Jede meiotische Abteilung besteht aus 4 Phasen. Kurze Beschreibung der Stadien und Muster der Zellteilung durch Meiose

Das wichtiger Prozess in evolutionärer Hinsicht, was es Organismen ermöglicht, als Reaktion auf Veränderungen vielfältige Populationen zu schaffen Umfeld. Ohne die Bedeutung der Meiose zu verstehen, ist eine weitere Untersuchung von Zweigen der Biologie wie Selektion, Genetik und Ökologie unmöglich.

Was ist Meiose?

Diese Teilungsmethode ist charakteristisch für die Bildung von Gameten bei Tieren, Pflanzen und Pilzen. Als Ergebnis der Meiose werden Zellen gebildet, die haben haploider Satz Chromosomen, auch Geschlechtszellen genannt.

Im Gegensatz zu einer anderen Variante der Zellvermehrung – der Mitose, bei der die Chromosomenzahl der Tochterindividuen charakteristisch für die der Mutter ist – wird bei der Meiose die Chromosomenzahl halbiert. Dies geschieht in zwei Phasen – Meiose 1 und Meiose 2. Der erste Teil des Prozesses ähnelt der Mitose – davor wird die DNA verdoppelt und die Anzahl der Chromosomen erhöht. Als nächstes kommt die Reduktionsabteilung. Dadurch entstehen Zellen mit einem haploiden (statt diploiden) Chromosomensatz.

Grundlegendes Konzept

Um zu verstehen, was Meiose ist, ist es notwendig, sich die Definitionen einiger Konzepte zu merken, um später nicht darauf zurückzukommen.

• Ein Chromosom ist eine Struktur im Zellkern, die nukleoproteinischer Natur ist und den Großteil der Erbinformationen konzentriert.
• Somatische Zellen und Keimzellen sind Körperzellen, die einen unterschiedlichen Chromosomensatz aufweisen. Normalerweise (Polyploide ausgenommen) sind Körperzellen diploid (2n) und Sexualzellen haploid (n). Wenn zwei Keimzellen verschmelzen, entsteht eine vollwertige Körperzelle.
• Ein Zentromer ist ein Abschnitt eines Chromosoms, der für die Genexpression und die Verbindung der Chromatiden untereinander verantwortlich ist.
• Telomere – die Endabschnitte der Chromosomen, funktionieren Schutzfunktion.
• Mitose ist eine Methode, Körperzellen zu teilen und dabei identische Kopien zu erstellen.
• Euchromatin und Heterochromatin sind Chromatinbereiche im Zellkern. Der erste bleibt im entspiralisierten Zustand, der zweite ist spiralisiert.

Prozessstufen

Die Meiose einer Zelle besteht aus zwei aufeinanderfolgenden Teilungen.

Erste Division. Während der Prophase 1 sind Chromosomen sogar mit einem Lichtmikroskop sichtbar. Die Struktur eines Doppelchromosoms besteht aus zwei Chromatiden und Zentromeren. Es kommt zu einer Spiralisierung und als Folge davon zu einer Verkürzung der Chromatiden im Chromosom. Die Meiose beginnt mit Metaphase 1. Homologe Chromosomen befinden sich in Äquatorialebene Zellen. Dies wird als Ausrichtung von Tetraden (Bivalenten) von Chromatid zu Chromatid bezeichnet. In diesem Moment finden die Prozesse der Konjugation und des Crossovers statt, die im Folgenden beschrieben werden. Bei diesen Vorgängen kreuzen und überlappen sich die Telomere häufig. Die Kernmembran beginnt sich aufzulösen, der Nukleolus verschwindet und die Filamente der Spindel werden sichtbar. Während der Anaphase 1 bewegen sich ganze Chromosomen, bestehend aus zwei Chromatiden, zufällig zu den Polen.

Durch die erste Teilung im Telophase-1-Stadium entstehen zwei Zellen mit einem einzigen DNA-Satz (im Gegensatz zur Mitose, deren Tochterzellen diploid sind). Interphase ist kurzlebig, da keine DNA-Verdoppelung erforderlich ist.

Bei der zweiten Teilung im Metaphase-2-Stadium wandert ein Chromosom (von zwei Chromatiden) in den äquatorialen Teil der Zelle und bildet eine Metaphaseplatte. Das Zentromer jedes Chromosoms teilt sich und die Chromatiden bewegen sich in Richtung der Pole. Im Telophasenstadium dieser Teilung werden zwei Zellen gebildet, die jeweils einen haploiden Chromosomensatz enthalten. Die normale Interphase beginnt.

