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Reifeteilung - Meiose

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Team Realfilm
Reifeteilung - Meiose
lernst du in der Sekundarstufe 3. Klasse - 4. Klasse - 5. Klasse - 6. Klasse - 7. Klasse

Beschreibung Reifeteilung - Meiose

Die Meiose ist eine besondere Art der Zellteilung. Anders als alle anderen Zellen im Körper haben die Geschlechtszellen nur 23 Chromosomen, also eines von jedem Paar. Zu den Geschlechtszellen gehören die Eizellen bei der Frau und die Samenzellen beim Mann. Das ist wichtig, damit bei der Befruchtung jeweils ein Chromosomensatz der Mutter und des Vaters zusammenkommen und so wieder ein vollständiger Chromosomensatz mit 46 Chromosomen entsteht. In diesem Video erfährst du, was bei der Zellteilung durch Meiose genau passiert.

Transkript Reifeteilung - Meiose

Eine spezielle Art der Zellteilung muss in den Fortpflanzungsorganen stattfinden, um Geschlechtszellen zu bilden – Spermien bei Männern und Eizellen bei Frauen. Diese spezielle Zellteilung wird Meiose genannt. Die Geschlechtszellen müssen anders gebildet werden, weil sie jeweils nur eine Kopie jedes Chromosoms enthalten dürfen und nicht zwei. Während jeder andere Zelltyp 23 Chromosomenpaare besitzt, haben Ei- oder Samenzellen nur 23 einzelne Chromosomen – eins von jedem Paar. Somit muss die Meiose die Chromosomenzahl um die Hälfte reduzieren. Die Meiose beginnt mit einer normalen Zelle, in der die Chromosomen, genau wie bei der Mitose, kopiert werden. Aber hier tauschen die Chromosomenpaare nun Teile der DNA aus. Dieser Vorgang wird Rekombination genannt. Wie beim Mischen eines Kartenstapels erlaubt die Rekombination die Vermischung der Gene. Die Zelle teilt sich, aber anders als bei der Mitose, teilen sich hier die zwei Zellen erneut und erzeugen so vier Zellen. Diese vier Zellen sind alle genetisch zueinander und zu der Mutterzelle verschieden, da sie nur die Hälfte der normalen Chromosomenanzahl besitzen. Dies ist entscheidend, damit bei der Befruchtung ein Chromosomensatz von der Mutter und ein Satz vom Vater zusammenkommen und die so neugebildete Zelle einen vollständigen Chromosomensatz enthält – beim Menschen 46. Neues Leben wird mit einem einzigartigen, vollständigen Satz von 23 Chromosomenpaaren gebildet.

Reifeteilung - Meiose Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Reifeteilung - Meiose kannst du es wiederholen und üben.
  • Skizziere, in welchen Zellen und zu welchem Zweck die Meiose stattfindet.

    Tipps

    Es sind nur zwei der Antworten richtig.

    Diese nicht maßstabsgerechte Abbildung zeigt die Zellen, die durch Meiose entstehen.

    Lösung

    Die Meiose hat die Aufgabe, die Zellen zur Fortpflanzung zu bilden und findet daher auch nur in den Fortpflanzungsorganen – genauer: im Eierstock und den Hoden – statt. Dort werden die Geschlechtszellen, also Eizellen (Oozyten) und Samenzellen (Spermien), gebildet.

  • Fasse zusammen, wie viele Chromosomen Geschlechtszellen besitzen.

    Tipps

    Aus der befruchteten Eizelle, der Zygote, entwickelt sich der Embryo. Wobei jede Körperzelle des Embryos nicht doppelt so viele Chromosomen besitzen darf, wie die Körperzellen seiner Eltern.

