Verfolge, wie aus einer diploiden Zelle haploide Produkte entstehen und warum sexuelle Fortpflanzung neue genetische Kombinationen ermöglicht.
Drei kurze Aufgaben helfen dir, deinen Startpunkt zu finden. Wenn du unsicher bist, wähle „Weiß ich noch nicht“.
Entscheide ohne Nachschlagen. Pro Aufgabe passt genau eine Antwort.
Bei der Befruchtung vereinigen sich die Chromosomensätze von Ei- und Samenzelle. Hätten beide bereits einen doppelten Satz, würde sich die Chromosomenzahl in jeder Generation erneut verdoppeln. Die Meiose reduziert deshalb den Chromosomensatz bei der Bildung der Keimzellen.
Diploid (2n) bedeutet zwei Sätze, haploid (n) einen Satz. Beim Menschen enthalten typische Körperzellen 46 Chromosomen, reife Keimzellen normalerweise 23. Bei der Befruchtung entsteht wieder eine diploide Zygote.
Zwei entsprechende Chromosomen eines diploiden Satzes. Sie tragen im Allgemeinen dieselben Gene an entsprechenden Orten, können aber unterschiedliche Varianten, die Allele, besitzen. Ein Vertreter stammt von jedem Elternteil.
Die durch DNA-Verdopplung entstandenen Kopien eines Chromosoms. Sie sind zunächst weitgehend gleich. Nach Crossing-over können sie sich in bestimmten Abschnitten unterscheiden.
Die Geschlechtschromosomen X und Y sind ein Sonderfall: Sie stimmen nur in begrenzten Bereichen überein. Unser übersichtliches Modell verwendet deshalb zwei Paare gleichartiger homologer Chromosomen und keine X/Y-Sonderdarstellung.
2n = 4: zwei homologe Paare. Die DNA ist bereits verdoppelt; jedes Chromosom hat zwei Schwesterchromatiden.
↓ Meiose I: homologe Partner trennen
Je n = 2: ein langes und ein kurzes Chromosom. Die Schwesterchromatiden sind noch verbunden.
↓ Meiose II: Schwesterchromatiden trennen
Je n = 2: zwei Ein-Chromatid-Chromosomen. Zwischen den Teilungen wird die DNA nicht erneut kopiert.
Blau und Rosa zeigen die elterliche Herkunft. Vereinfachtes Tierzellmodell ohne Crossing-over.
Wähle die Station. Zähle jeweils lange und kurze Chromosomen und unterscheide homologe Partner von Schwesterchromatiden.
Ausgangszelle nach der S-Phase
2n = 4 · vier Zwei-Chromatid-Chromosomen
Reduziertes Tierzellmodell; Crossing-over hier nicht eingezeichnet.
Die diploide Ausgangszelle besitzt im Modell zwei homologe Paare. Jedes Chromosom besteht aus zwei Schwesterchromatiden. Es gibt vier Chromosomen und acht Chromatiden. Die S-Phase liegt vor der Meiose I.
Je zwei homologe Chromosomen lagern sich eng zusammen. Weil jedes verdoppelt ist, enthält ein solches Paar vier Chromatiden. Zwischen Nichtschwesterchromatiden kann Crossing-over stattfinden.
Homologe Paare liegen in der Äquatorialebene. Die Ausrichtung eines Paares gegenüber den Polen ist weitgehend unabhängig von der Ausrichtung anderer Paare.
Je ein homologes Chromosom gelangt zu jedem Pol. Die Schwesterchromatiden bleiben am Centromerbereich verbunden.
Die entstehenden Zellen enthalten einen haploiden Satz. Die Chromosomen bestehen aber weiterhin aus zwei Chromatiden. Haploid bedeutet nicht automatisch Ein-Chromatid-Chromosomen.
Crossing-over: In der Prophase I tauschen Nichtschwesterchromatiden homologer Chromosomen entsprechende DNA-Abschnitte aus. Dadurch können neue Kombinationen elterlicher Allele innerhalb eines Chromosoms entstehen. Es werden nicht wahllos Stücke zwischen beliebigen Chromosomen ausgetauscht.