Konjugation und Überkreuzung

Konjugation ist der Prozess der Fusion homologer Chromosomen, und Crossing Over ist der Austausch entsprechender Abschnitte homologer Chromosomen (beginnt in der Prophase der ersten Teilung und endet in Metaphase 1 oder Anaphase 1, wenn die Chromosomen auseinanderlaufen). Dies sind zwei verwandte Prozesse, die an der zusätzlichen Rekombination von genetischem Material beteiligt sind. Somit ähneln die Chromosomen in haploiden Zellen nicht denen in der Mutterzelle, sondern sind bereits mit Substitutionen vorhanden.

Gametenvielfalt

Die während der Meiose gebildeten Gameten sind untereinander nicht homolog. Chromosomen verteilen sich unabhängig voneinander in Tochterzellen, sodass sie zukünftige Nachkommen mit verschiedenen Allelen versorgen können. Betrachten wir das einfachste klassische Problem: Wir bestimmen die im Elternorganismus gebildeten Gametentypen anhand von zwei einfache Zeichen. Lassen Sie uns einen dunkeläugigen und dunkelhaarigen Elternteil haben, der heterozygot für diese Merkmale ist. Die Allelformel, die es charakterisiert, sieht wie AaBb aus. Geschlechtszellen werden haben nächste Ansicht: AB, Ab, aB, ab. Das sind vier Typen. Natürlich ist die Anzahl der Allele in einem lebenden Organismus mit vielen Merkmalen um ein Vielfaches höher, was bedeutet, dass es um ein Vielfaches mehr Möglichkeiten für die Gametenvielfalt gibt. Diese Prozesse werden durch Konjugation und Crossover während der Teilung verstärkt.

Es gibt Fehler bei der Replikation und Chromosomentrennung. Dies führt zur Bildung defekter Gameten. Normalerweise sollten solche Zellen Apoptose (Zelltod) durchlaufen, aber manchmal verschmelzen sie mit einer anderen Keimzelle und bilden sich neuer Organismus. So entsteht beispielsweise beim Menschen die Down-Krankheit, die mit einem zusätzlichen Chromosom einhergeht.

Zu erwähnen ist, dass sich die gebildeten Keimzellen in verschiedenen Organismen weiterentwickeln. Beispielsweise werden beim Menschen aus einer Elternzelle vier gleiche Spermien gebildet – wie bei der klassischen Meiose ist es etwas schwieriger herauszufinden, was eine Eizelle ist. Aus vier potenziell identischen Zellen werden eine Eizelle und drei Reduktionskörperchen gebildet.

Meiose: biologische Bedeutung

Es ist klar, warum die Anzahl der Chromosomen in einer Zelle während des Meioseprozesses abnimmt: Gäbe es diesen Mechanismus nicht, würde es bei der Verschmelzung zweier Keimzellen zu einer stetigen Zunahme des Chromosomensatzes kommen. Dank der Reduktionsteilung entsteht während des Fortpflanzungsprozesses aus der Verschmelzung zweier Gameten eine vollwertige diploide Zelle. Dadurch bleiben die Konstanz der Art und die Stabilität ihres Chromosomensatzes erhalten.

Die Hälfte der DNA des Tochterorganismus enthält mütterliche und die andere Hälfte väterliche genetische Informationen.

Die Mechanismen der Meiose liegen der Sterilität interspezifischer Hybriden zugrunde. Da die Zellen solcher Organismen Chromosomen zweier Typen enthalten, können sie während der Metaphase 1 keine Konjugation eingehen und der Prozess der Keimzellenbildung wird gestört. Fruchtbare Hybriden sind nur zwischen eng verwandten Arten möglich. Bei polyploiden Organismen (z. B. vielen Nutzpflanzen) divergieren die Chromosomen in Zellen mit gleichmäßigem Chromosomensatz (Oktoploide, Tetraploide) wie bei der klassischen Meiose. Bei Triploiden sind die Chromatiden ungleichmäßig ausgebildet und es besteht ein hohes Risiko, defekte Gameten zu bekommen. Diese Pflanzen werden vegetativ vermehrt.

Daher ist es eine grundlegende Frage der Biologie, zu verstehen, was Meiose ist. Die Prozesse der sexuellen Fortpflanzung, die Anhäufung zufälliger Mutationen sowie deren Übertragung auf die Nachkommen liegen der erblichen Variabilität und der unbestimmten Selektion zugrunde. Auf der Grundlage dieser Mechanismen wird die moderne Selektion gebildet.