    Lösung

    Fast alle Zellen des Menschen enthalten 46 Chromosomen, wobei ursprünglich 23 Chromosomen von der Mutter und 23 Chromosomen vom Vater stammen. Die mütterlichen und väterlichen Chromosomen kommen alle zu Paaren zusammen. Das kannst du gut in der oberen Abbildung, dem so genannten Karyogramm, sehen. Deshalb spricht man auch von 23 Chromosomenpaaren.
    Bei den Geschlechtszellen ist das anders. Die Spermien und Eizellen des Menschen enthalten nur die Hälfte der Chromosomen. Jedes Chromosom ist weiterhin vorhanden, aber nicht mehr in zwei Kopien. Es gibt in diesen Zellen nur 23 einzelne Chromosomen.
    Nach der Befruchtung hat die neugebildete Zelle – die Zygote – einen vollständigen Chromosomensatz von 46 Chromosomen, beziehungsweise 23 Chromosomenpaaren.

  • Vergleiche die Eigenschaften von Körper- und Geschlechtszellen.

    Tipps

    Bei der Oogamie vereinigt sich ein Mikrogamet mit einem Makrogamet, sodass eine Zygote entsteht.

    Bei einer Diploidie liegt ein doppelter Chromosomensatz im Zellkern vor.

    Lösung

    Jedes Chromosom kann aus zwei Chromatiden, oder – wie hier abgebildet – aus einem Chromatid bestehen.
    Körper- und Geschlechtszellen unterscheiden sich im Wesentlichen in ihrer Menge an DNA, also der Anzahl ihrer Chromosomen und dadurch auch in ihrer Bildung.
    Körperzellen sind diploid. Das bedeutet, dass jedes Chromosom im Zellkern doppelt vorhanden ist. Eine Körperzelle besitzt also 23 Chromosomenpaare und somit 46 Chromosomen. Durch Mitose werden neue Körperzellen gebildet. Sie bilden Gewebe, Organe und sogar Organsysteme.
    Geschlechtszellen werden auch Gameten oder Keimzellen genannt. Sie sind haploid – haben also nur 23 einzelne, unpaarige Chromosomen. Die individuelle Kombination der Chromosomen und die Halbierung der Chromosomenanzahl erfolgt durch Meiose. Aus einer Mutterzelle entstehen vier genetisch verschiedene Tochterzellen. Dies wird unter anderem durch die Rekombination, dem Austausch von DNA-Teilen, erreicht.

  • Stelle den Ablauf der Meiose dar.

    Tipps

    Bei der Rekombination tauschen die Chromosomenpaare Teile ihrer DNA aus.

    Das Ziel der Meiose ist die Produktion von vier genetisch verschiedenen Zellen.

    Lösung

    Vor der Meiose wird die DNA durch Replikation verdoppelt, sodass die Mutterzelle einen doppelten Chromosomensatz – also 23 homologe Chromosomenpaare – besitzt.
    Die Meiose lässt sich in unterschiedliche Stadien einteilen.
    Zunächst tauschen die Chromosomenpaare, also die mütterlichen und die väterlichen Chromosomen, Teile ihrer DNA aus. Dieser Vorgang wird Rekombination genannt.
    Dann erfolgt eine erste Reifeteilung in zwei Zellen und anschließend eine zweite Reifeteilung der Zellen in insgesamt vier Zellen.
    Die entstehenden Zellen sind alle genetisch zueinander und zur Mutterzelle verschieden.

  • Nenne drei Besonderheiten von Geschlechtszellen.

    Tipps

    Neues Leben, also ein Embryo, kann nur bei einem vollständigen Chromosomensatz entstehen. Dafür kommen 23 Chromosomen von der Mutter und 23 Chromosomen vom Vater zusammen.

    Drei der Aussagen sind richtig.