Zufällige Verteilung: Schon ohne Crossing-over lassen sich die homologen Chromosomen unterschiedlich kombinieren. Bei zwei Paaren ergeben sich über viele Meiosen 2² = 4 mögliche Kombinationen elterlicher Chromosomen in den Keimzellen. Bei 23 Paaren wären es 2²³ = 8 388 608 – Crossing-over und zufällige Befruchtung vergrößern die Vielfalt zusätzlich.
Wechsle die Orientierung des kurzen Paares. Das Modell zeigt zwei mögliche Verteilungen ohne Crossing-over. Es entstehen nicht bei jeder einzelnen Meiose automatisch alle vier möglichen Kombinationen.
Ergebnis: vier haploide Zellen
Je Zelle: n = 2 · zwei Ein-Chromatid-Chromosomen
Reduziertes Tierzellmodell; Crossing-over hier nicht eingezeichnet.
Die Produkte enthalten entweder zwei blaue oder zwei rosa Chromosomen. Jeweils zwei Produkte sind in diesem vereinfachten Modell gleich.
Zwischen Meiose I und II findet keine erneute S-Phase statt. In der zweiten Teilung ordnen sich die Chromosomen einzeln an; anschließend werden Schwesterchromatiden getrennt. Neue Kerne und die Teilung des Zellplasmas führen schließlich zu haploiden Produkten.
Bei der Spermienbildung entstehen aus einer geeigneten Ausgangszelle vier haploide Zellen, die weiter zu Spermien reifen. Bei der menschlichen Eizellbildung verläuft die Verteilung des Zellplasmas ungleich: Eine große Eizelle erhält den größten Anteil, kleinere Polkörperchen entstehen. Die zweite meiotische Teilung der menschlichen Eizelle wird normalerweise erst durch Befruchtung abgeschlossen.
| Zeitpunkt | Chromosomen je Zelle | Chromatiden je Zelle | Satz |
|---|---|---|---|
| Vor S-Phase | 46 | 46 | diploid |
| Nach S-Phase, vor Meiose I | 46 | 92 | diploid |
| Nach Meiose I | 23 | 46 | haploid |
| Nach Meiose II | 23 | 23 | haploid |
| Mitose | Meiose | |
|---|---|---|
| Aufgabe | Chromosomensatz erhalten, etwa für Wachstum und Zellerneuerung. | Chromosomensatz halbieren und Erbinformation neu kombinieren. |
| Kernteilungen nach einer DNA-Verdopplung | Eine | Zwei |
| Was trennt sich zuerst? | Schwesterchromatiden | Homologe Chromosomen |
| Ergebnis im einfachen Modell | Zwei genetisch weitgehend gleiche Kerne/Zellen. | Vier haploide Produkte; Verteilung des Zellplasmas kann ungleich sein. |
| Paarung homologer Chromosomen und Crossing-over | Kein regulärer Bestandteil der Mitose. | Typisch für die Prophase I. |
Bei der Befruchtung werden zwei haploide Sätze zusammengeführt. Die Zygote entwickelt sich durch weitere mitotische Teilungen. Meiose und Befruchtung ergänzen sich: Die Chromosomenzahl bleibt über Generationen erhalten, die Kombination der Erbinformation variiert.
Bleiben homologe Chromosomen in Meiose I oder Schwesterchromatiden in Meiose II zusammen, können Keimzellen zu viele oder zu wenige Chromosomen enthalten. Diese Fehlverteilung heißt Nondisjunction. Nach Befruchtung können daraus Zellen mit abweichender Chromosomenzahl entstehen. Das ist ein anderer Vorgang als das reguläre Crossing-over.
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Ein einfacher Chromosomensatz
Haploid beschreibt die Zahl der Sätze, nicht die absolute Chromosomenzahl und nicht die Zahl der Chromatiden.