Meiose-Varianten

Die betrachtete Teilungsvariante in der Meiose ist vor allem für vielzellige Organismen charakteristisch. Bei Protozoen sieht der Mechanismus etwas anders aus. Während dieses Prozesses findet eine meiotische Teilung statt und dementsprechend verschiebt sich auch die Crossing-over-Phase. Dieser Mechanismus gilt als primitiver. Es diente als Grundlage für die Teilung haploider Zellen moderner Tiere, Pflanzen und Pilze, die in zwei Phasen erfolgt und für eine bessere Rekombination des genetischen Materials sorgt.

Unterschiede zwischen Meiose und Mitose

Um die Unterschiede zwischen diesen beiden Teilungsarten zusammenzufassen, ist die Ploidie der Tochterzellen zu beachten. Wenn während der Mitose die Menge an DNA und Chromosomen in beiden Generationen gleich ist – diploid, dann werden sie in der Meiose gebildet haploide Zellen. In diesem Fall werden durch den ersten Prozess zwei und durch den zweiten Prozess vier Zellen gebildet. Bei der Mitose gibt es kein Crossover. Variiert und biologische Bedeutung diese Abteilungen. Wenn das Ziel der Meiose die Bildung von Keimzellen und deren anschließende Verschmelzung ist verschiedene Organismen, also die Rekombination von genetischem Material über Generationen hinweg, dann besteht der Zweck der Mitose darin, die Gewebestabilität und die Integrität des Organismus aufrechtzuerhalten.

Die Bildung spezialisierter Keimzellen oder Gameten aus undifferenzierten Stammzellen.

Mit einer Abnahme der Chromosomenzahl infolge der Meiose kommt es im Lebenszyklus zu einem Übergang von der diploiden Phase zur haploiden Phase. Die Wiederherstellung der Ploidie (Übergang von der haploiden Phase zur diploiden Phase) erfolgt als Folge des sexuellen Prozesses.

Aufgrund der Tatsache, dass in der Prophase der ersten Reduktionsstufe eine paarweise Verschmelzung (Konjugation) homologer Chromosomen erfolgt, ist der korrekte Verlauf der Meiose nur in diploiden Zellen oder sogar in polyploiden (tetra-, hexaploiden usw. Zellen) möglich. . Meiose kann auch in ungeraden Polyploiden (tri-, pentaploiden usw. Zellen) auftreten, aber aufgrund der Unfähigkeit, die paarweise Fusion der Chromosomen in der Prophase I sicherzustellen, kommt es bei ihnen zu einer Chromosomendivergenz mit Störungen, die die Lebensfähigkeit der Zelle oder der Entwicklung gefährden daraus ein vielzelliger haploider Organismus.

Derselbe Mechanismus liegt der Sterilität interspezifischer Hybriden zugrunde. Da interspezifische Hybride Chromosomen von Eltern verschiedener Arten im Zellkern vereinen, können die Chromosomen in der Regel keine Konjugation eingehen. Dies führt zu Störungen der Chromosomentrennung während der Meiose und letztendlich zur Nichtlebensfähigkeit von Keimzellen, den Gameten. Auch durch chromosomale Mutationen (großflächige Deletionen, Duplikationen, Inversionen oder Translokationen) werden gewisse Einschränkungen bei der Konjugation von Chromosomen mit sich gebracht.

Phasen der Meiose

Die Meiose besteht aus zwei aufeinanderfolgenden Abschnitten mit einer kurzen Zwischenphase dazwischen.

• Prophase I- Die Prophase der ersten Division ist sehr komplex und besteht aus 5 Phasen:

