Meiose Phasen und Ablauf

Viele Menschen werden von Meiosephasen oder den “meiose phasen” gehört haben, der Prozess der Meiose ist für alle sexuell reproduzierenden Organismen aus folgenden Gründen wesentlich:

Meiosis erhält eine konstante Anzahl von Chromosomen in Organismen, die sich sexuell durch Bildung von Gameten vermehren.
Meiose führt durch Kreuzung zum Austausch von Genen und damit zu genetischen Variationen zwischen den Arten. Diese Variationen sind der Rohstoff des evolutionären Prozesses.

Meiose besteht aus zwei Runden Zellteilung, Meiose I und Meiose II.
Jede Teilungsrunde enthält eine Periode der Karyokinese (Kernteilung) und der Zytokinese (zytoplasmatische Teilung).

Meiose ist ein Prozess, bei dem sich eine einzelne Zelle zweimal teilt, um vier Zellen zu erzeugen, die die Hälfte der ursprünglichen genetischen Information enthalten. Diese Zellen sind unsere Geschlechtszellen: Samenzellen bei Männern und Eizellen bei Frauen.

Vor der Meiose wird DNA repliziert, wie bei der Mitose. Die Meiose besteht dann aus zwei Zellteilungen, die Meiosis I und Meiosis II. In der ersten Division, die aus verschiedenen Phasen besteht (meiose phasen), wird die duplizierte DNA in Tochterzellen aufgetrennt. In der nächsten Division, die unmittelbar auf die erste folgt, werden die beiden Allele jedes Gens in einzelne Zellen getrennt.

Im Folgenden werden die beiden Teilungen und die verschiedenen Phasen bzw. Stadien jeder Meiose beschrieben. Denken Sie daran, dass sich die normalerweise diploide DNA verdoppelt hat, bevor die Meiose beginnt. Dies bedeutet, dass es 4 Kopien jedes Gens gibt, die in 2 vollständigen Sätzen von DNA, die jeweils mit 2 Allelen gesetzt sind, vorhanden sind. Im Diagramm unten sind die roten Chromosomen die, die von der Mutter geerbt wurden, die blauen vom Vater.

Am Anfang des Diagramms unten hat sich die DNA bereits repliziert, sodass die roten und blauen Chromosomen wie der Buchstabe “X” aussehen. Jedes dieser “X”-Chromosomen besteht aus zwei Schwesterchromatiden, d.h. aus der Replikation klonierter DNA. Sie sind am Zentromer zur Speicherung verbunden, können sich aber in einzelne Chromosomen trennen.

Bei der Meiose I trennen sich homologe Chromosomen in zwei Zellen, sodass für jedes Chromosomenpaar in jeder Tochterzelle ein Chromosom (bestehend aus zwei Chromatiden) vorhanden ist, d.h. insgesamt zwei Chromosomen.

Prophase I

Vor der Prophase replizieren sich Chromosomen zu Schwesterchromatiden. Zunächst gibt es für jedes der 23 Chromosomenpaare (4c, 2n) vier Chromosomen (c) und zwei Chromosomen (n). Die Kernhülle zerfällt und die Chromosomen beginnen zu kondensieren. Es entstehen Spindelfasern, die für die erfolgreiche Aufteilung von Chromosomen wichtig sind.

Um die genetische Vielfalt weiter zu erhöhen, tauschen homologe Chromosomen kleine Teile von sich aus, sodass ein Chromosom sowohl mütterliche als auch väterliche DNA enthält. Dieser Vorgang wird als Überkreuzen bezeichnet, und die Punkte, an denen er auf einem Chromosom auftritt, werden als Chiasmata bezeichnet.

Prometaphase I

Die Spindelfasern sind an den Chromosomen an den Chromosomenpunkten befestigt, die als Centromere bezeichnet werden. Während dies geschieht, kondensieren die Chromosomen weiter.

Metaphase I

Die mütterlichen und väterlichen Versionen desselben Chromosoms (homologe Chromosomen) reihen sich entlang des Äquators der Zelle. Es kommt zu einem Prozess namens “Independent Assembly”, bei dem die mütterlichen und väterlichen Chromosomen zufällig auf beiden Seiten des Äquators aufeinanderfolgen. Dies wiederum bestimmt, welche Chromosomen in den Gameten welchen Chromosomen zugeordnet sind, was zu genetischer Vielfalt unter den Nachkommen führt.

Anaphase I

Dabei wird jedes der homologen Chromosomen beim Zurückziehen der Spindelfasern zu entgegengesetzten Polen der Zelle gezogen. Auf diese Weise wird die DNA gleichmäßig auf die beiden zu bildenden Zellen aufgeteilt.

Telophase I und Zytokinese I

Während der Telophase I verschwinden die Kernhüllenreformen und die Spindelfasern. Bei der Zytokinese I teilen sich das Zytoplasma und die Zellen, wodurch zwei technisch haploide Zellen entstehen: es gibt ein Chromosom und zwei Chromosomen pro Chromosom (2c, n).

Prophase II und Prometaphase II

Diese Stadien sind identisch mit den entsprechenden Stadien der Meiose I.

Metaphase II

In der Metaphase II reihen sich die Chromosomen in einer einzigen Zeile entlang des Äquators der Zelle aneinander. Dies steht im Gegensatz zur Metaphase I, wo die Chromosomen in homologen Paaren aufeinanderfolgen.

Telophase II

Diese Phase ist die gleiche wie Telophase I.

Zytokinese II

Auch hier teilen sich das Zytoplasma und die Zellen, wodurch 2 nicht identische haploide Tochterzellen entstehen. Da dies in den beiden durch Meiosis I erzeugten Zellen auftritt, sind als Nettoprodukt 4 nicht identische haploide Tochterzellen mit jeweils einem Chromatidchromosom (1c, 1n) enthalten. Dies sind vollständig geformte Gameten.

Anwendungen von Meiose

Meiose, wie Mitose, wird für eine Reihe von Labortechnologien verwendet, von denen einige unten aufgeführt sind:

Gewebekultur

Wie die Mitose wird auch die Meiose in der Biotechnologie eingesetzt, um einen genetischen Zustand in Zellen zu erlangen.
Meiose begleitet oft die Mitose, um Variationen zu erzeugen, die in Studien über evolutionäre Prozesse helfen.
In-vitro-Gametbildung
Bei verschiedenen Unfruchtbarkeitsproblemen, die durch Gametenversagen entstehen, differenzieren sich embryonale Stammzellen durch meiotische Teilung in Keimzellen.
Diese Gameten werden in vitro durch Meiose gebildet und in Individuen mit solchen Störungen eingesetzt.

Sie können viel mehr über Meiosephasen oder “meiose phasen” in unserem blog