    Lösung

    Die Besonderheit bei der Entstehung von Geschlechtszellen ist, dass sie nur in den Fortpflanzungsorganen, also Eierstock und Hoden, gebildet werden. Denn sie dienen der Fortpflanzung, also der Erzeugung von Nachkommen, durch die Befruchtung von einer Eizelle mit einer Samenzelle.
    Damit die Nachkommen nicht doppelt so viele Chromosomen besitzen wie ihre Eltern, dürfen die Geschlechtszellen nur die Hälfte der Chromosomen enthalten. Es sind alle 23 Chromosomen vorhanden, aber nur in einer Kopie, also 23 einzelne Chromosomen. Die Nachkommen erhalten damit 23 Chromosomen von der Mutter und 23 Chromosomen vom Vater. Jedes Chromosom liegt dann also in zwei Kopien als Chromosomenpaar vor.
    Die Halbierung der Chromosomenanzahl in den Geschlechtszellen erfolgt durch die Meiose. Die entstehenden Zellen erhalten eine zufällige Kombination der einzelnen Chromosomen und sind – auch durch die Rekombination – genetisch verschieden.
    Die Mitose erfolgt nur bei den Körperzellen und ermöglicht die Kopie der Zelle.

  • Leite aus der Darstellung zweier Abläufe der Meiose die normale und fehlerhafte Bildung von Gameten durch Nondisjunction während der Chromosomenverteilung ab.

    Tipps

    Erfolgt keine erfolgreiche Trennung der Chromosomen oder Chromatiden während einer Zellteilung, spricht man von einer Nondisjunction.

    Eine Fehlverteilung der Chromosomen kann während beiden Reifeteilungen durch Nondisjunction geschehen.

    Lösung

    Für die Entstehung neuen Lebens ist die Meiose sehr wichtig, da sich die Chromosomensätze nicht in jeder Generation verdoppeln dürfen. Zu viele Chromosomen führen nämlich zu Störungen im Stoffwechsel und können teils schwerwiegende Fehlbildungen nach sich ziehen.
    Bei der Halbierung des Chromosomensatzes während der Meiose können Fehler passieren, die zu einer erhöhten oder verminderten Anzahl an Chromosomen führen. Ursächlich hierfür sind oft Nondisjunctions, also die fehlende Trennung der Chromosomen oder Chromatiden während der Zellteilung. Eine Folge daraus ist die Aneuploidie, also das Fehlen von oder die Überzahl an Chromosomen. Das Fehlen von Chromosomen ist – bis auf ganz wenige Ausnahmen – nicht mit dem Leben vereinbar. Zu viele Chromosomen können jedoch auftreten und zu einem lebensfähigen Embryo führen. Diese Menschen leiden dann unter verschiedenen Fehlbildungen, Stoffwechselstörungen und werden meist nicht sehr alt.

    In dem Abauf A) erfolgt eine Nondisjunction während der ersten Zellteilung. Die Chromosomen 10 trennen sich nicht. Folglich ist in einer Zelle ein Chromosom 10 zu viel, während es in der anderen fehlt. Dies führt zu Geschlechtszellen (Gameten), die alle fehlerhaft sind. Bei der Verschmelzung zu einer Zygote besteht entsprechend die Gefahr einer entstehenden Monosomie oder Trisomie.
    Im Ablauf B) verläuft die erste Zellteilung normal. Doch während der zweiten Zellteilung kommt es zu einer Fehlverteilung bei der linken Zelle. Hier ist die Ursache eine Nondisjunction des Chromosoms 1. Daher entstehen aus der Zelle Gameten, die eine Trisomie oder Monosomie auslösen können. Zumindest die zwei Geschlechtszellen, die aus der rechten Zelle entstanden, besitzen einen normalen Chromosomensatz. Sind sie an einer Befruchtung beteiligt, entsteht in der Regel eine lebensfähige Zygote.

    Zusammenfassend lässt sich sagen, dass eine Fehlverteilung bei der ersten Zellteilung schwerwiegender als ein Fehler bei der zweiten Zellteilung ist. Denn bei dem zweiten Fall entstehen zwei normale Geschlechtszellen. Diese führen zu einer ganz normalen Zygote mit einem vollständigen Chromosomensatz von 46 Chromosomen.

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