• Leptoten oder Leptonem- Verpackung von Chromosomen, Kondensation von DNA unter Bildung von Chromosomen in Form dünner Fäden (Chromosomen werden verkürzt).
• Zygotän oder Zygonem- Konjugation tritt auf - die Verbindung homologer Chromosomen mit der Bildung von Strukturen, die aus zwei verbundenen Chromosomen bestehen, die als Tetraden oder Bivalente bezeichnet werden, und deren weitere Verdichtung.
• Pachytena oder Pacynem- (das längste Stadium) Crossover (Crossover), Austausch von Abschnitten zwischen homologen Chromosomen; Homologe Chromosomen bleiben miteinander verbunden.
• Diplotena oder Diplonem- es kommt zu einer teilweisen Dekondensation der Chromosomen, während ein Teil des Genoms funktionieren kann, die Prozesse der Transkription (RNA-Bildung) und der Translation (Proteinsynthese) stattfinden; Homologe Chromosomen bleiben miteinander verbunden. Bei manchen Tieren erwerben sich in Eizellen die Chromosomen in diesem Stadium der meiotischen Prophase charakteristische Form Chromosomen wie Lampenbürsten.
• Diakinese- DNA verdichtet sich wieder maximal, Syntheseprozesse kommen zum Stillstand, die Kernmembran löst sich auf; Zentriolen divergieren zu den Polen hin; Homologe Chromosomen bleiben miteinander verbunden.

Am Ende der Prophase I wandern die Zentriolen zu den Zellpolen, es bilden sich Spindelfilamente, die Kernmembran und die Nukleolen werden zerstört

• Metaphase I- Bivalente Chromosomen reihen sich entlang des Äquators der Zelle aneinander.
• Anaphase I- Mikrotubuli ziehen sich zusammen, Bivalente teilen sich und Chromosomen bewegen sich in Richtung der Pole. Es ist wichtig zu beachten, dass aufgrund der Konjugation der Chromosomen im Zygoten ganze Chromosomen, bestehend aus jeweils zwei Chromatiden, zu den Polen divergieren und nicht einzelne Chromatiden wie bei der Mitose.
• Telophase I

Die zweite Teilung der Meiose folgt unmittelbar nach der ersten, ohne ausgeprägte Interphase: Es gibt keine S-Periode, da die DNA-Replikation nicht vor der zweiten Teilung stattfindet.

• Prophase II- Es kommt zu einer Kondensation der Chromosomen, das Zellzentrum teilt sich und die Produkte seiner Teilung verteilen sich zu den Polen des Kerns, die Kernmembran wird zerstört und es entsteht eine Spaltspindel.
• Metaphase II- Einwertige Chromosomen (bestehend aus jeweils zwei Chromatiden) liegen am „Äquator“ (im gleichen Abstand von den „Polen“ des Kerns) in derselben Ebene und bilden die sogenannte Metaphasenplatte.
• Anaphase II- Univalente teilen sich und Chromatiden bewegen sich in Richtung der Pole.
• Telophase II- Chromosomen despiral und eine Kernhülle erscheint.

Bedeutung

• Bei Organismen, die sich sexuell vermehren, wird die Verdoppelung der Chromosomenzahl in jeder Generation verhindert, da bei der Bildung von Keimzellen durch Meiose die Chromosomenzahl reduziert wird.
• Die Meiose bietet die Möglichkeit zur Entstehung neuer Genkombinationen (kombinative Variabilität), da genetisch unterschiedliche Gameten gebildet werden.
• Eine Verringerung der Chromosomenzahl führt zur Bildung „reiner Gameten“, die nur ein Allel des entsprechenden Locus tragen.
• Die Lage der Bivalente der Äquatorialplatte der Spindel in Metaphase 1 und der Chromosomen in Metaphase 2 wird zufällig bestimmt. Die anschließende Divergenz der Chromosomen in der Anaphase führt zur Bildung neuer Allelkombinationen in Gameten. Die unabhängige Segregation der Chromosomen ist die Grundlage des dritten Mendelschen Gesetzes.

Anmerkungen

Literatur

• Babynin E.V. Molekularer Mechanismus der homologen Rekombination bei der Meiose: Ursprung und biologische Bedeutung. Zytologie, 2007, 49, N 3, 182-193.
• Alexander Markow. Auf dem Weg zur Lösung des Rätsels der Meiose. Laut Artikel: Yu. F. Bogdanov. Entwicklung der Meiose bei einzelligen und mehrzelligen Eukaryoten. Aromorphose auf zelluläre Ebene. Journal of General Biology, Bd. 69, 2008. Nr. 2, März-April. Seite 102-117
• „Variation und Entwicklung der Meiose“ – Yu. F. Bogdanov, 2003
• Biologie: Handbücher für Studienbewerber: In 2 Bänden T.1.-B63 2. Aufl., überarbeitet. und zusätzlich - M.: RIA "New Wave": Verlag Umerenkov, 2011.-500 S.

Wikimedia-Stiftung. 2010.

