Genetik
Zellzyklus
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Das Crossing over ist mitverantwortlich für die genetische Vielfalt bei der Meiose. Hier erklären wir dir, wie es abläuft und welche Bedeutung es in der Genetik hat. Du willst den Inhalt des Beitrags noch schneller verstehen? Dann schau dir gerne unser zugehöriges Video an!

Crossing over einfach erklärt

Hast du dich schon einmal gefragt, warum deine Geschwister eine andere Haarfarbe als du besitzen? Ein Grund dafür kann das sogenannte Crossing over sein.

Die diploide Zelle eines Menschen enthält 23 Chromosomenpaare. Dabei stammt jeweils ein Chromosom von der Mutter und eins vom Vater. Da die Paare (außer die Geschlechtschromosomen des Mannes) jeweils in Größe, Gestalt und Genabfolge übereinstimmen, kannst du sie als homologe Chromosomen bezeichnen. Die Ausprägung dieser Gene ist jedoch verschieden. Das Chromosom vom Vater kann beispielsweise für eine blaue Augenfarbe codieren und das Chromosom der Mutter für eine braune Augenfarbe.

In der Prophase 1 der Meiose überkreuzen sich die homologen Chromosomen und tauschen bestimmte Genabschnitte (z.B. für Haarfarbe) zufällig untereinander aus. Dieser Austausch sorgt für eine genetische Vielfalt in den Eukaryoten.

Definition

Das Crossing-over oder Crossover bezeichnet einen Vorgang, bei dem während der Meiose einander entsprechende Abschnitte zweier homologen Chromosomen ausgetauscht werden. Diese sogenannte intrachromosomale Rekombination ist für die genetische Variabilität in den Eukaryoten verantwortlich.

Crossing over Ablauf

Das Crossing over findet während der Prophase 1 der Meiose statt. Die Meiose ist eine Kernteilung. Sie dient zur Bildung von Keimzellen, also Zellen mit einem einfachen Chromosomensatz. Die Chromatiden der homologen Chromosomenpaare lagern sich parallel aneinander. So befindet sich das Chromosom der Mutter exakt neben dem Chromosom des Vaters und die Chromosomen liegen auch mit den einander entsprechenden Genorten nebeneinander. Diese Anlagerung wird auch Synapsis genannt. Gesteuert wird die Synapsis von einer Struktur aus Proteinen, DNA und RNA namens „synaptonemaler Komplex“. Dabei gibt er exakt an, welche homologen Chromosomen gepaart werden sollen.

Nun überkreuzen sich die Chromatiden der beiden homologen Chromosomen zufällig an manchen Stellen. An den Überkreuzungspunkten (= Chiasmata, Sg. Chiasma) kommt es zu Brüchen an den Chromatiden. In diesen Bereichen können die Genabschnitte der homologen Chromosomen ausgetauscht werden.

Gegen Ende der Prophase 1 lösen sich die homologen Chromosomen wieder voneinander. Nun enthält das mütterliche Chromosom Teile des väterlichen Chromosoms und umgekehrt.

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Ablauf eines Crossing over

Crossing over Bedeutung

Das Crossing over hat eine weitreichende Bedeutung für alle Eukaryoten. Durch die Rekombination während der Meiose trägt es zum Ausprägen einer starken genetischen Vielfalt bei. Außerdem können während der sogenannten Genkopplung räumlich nahe Gene gemeinsam durch das Crossing over ausgetauscht werden. Das führt dazu, dass bestimmte Gene immer in Kombination an folgende Generationen weitergegeben werden.

Im Folgenden betrachten wir die Rekombination und die Genkopplung genauer.

Rekombination

Unter der Rekombination kannst du dir in der Biologie die Neuverteilung der Erbinformation in den Zellen vorstellen. Das Crossing over gehört zur sogenannten intrachromosomalen Rekombination, also zur Neuverteilung des Genmaterials innerhalb der Chromosomen. Im Gegensatz dazu werden bei der interchromosomalen Rekombination ganze Chromosomen im Chromosomensatz neu verteilt.

Durch das Überkreuzen der Chromatiden während des Crossing overs vereinigt sich das Erbmaterial von Mutter und Vater zufällig. Die Merkmalsausprägungen der Gene (= Allele ) auf den Chromosomen, die du von deinen Eltern bekommst, sind einzigartig. Sie codieren jeweils für unterschiedliche Merkmale. So kann das Crossing over also eine Auswirkung auf dein äußeres Erscheinungsbild haben.  So kann es beispielweise passieren, dass deine Schwester braune Haare hat, während deine Haare blond sind.

Wenn du jetzt noch genauer verstehen willst, wie sich interchromosomale und intrachromosomale Rekombination unterscheiden, dann schau dir gerne unser Video dazu an!

Zum Video: Rekombination
Zum Video: Rekombination

Genkopplung

Unter der Genkopplung kannst du dir die gemeinsame Vererbung bestimmten Genen vorstellen. So werden bestimmte Merkmale immer in Kombination mit anderen Merkmalen vererbt.

Je näher die gekoppelten Gene räumlich beieinander liegen, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie durch das Crossing over während der Meiose nicht getrennt werden. Die Neuanordnung/Rekombinationswahrscheinlichkeit sinkt also.

Je weiter entfernt die gekoppelten Gene liegen, desto höher ist dagegen die Wahrscheinlichkeit, dass sie durch das Crossing over aufgetrennt werden. So kann es zu einem sogenannten Kopplungsbruch kommen.

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Genkopplung beim Crossing over

Crossing over und Mutationen

Das Crossing over ist ein extrem wichtiger Vorgang in der gesamten Entwicklung der Eukaryoten. Ohne das Austauschen von Genen während der Meiose würde es die genetische Vielfalt, die wir kennen, gar nicht geben.

Trotzdem kann es aber dazu kommen, dass Fehler während des Crossing overs auftreten. So kann es zu Mutationen kommen, die teilweise weitervererbt werden können.

Schau dir unbedingt unser Video zur Chromosomenmutation an, um eine Mutationsart zu kennen, die bei einem fehlerhaften Crossing over entstehen kann!

Zum Video: Chromosomenmutation
Zum Video: Chromosomenmutation

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