Die Meiose ist ein Vorgang, bei dem aus dem diploiden (doppelten) Chromosomensatz von Urkeimzellen ein haploider (einfacher) Chromosomensatz wird. Damit stellt die Meiose eine wichtige Voraussetzung für die geschlechtliche Fortpflanzung dar, bei der männliche und weibliche Gameten miteinander verschmelzen.
Als Gameten bezeichnet man die Geschlechtszellen eines Lebewesens. Bei Menschen sind dies die Samen- und Eizellen.
Meiose einfach erklärt – Funktion
In der Meiose entstehen die Keimzellen, die bei der Befruchtung während der geschlechtlichen Fortpflanzung miteinander verschmelzen. Die dabei gebildete befruchtete Eizelle wird als Zygote bezeichnet. Sie hat einen diploiden Chromosomensatz, besitzt also 44 Autosomen und 2 Gonosomen.
Hätten die beiden miteinander verschmelzenden Keimzellen jeweils einen diploiden Chromosomensatz, besäße die Zygote einen vierfachen. Um das zu verhindern, muss die Meiose erfolgen.
Liegt der Chromosomensatz einer Zelle mehr als doppelt vor, spricht man von Polyploidie. Tiere mit einem polyploiden Chromosomensatz sind in der Regel nicht lebensfähig. Bei Pflanzen werden teilweise jedoch gezielt Individuen mit einem mehrfachen Chromosomensatz gezüchtet, um den Ertrag zu steigern.
Die Meiose spielt eine zentrale Rolle für die genetische Vielfalt. Sie verteilt die mütterlichen und väterlichen Chromosomen per Zufallsprinzip auf die entstehenden Keimzellen.
Dadurch wird das genetische Material in verschiedenen Ausführungen rekombiniert – es entstehen Keimzellen, die verschiedene Merkmale vererben.
Die genetische Rekombination bei der Meiose ist ein wichtiger Faktor für die Evolution. Zum einen wird die genetische Vielfalt erhöht, zum anderen können neue Merkmale entstehen. Dadurch kann sich eine Art beispielsweise besser an das Leben in einer bestimmten Umgebung anpassen.
Meiose Phasen
Die Meiose findet sowohl bei männlichen als auch weiblichen Organismen in den Keimdrüsen statt. Das betrifft die männlichen und weiblichen Urkeimzellen, die einen diploiden Chromosomensatz aus Zweichromatid-Chromosomen besitzen.
Bei Frauen läuft die Meiose in mehreren Phasen mit längeren Pausen ab. Die erste Phase erfolgt bis zum zweiten Lebensjahr und pausiert in der Prophase der 1. Reifeteilung, über die du im folgenden Abschnitt noch mehr erfahren wirst. Mit dem Eintritt des Eisprungs setzt sich die Entwicklung der Geschlechtszelle fort. Erst nach der Befruchtung durch ein Spermium wird der gesamte Vorgang abgeschlossen.
Der Entwicklungsprozess der Eizelle wird als Oogenese bezeichnet.
Bei Männern dagegen findet die Meiose ab der Geschlechtsreife konstant statt. Sie produzieren ein Leben lang Spermien und sind dadurch bis ans Lebensende zeugungsfähig.
Der Prozess, bei dem Spermien gebildet werden, heißt Spermatogenese.
Die Meiose besteht aus zwei Schritten: Reduktionsteilung (1. Reifeteilung) und Äquationsteilung (2. Reifeteilung). In der folgenden Abbildung findest Du eine Übersicht über die einzelnen Phasen der Meiose. Schritt 1 bis 4 sind dabei der Reduktionsteilung, Schritt 5 bis 8 der Äquationsteilung zuzuordnen.
Meiose 1: Reduktionsteilung (1. Reifeteilung)
Die Reduktionsteilung beschreibt die erste Phase der Meiose. Hier erfolgt die Trennung der homologen Chromosomen, also der gleichartigen Chromosomenpaare, die sich in einem diploiden Chromosomensatz befinden.
Die erste Reifeteilung wird in vier Phasen unterteilt:
Meiose – Prophase I
Das genetische Material kondensiert zu Chromosomen. Die entstandenen homologen Zweichromatid-Chromosomen lagern sich parallel aneinander. Dies wird als Chromosomenpaarung bezeichnet. Jedes Paar stellt vier parallele Stränge – Tetraden genannt – dar.
In der Genetik bezeichnet der Begriff Kondensation die Verdichtung der DNA zu einer kompakten Struktur.
Danach kommt es zum sogenannten Crossing-Over.
Beim Crossing-Over werden Chromatidenstücke, also genetische Information, zwischen den Chromosomen homologer Paare ausgetauscht. Das erweitert die Möglichkeiten der Rekombination des genetischen Materials.
In der folgenden Abbildung ist dieses Konzept visualisiert:
Abbildung 2: Crossing-Over
Zuletzt löst sich die Kernmembran der Zelle auf und der Spindelapparat entsteht. Dieser spielt in der folgenden Phase der Meiose eine zentrale Rolle.