Meiose- Dies ist die Teilung diploider Zellen, die zur Bildung haploider Zellen führt. Das heißt, von jedem Paar homologer Chromosomen der Mutterzelle gelangt nur ein Chromosom in die Tochterzellen. Die Meiose liegt der Bildung von Keimzellen – Gameten – zugrunde. Durch die Verschmelzung männlicher und weiblicher Gameten wird der diploide Satz wiederhergestellt. Daher besteht eine der wichtigen Bedeutungen der Meiose darin, die Konstanz der Chromosomenzahl einer Art während der sexuellen Fortpflanzung sicherzustellen.

In einer Zelle, die mit der meiotischen Teilung beginnt, hat bereits eine Chromosomenverdoppelung (Replikation) stattgefunden, genau wie in der Interphase der Mitose. Jedes Chromosom besteht also aus zwei Chromatiden und die Anzahl der Chromosomen ist diploid. Das heißt, hinsichtlich der Menge an genetischer Information sind Zellen, die in die Mitose und Meiose eintreten, gleich.

Im Gegensatz zur Mitose erfolgt die Meiose in zwei Abschnitten. Durch die erste Teilung trennen sich die homologen Chromosomen jedes Paares in verschiedene Tochterzellen, und es entstehen zwei Zellen mit einer haploiden Chromosomenzahl, wobei jedes Chromosom jedoch aus zwei Chromatiden besteht. Auch die zweite Teilung verläuft mitotisch, da die Chromatiden jedes Chromosoms getrennt werden und ein Chromatid jedes Chromosoms in den Tochterzellen landet.

So entstehen durch die Meiose vier Zellen mit einem haploiden Chromosomensatz. Bei Männern werden alle vier zu Spermien. Aber bei den Weibchen wird nur eines zur Eizelle, die anderen sterben. Dies liegt daran, dass die Nährstoffversorgung nur in einer Zelle konzentriert ist.

Stadien oder Phasen der ersten meiotischen Teilung:

1. Prophase I. Spiralisierung der Chromosomen. Homologe Chromosomen liegen parallel zueinander und tauschen einige homologe Bereiche aus (Chromosomenkonjugation und Crossing-Over, was zur Gen-Rekombination führt). Die Kernhülle wird zerstört und die Spaltspindel beginnt sich zu bilden.
2. Metaphase I. Paare homologer Chromosomen befinden sich in der Äquatorialebene der Zelle. Am Zentromer jedes Chromosoms ist ein Spindelstrang befestigt. Darüber hinaus gibt es jeweils nur eines, so dass ein Faden an einem homologen Chromosom von einem Pol der Zelle und an dem anderen - vom anderen - befestigt ist.
3. Anaphase I. Jedes Chromosom eines homologen Paares gelangt zu seinem eigenen Pol der Zelle. In diesem Fall besteht jedes Chromosom weiterhin aus zwei Chromatiden.
4. Telophase I. Es bilden sich zwei Zellen, die einen haploiden Satz verdoppelter Chromosomen enthalten.

Stadien oder Phasen der zweiten meiotischen Teilung:

1. Prophase II. Zerstörung der Kernmembranen, Bildung einer Spaltspindel.
2. Metaphase II. Die Chromosomen liegen in der Äquatorialebene und an ihnen sind die Spindelfäden befestigt. Darüber hinaus so, dass an jedem Zentromer zwei Fäden befestigt sind – einer an einem Pol, der andere am anderen.
3. Anaphase II. Die Chromatiden jedes Chromosoms werden am Zentromer getrennt, und jedes der Schwesterchromatidenpaare geht zu seinem eigenen Pol.
4. Telophase II. Bildung von Kernen, Entwindung von Chromosomen, Teilung des Zytoplasmas.

Das Diagramm zeigt das Verhalten während der Meiose von nur einem homologen Chromosomenpaar. In echten Zellen gibt es mehr davon. Somit enthalten menschliche Zellen 23 Paare. Das Diagramm zeigt, dass sich die Tochterzellen genetisch voneinander unterscheiden. Das wichtiger Unterschied Meiose aus Mitose.

Noch etwas zu beachten wichtig Meiose (die erste besteht, wie bereits erwähnt, darin, den Mechanismus der sexuellen Fortpflanzung sicherzustellen). Durch Crossing-over entstehen neue Kombinationen von Genen. Sie entstehen durch voneinander unabhängige Chromosomendivergenz während der Meiose. Daher liegt der Meiose die kombinative Variabilität von Organismen zugrunde, die wiederum eine der Ursachen ist natürliche Auslese, also Evolution.

