F2) in einem bestimmten Zahlenverhältnis auf (z. B. 3:1 bei dominant-rezessivem Erbgang).
Beispiel: Mendel kreuzte Pflanzen aus den Samen der F1-Generation. Obwohl das Allel für die grüne Färbung der Samen in der F1-Generation verschwunden war, trat es in der F2-Generation wieder in Erscheinung.
3. Mendelsche Regel: Unabhängigkeitsregel
Kreuzt man Individuen, die sich in zwei oder mehr Merkmalen unterscheiden, für die sie reinerbig sind, so werden die einzelnen Allele unabhängig voneinander vererbt und können sich neu kombinieren.
Mendel kreuzte Erbsen, die gelb und glatt (homozygot) waren, mit Erbsen, die grün und rau (homozygot) waren. Die Samen der F1-Kreuzung waren alle gelb und glatt (dihybrid), was die 1. Regel für beide Merkmale erfüllte.
Bei der Kreuzung dieser F1-Pflanzen untereinander (F1 x F1) traten in der F2-Generation neue Kombinationen auf (z. B. gelb und rau, grün und glatt), die weder in der Parentalgeneration (P) noch in der F1-Generation vorhanden waren. Dies beweist, dass die Allele verschiedener Gene unabhängig voneinander übertragen werden.