In manchen Texten werden die Entstehung des Spindelapparates und die Auflösung des Zellkerns als eine weitere Phase der Meiose beschrieben: die Prometaphase.
Meiose – Metaphase I
Die homologen Chromosomenpaare lagern sich an der Äquatorialebene an. Je ein Chromosom eines Paares wird über eine Spindelfaser mit einem der Spindelpole verbunden. So werden mütterliche und väterliche Chromosomen zufällig verteilt, was die genetische Rekombination ermöglicht.
Meiose – Anaphase I
Die homologen Chromosomenpaare werden getrennt. Jeweils ein Chromosom pro Paar wandert zu den jeweiligen Spindelpolen. Mütterliche und väterliche Chromosomen werden somit zufällig auf die entstehenden Tochterzellen verteilt. Damit wurde das Erbgut der Zelle halbiert.
Meiose – Telophase I
Die Zelle teilt sich in zwei Tochterzellen mit je 23 Zwei-Chromatid-Chromosomen. Außerdem entspiralisiert sich das Erbgut in beiden Zellen.
Meiose 2: Äquationsteilung (2. Reifeteilung)
Die zweite Reifeteilung findet nach dem Prinzip der Mitose statt. Über Pro-, Meta-, Ana- und Telophase II entstehen Keimzellen, die Einchromatid-Chromosomen enthalten.
Meiose – Prophase II
In der Prophase II kondensiert das entspiralisierte Erbgut wieder zu 23 Zwei-Chromatid-Chromosomen. Zudem löst sich die Kernmembran erneut auf. Schließlich entsteht der Spindelapparat.
Meiose – Metaphase II
In der Metaphase II ordnen sich die Zwei-Chromatid-Chromosomen in der Äquatorialebene an. Die Spindelfasern heften sich an die Centromere der Chromosomen.
Meiose – Anaphase II
In der Anaphase II teilen sich die Chromosomen am Centromer in je zwei Ein-Chromatid-Chromosomen, die dann zu den jeweils gegensätzlichen Polen wandern.
Hierin liegt der zentrale Unterschied zwischen den beiden Phasen der Meiose: In der Anaphase I werden ganze Chromosomen in Richtung der Spindelpole gezogen.
Meiose – Telophase II
In der Telophase II entstehen schließlich vier haploide Zellen mit Einchromatid-Chromosomen. Der Zellkern wird neu ausgebildet, die DNA entspiralisiert sich.
Das Ergebnis der Meiose ist je nach Geschlecht unterschiedlich:
- Männliches Geschlecht: Bei tierischen Organismen entstehen aus einer diploiden Ursamenzelle vier haploide Spermien. Bei höheren Pflanzen entwickeln sich stattdessen Pollenzellen.
- Weibliches Geschlecht: Aus einer diploiden Ureizelle bildet sich nur eine Eizelle. Sie ist Plasma-reich und befruchtungsfähig. Die anderen drei Zellen sind Plasma-arm und verkümmern als sogenannte Pol- oder Richtungskörperchen.
Meiose und Mitose Vergleich
Sowohl Meiose als auch Mitose sind Vorgänge der Zellteilung. Ihr Ziel ist die Vervielfältigung von Erbmaterial und Zellen. Dennoch unterscheiden sie sich in einigen Punkten. Die Tabelle gibt Dir eine Übersicht.
| Meiose | Mitose |
| Ziele | - Bildung von Gameten
- Genetische Rekombination➝ Genetische Vielfalt
| Vermehrung von Körperzellen für Regeneration und Wachstum |
| Ergebnis | Vier erbungleiche haploide Zellen mit 23 Chromosomen | Zwei erbgleiche diploide Zellen mit 46 Chromosomen |
| Ort | Keimdrüse (Eierstöcke und Hoden) | Körperzellen |
| Ablauf | Ablauf in zwei Schritten:- 1. ReifeteilungPro-, Meta-, Ana- und Telophase I
- 2. Reifeteilung/ÄquationsteilungPro-, Meta-, Ana- und Telophase II
| Ablauf in einem Schritt:Pro-, Meta-, Ana- und Telophase |
Meiose – Das Wichtigste
- Die Meiose ist die Voraussetzung für die Befruchtung, da der diploide Chromosomensatz reduziert wird und dadurch haploide Keimzellen entstehen.
- Bei der Befruchtung verschmelzen die haploiden Keimzellen zu einer Zygote mit diploidem Chromosomensatz.
- Durch die Meiose werden mütterliche und väterliche Chromosomen zufällig verteilt.
- Der Vorgang ermöglicht eine Neukombination des genetischen Materials, etwa durch Crossing-Over.
- Sie besteht aus der Reduktionsteilung (1. Reifeteilung) und der Äquationsteilung (2. Reifeteilung).
- Diese beiden Schritte wiederum bestehen jeweils aus Pro-, Meta-, Ana- und Prophase.
- Die Äquationsteilung findet nach dem Prinzip der Mitose statt.
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