Meiose(griech. Meiose – Abnahme, Abnahme) oder Reduktionsteilung. Durch die Meiose nimmt die Anzahl der Chromosomen ab, d.h. Aus einem diploiden Chromosomensatz (2n) entsteht ein haploider Satz (n).

Meiose besteht aus 2 aufeinanderfolgenden Abteilungen:
Die erste Unterteilung heißt Reduktion oder Diminutiv.
II-Division wird als Gleichung oder Ausgleich bezeichnet, d.h. verläuft je nach Art der Mitose (d. h. die Anzahl der Chromosomen in Mutter- und Tochterzelle bleibt gleich).

Die biologische Bedeutung der Meiose besteht darin, dass aus einer Mutterzelle mit einem diploiden Chromosomensatz vier haploide Zellen entstehen, wodurch die Anzahl der Chromosomen um die Hälfte und die DNA-Menge um das Vierfache reduziert wird. Durch diese Teilung entstehen bei Tieren Geschlechtszellen (Gameten) und bei Pflanzen Sporen.

Die Phasen werden wie bei der Mitose bezeichnet, und vor Beginn der Meiose durchläuft die Zelle auch die Interphase.

Prophase I ist die längste Phase und wird herkömmlicherweise in 5 Phasen unterteilt:
1) Leptonema (Leptoten)– oder das Stadium der dünnen Fäden. Chromosomen verlaufen spiralförmig, ein Chromosom besteht aus 2 Chromatiden und auf den noch dünnen Chromatidensträngen sind Verdickungen oder Klumpen von Chromatin sichtbar, die als Chromomere bezeichnet werden.
2) Zygonema (Zygotän, griechisch Threads zusammenführen) - Stufe der gepaarten Threads. In diesem Stadium kommen homologe Chromosomen (identische Form und Größe) paarweise zusammen, ziehen sich an und haften über die gesamte Länge aneinander, d. h. Konjugat im Chromomerbereich. Es ähnelt einem Reißverschlussschloss. Ein Paar homologer Chromosomen nennt man Bivalente. Die Anzahl der Bivalente entspricht dem haploiden Chromosomensatz.
3) Pachynema (Pachyten)., Griechisch dick) – Stadium dicker Filamente. Es kommt zu einer weiteren Spiralisierung der Chromosomen. Dann wird jedes homologe Chromosom in Längsrichtung gespalten und es wird deutlich sichtbar, dass jedes Chromosom aus zwei Chromatiden besteht. Solche Strukturen werden Tetraden genannt. 4 Chromatiden. Drin die Zeit läuftüberqueren, d.h. Austausch homologer Bereiche von Chromatiden.
4) Diplonema (Diploten)– Stufe der Doppelfäden. Homologe Chromosomen beginnen sich gegenseitig abzustoßen, entfernen sich voneinander, behalten ihre Beziehung jedoch mit Hilfe von Brücken aufrecht – Chiasmata, das sind die Orte, an denen es zu Überkreuzungen kommt. An jeder Chromatidverbindung (d. h. Chiasma) werden Abschnitte von Chromatiden ausgetauscht. Chromosomen spiralen und verkürzen sich.
5) Diakinese– Stufe der isolierten Doppelfäden. In diesem Stadium sind die Chromosomen vollständig verdichtet und intensiv gefärbt. Die Kernmembran und die Nukleolen werden zerstört. Zentriolen wandern zu den Zellpolen und bilden Spindelfilamente. Chromosomensatz Prophase I ist - 2n4c.
Also in Prophase I:
1. Konjugation homologer Chromosomen;
2. Bildung von Bivalenten oder Tetraden;
3. Überqueren.

Abhängig von der Konjugation der Chromatiden kann dies der Fall sein Verschiedene ArtenÜberkreuzung: 1 – richtig oder falsch; 2 – gleich oder ungleich; 3 – zytologisch oder wirksam; 4 – einzeln oder mehrfach.

Metaphase I – die Spiralisierung der Chromosomen erreicht ihr Maximum. Die Bivalente reihen sich entlang des Äquators der Zelle auf und bilden eine Metaphasenplatte. Die Spindelstränge sind an den Zentromeren homologer Chromosomen befestigt. Die Bivalente sind mit verschiedenen Polen der Zelle verbunden.
Der Chromosomensatz der Metaphase I ist -2n4c.