Homologe Chromosomen
Die homologen Partner gelangen zu verschiedenen Polen; Schwesterchromatiden bleiben zunächst verbunden.
Schwesterchromatiden
Die zweite meiotische Teilung verteilt die Schwesterchromatiden auf die entstehenden Produkte.
Einmal vor Meiose I
Zwischen Meiose I und Meiose II liegt keine erneute S-Phase.
Nichtschwesterchromatiden homologer Chromosomen
In der Prophase I können entsprechende DNA-Abschnitte homologer Partner ausgetauscht werden.
Einen diploiden Chromosomensatz
Ei- und Samenzelle bringen jeweils einen haploiden Satz ein; daraus entsteht die diploide Zygote.
3 Chromosomen mit insgesamt 6 Chromatiden
Der Satz ist bereits halbiert, die Chromosomen bestehen aber noch aus je zwei Schwesterchromatiden.
3 Ein-Chromatid-Chromosomen
Nach beiden Teilungen liegt ein haploider Satz aus drei Chromosomen mit jeweils einer Chromatide vor.
Jeder Chromosomentyp ist nur noch einmal vertreten
Der Chromosomensatz richtet sich nach homologen Vertretern, nicht nach dem Kopierzustand jedes Chromosoms.
23 Chromosomen und 46 Chromatiden je Zelle
Die erste Teilung trennt die homologen Partner. Die Schwesterchromatiden werden erst in Meiose II getrennt.
8
Jedes der drei Paare kann einen von zwei Vertretern beitragen: 2³ = 8 Kombinationen.
Mitotische Zellteilungen
Das Wachstum benötigt Zellen mit erhaltenem Chromosomensatz. Meiose dient im menschlichen Lebenszyklus der Keimzellbildung.
Nein, die Zahl beschreibt mögliche Kombinationen über viele Meiosen
Eine einzelne Meiose liefert im Grundmodell vier Produkte. Die Kombinationszahl beschreibt den Raum möglicher Verteilungen.
Nichtschwesterchromatiden haben entsprechende DNA-Abschnitte ausgetauscht
Die Rekombination kann einzelne Schwesterchromatiden verändern und neue Allelkombinationen erzeugen.
Das Zellplasma wird ungleich verteilt; eine große Eizelle und Polkörperchen entstehen
Die chromosomale Reduktion ist mit ungleicher Cytokinese verbunden. Das symmetrische Vier-Zellen-Modell ist hierfür vereinfacht.
Produkte können zu viele oder zu wenige Chromosomen enthalten
Diese Fehlverteilung heißt Nondisjunction und ist von regulärer Rekombination zu unterscheiden.
Zwei diploide Sätze würden zu einem vierfachen Satz vereinigt
Die Kombination von Meiose und Befruchtung hält die Zahl der Sätze über Generationen stabil.
Meiose I trennt homologe Partner; Mitose trennt Schwesterchromatiden
Die unterschiedliche Verteilung erklärt die Halbierung des Satzes bei Meiose I und seine Erhaltung bei Mitose.
Bearbeite drei weitere Aufgaben ohne Nachschlagen. Nutze die Rückmeldung, um gezielt weiterzulernen.
Entscheide ohne Nachschlagen. Pro Aufgabe passt genau eine Antwort.
Die Aufgaben sind unterschiedlich. Die Ergebnisse geben dir eine kurze Orientierung zu deinem Lernstand.
Löse zunächst ohne Hilfe. Die Tipps führen zum Ansatz; die Lösungen zeigen, welche Fachbegriffe und Begründungen dazugehören.
Welche Aussage beschreibt Meiose I?
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Fachliche Orientierung: LehrplanPLUS · Biologie 9, Genetik. Umfang je nach Schulart und Bundesland unterschiedlich. Vertiefung: OpenStax · Biology 2e. Eigene beschriftete Lehrabbildungen; vereinfachte Zell- und Chromosomenmodelle.
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