Anaphase I – die Zentromere der Chromosomen teilen sich nicht; die Phase beginnt mit der Teilung der Chiasmen. Ganze Chromosomen, keine Chromatiden, verteilen sich an den Polen der Zelle. Von einem homologen Chromosomenpaar gelangt nur eines in die Tochterzellen, d.h. Sie werden nach dem Zufallsprinzip neu verteilt. Es stellt sich heraus, dass es an jedem Pol einen Chromosomensatz gibt – 1n2c, und im Allgemeinen ist der Chromosomensatz von Anaphase I – 2n4c.

Telophase I – an den Polen der Zelle befinden sich ganze Chromosomen, bestehend aus 2 Chromatiden, deren Anzahl jedoch um das Zweifache geringer geworden ist. Bei Tieren und einigen Pflanzen sind die Chromatiden despiral. An jedem Pol bildet sich um sie herum eine Kernmembran.
Dann kommt die Zytokinese
. Der Chromosomensatz der nach der ersten Teilung gebildeten Zellen ist - n2c.

Es gibt keine S-Periode zwischen den Abteilungen I und II und es findet keine DNA-Replikation statt, weil die Chromosomen sind bereits verdoppelt und bestehen aus Schwesterchromatiden, daher wird Interphase II Interkinese genannt – also Es gibt eine Bewegung zwischen zwei Abteilungen.

Prophase II ist sehr kurz und verläuft ohne besondere Veränderungen; wenn die Kernhülle in Telophase I nicht gebildet wird, werden sofort Spindelfilamente gebildet.

Metaphase II – Chromosomen richten sich entlang des Äquators aus. Die Spindelfilamente sind an den Zentromeren der Chromosomen befestigt.
Der Chromosomensatz der Metaphase II ist - n2c.

Anaphase II – die Zentromere teilen sich und die Spindelfilamente bewegen die Chromatiden zu verschiedenen Polen. Schwesterchromatiden werden Tochterchromosomen genannt (oder Mutterchromatiden werden Tochterchromosomen sein).
Der Chromosomensatz von Anaphase II ist - 2n2c.

Telophase II – Chromosomen despirieren, dehnen sich und sind dann schlecht unterscheidbar. Es bilden sich Kernmembranen und Nukleolen. Telophase II endet mit der Zytokinese.
Der Chromosomensatz nach Telophase II ist – nc.

Meiotisches Teilungsschema

Bei der sexuellen Fortpflanzung entsteht durch die Verschmelzung zweier Geschlechtszellen ein Tochterorganismus ( Gameten) und anschließende Entwicklung aus einer befruchteten Eizelle - Zygoten.

Die Fortpflanzungszellen der Eltern haben einen haploiden Satz ( N) Chromosomen, und wenn in einer Zygote zwei solcher Sätze kombiniert werden, wird die Anzahl der Chromosomen diploid (2 N): Jedes Paar homologer Chromosomen enthält ein väterliches und ein mütterliches Chromosom.

Durch eine spezielle Zellteilung – die Meiose – entstehen aus diploiden haploiden Zellen.

Meiose - eine Art Mitose, bei der aus diploiden (2p) somatischen Zellen dasselbe entstehtEs entstehen haploide Gameten (1N). Bei der Befruchtung verschmelzen die Gametenkerne und der diploide Chromosomensatz wird wiederhergestellt. Somit sorgt die Meiose dafür, dass der Chromosomensatz und die DNA-Menge bei jeder Art konstant bleiben.

Meiose ist ein kontinuierlicher Prozess, der aus zwei aufeinanderfolgenden Abschnitten besteht, die Meiose I und Meiose II genannt werden. In jeder Abteilung wird zwischen Prophase, Metaphase, Anaphase und Telophase unterschieden. Durch die Meiose I halbiert sich die Anzahl der Chromosomen ( Reduktionsteilung): Während der Meiose II bleibt die Zellhaploidie erhalten (gleiche Division). Zellen, die in die Meiose eintreten, enthalten 2n2xp genetische Informationen (Abb. 1).

In der Prophase der Meiose I kommt es zu einer allmählichen Spiralisierung des Chromatins zur Bildung von Chromosomen. Homologe Chromosomen fügen sich zu einer gemeinsamen Struktur zusammen, die aus zwei Chromosomen (bivalent) und vier Chromatiden (Tetrade) besteht. Der Kontakt zweier homologer Chromosomen über die gesamte Länge wird als Konjugation bezeichnet. Dann treten abstoßende Kräfte zwischen homologen Chromosomen auf, und die Chromosomen trennen sich zunächst an den Zentromeren, bleiben an den Armen verbunden und bilden Kreuzungen (Chiasmata). Die Divergenz der Chromatiden nimmt allmählich zu und das Fadenkreuz bewegt sich zu ihren Enden hin. Während des Konjugationsprozesses kann es zu einem Austausch von Abschnitten zwischen einigen Chromatiden homologer Chromosomen kommen – Crossing Over, was zur Rekombination von genetischem Material führt. Am Ende der Prophase lösen sich die Kernhülle und die Nukleolen auf und es entsteht eine achromatische Spindel. Der Inhalt des genetischen Materials bleibt gleich (2n2хр).

In der Metaphase In der Meiose I befinden sich bivalente Chromosomen in der Äquatorialebene der Zelle. In diesem Moment erreicht ihre Spiralisierung ihr Maximum. Der Inhalt des genetischen Materials ändert sich nicht (2n2xr).

In der Anaphase Meiose I homologe Chromosomen, bestehend aus zwei Chromatiden, entfernen sich schließlich voneinander und divergieren zu den Polen der Zelle. Folglich gelangt von jedem Paar homologer Chromosomen nur eines in die Tochterzelle – die Anzahl der Chromosomen halbiert sich (es kommt zu einer Reduktion). Der Inhalt des genetischen Materials beträgt an jedem Pol 1n2xp.

In der Telophase Es bilden sich Kerne und das Zytoplasma wird geteilt – es entstehen zwei Tochterzellen. Tochterzellen enthalten einen haploiden Chromosomensatz, jedes Chromosom enthält zwei Chromatiden (1n2хр).

Interkinese- ein kurzes Intervall zwischen der ersten und zweiten meiotischen Abteilung. Zu diesem Zeitpunkt findet keine DNA-Replikation statt und die beiden Tochterzellen treten schnell in die Meiose II ein, die als Mitose abläuft.

Reis. 1. Diagramm der Meiose (dargestellt ist ein Paar homologer Chromosomen). Meiose I: 1, 2, 3, 4, 5 - Prophase; 6 - Metaphase; 7 - Anaphase; 8 - Telophase; 9 - Interkinese. Meiose II; 10 - Metaphase; II – Anaphase; 12 - Tochterzellen.

In der Prophase In der Meiose II laufen die gleichen Prozesse ab wie in der Prophase der Mitose. In der Metaphase liegen die Chromosomen in der Äquatorialebene. Es gibt keine Veränderungen im Inhalt des genetischen Materials (1n2хр). In der Anaphase der Meiose II bewegen sich die Chromatiden jedes Chromosoms zu entgegengesetzten Polen der Zelle, und der Inhalt des genetischen Materials an jedem Pol wird lnlxp. In der Telophase werden 4 haploide Zellen (lnlxp) gebildet.

So entstehen durch die Meiose aus einer diploiden Mutterzelle 4 Zellen mit haploidem Chromosomensatz. Darüber hinaus kommt es in der Prophase der Meiose I zu einer Rekombination des genetischen Materials (Crossing Over), und in der Anaphase I und II bewegen sich Chromosomen und Chromatiden zufällig zum einen oder anderen Pol. Diese Prozesse sind die Ursache der Kombinationsvariabilität.

Biologische Bedeutung der Meiose:

1) ist das Hauptstadium der Gametogenese;

2) sorgt für die Übertragung genetischer Informationen von Organismus zu Organismus während der sexuellen Fortpflanzung;

3) Tochterzellen sind genetisch nicht identisch mit der Mutter und untereinander.

Die biologische Bedeutung der Meiose liegt auch darin, dass bei der Bildung von Keimzellen eine Verringerung der Chromosomenzahl notwendig ist, da bei der Befruchtung die Kerne der Gameten verschmelzen. Würde diese Reduktion nicht stattfinden, gäbe es in der Zygote (und damit in allen Zellen des Tochterorganismus) doppelt so viele Chromosomen. Dies widerspricht jedoch der Regel einer konstanten Chromosomenzahl. Dank der Meiose sind die Geschlechtszellen haploid und bei der Befruchtung wird der diploide Chromosomensatz in der Zygote wiederhergestellt (Abb. 2 und 3).

Reis. 2. Gametogenese-Schema: ? - Spermatogenese; ? - Ovogenese

Reis. 3.Diagramm, das den Mechanismus zur Aufrechterhaltung des diploiden Chromosomensatzes während der sexuellen Fortpflanzung veranschaulicht