Genetik

Meiose

Was ist eine Meiose und aus welchen unterschiedlichen Phasen besteht sie? In diesem Artikel zeigen wir dir, was du unter einer Meiose verstehen kannst und wie sie abläuft.

Du willst den Inhalt dieses Artikels in unter fünf Minuten verständlich erklärt bekommen? Dann schau dir gerne unser zugehöriges Video an.

Inhaltsübersicht

Meiose einfach erklärt

Unter einer Meiose kannst du dir eine besondere Form der Kernteilung vorstellen. Du kannst sie auch als Reifeteilung bezeichnen. Sie läuft grundsätzlich in zwei Schritten ab – der Meiose 1 (Reduktionsteilung) und der Meiose 2 (Äquationsteilung). 

Ziel der Meiose ist es, Zellen mit einem einfachen (haploiden) Chromosomensatz zu produzieren. Ein haploider Chromosomensatz sind genau 23 Chromosomen.
Diese Zellen können zum Beispiel Eizellen (Oozyten) oder Samenzellen (Spermien) sein.

Diese sogenannten Geschlechtszellen, Keimzellen oder auch Gameten vermischen sich bei der Befruchtung. Die Eizelle wird dabei vom Spermium befruchtet. Die befruchtete Eizelle wird auch Zygote genannt. Diese hat dann wieder den vollständigen doppelten/diploiden Chromsomensatz mit 46 Chromosomen.

Meiose Definition

Die Meiose (eng. Meiosis) oder auch Reifeteilung ist eine Art der Kernteilung, die in zwei Schritten abläuft. Das Ziel ist es, haploide Tochterzellen zu bilden. Diese Keimzellenbildung stellt die Grundlage bei der geschlechtlichen Fortpflanzung dar.

Meiose Ablauf

Genauso wie die Mitose, kann auch die Meiose nur bei Lebewesen mit einem Zellkern (=Eucyten) stattfinden.

Grundsätzlich findet sie in zwei Phasen statt.

Meiose 1

Du kannst die Meiose 1 auch als Reduktionsteilung oder erste Reifeteilung bezeichnen. Sie besteht aus den Phasen Prophase 1, Metaphase 1, Anaphase 1 und Telophase 1.

In der Meiose 1 werden homologe Chromosomenpaare voneinander getrennt. Ein homologes Chromosomenpaar oder ein homologer Chromosomensatz befindet sich in einer diploiden Zelle. Darunter kannst du ein Chromosomenpaar verstehen, das in Abfolge und Gestalt der Gene gleich ist. Dabei ist eines dieser Chromosomen vom Vater und eines von der Mutter.

Vor der Meiose 1 geht die Zelle in die Interphase. Sie verdoppelt das genetische Material. Aus einem Chromosom mit nur einem Chromatid (1-Chromsom-Chromatid) wird ein 2-Chromosom-Chromatid. Außerdem verdoppeln sich auch die Zellorganellen.

Zwischen der Meiose 1 und der Meiose 2 findet die sogenannte Interkinese statt. Du kannst sie dir als eine Ruhephase vorstellen. 

Nach der Interkinese  liegen zwei haploide Tochterzellen mit 1-Chromatid-Chromosomen vor.

Meiose 2

Die Meiose 2 wird oft auch als Äquationsteilung bezeichnet. Sie ist relativ ähnlich zur klassischen Mitose . Der wichtige Unterschied besteht allerdings darin, dass nach der Äquationsteilung vier haploide und nicht zwei diploide Tochterzellen vorliegen.

Meiose Phasen

Im Folgenden betrachten wir genauer, aus welchen einzelnen Phasen diese Schritte bestehen.

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Meiose Phasen

Prophase 1

Die erste Phase der Meiose 1 ist die Prophase 1. Diese kannst du in fünf weitere Stadien unterteilen.

  • Leptotän: Die DNA verdichtet sich zu Chromosomen (=Kondensation). Dadurch kannst du sie im Mikroskop in der bekannten Struktur mit zwei Chromatiden und einem Centromer erkennen.
  • Zygotän: Die Chromosomen paaren sich und bilden ein homologes Chromosomenpaar. Dieser Vorgang wird auch als Synapsis bezeichnet.
    Dabei bindet sich ein mütterliches Chromosom an ein väterliches und umgekehrt. Die verbundenen Chromosomenpaare kannst du als Bivalent bezeichnen. Die vier Chromatiden innerhalb dieses Paares kannst du auch als Tetrade bezeichnen.
  • Pachytän: In diesem Stadium kondensieren die Chromosomen weiter. Die Chromatiden überkreuzen sich und tauschen so genetische Informationen aus. Dieser Vorgang wird auch Crossing over oder Crossover genannt. Dadurch kommt es zu einer Rekombination der elterlichen Gene. Dieser Schritt ist für die sogenannte Rekombination von Erbinformationen zuständig.
    Da sich während dem Crossing over immer andere Abschnitte vertauschen können, entsteht eine große genetische Vielfalt. Dieses Crossing over ist also dafür verantwortlich, dass sogar deine Geschwister komplett anders aussehen können als du.
  • Diplotän: Jetzt trennen sich die homologen Chromosomenpaare weitestgehend auf. Dabei bleiben sie an einigen Punkten jedoch trotzdem verbunden. Diese Überkreuzungspunkte zwischen den Chromatiden werden Chiasmata (Singular: Chiasma) genannt.
    Bei Oozyten, die noch nicht in die Geschlechtsreife gekommen sind, kann die weitere Reifung in einer Ruhephase verharren. Dieses sogenannte Diktyotän bleibt so lange bestehen, bis die Meiose wieder aufgenommen werden kann.
  • Diakinese: Mit diesem Stadium endet die Prophase 1. Der Nucleolus und die Kernmembran lösen sich auf. Zum Schluss bildet sich noch der Spindelapparat. Der Spindelapparat ist aus Mikrotubuli  – kleinen Proteinstrukturen – aufgebaut.

Metaphase 1

In der Metaphase 1 ordnen sich die Chromosomen in der Äquatorialebene an. Diese kannst du dir als die Mitte (Äquator) der gesamten Zelle vorstellen. Außerdem setzt der Spindelapparat seine Ausbildung an den Zellpolen fort und „dockt“ an die Chromosomen an.

Anaphase 1

Bei der Anaphase 1 werden die homologen Chromosomenpaare von den Spindelfasern zu den Polen gezogen. Nun werden ganze Chromosom zu den Polen gezogen und nicht wie bei der Mitose einzelne Chromatiden. Da diese Verteilung zufällig erfolgt, entsteht eine gewisse „genetische Variabilität“.

Telophase 1

Die Meiose 1 schließt mit der Telophase 1 ab. Zuerst bildet sich eine Kernhülle um beide Chromosomensätze. Danach trennen sich die beiden entstandenen Tochterzellen in der sogenannten Cytokinese%Verweis voneinander. Diese besitzen jetzt jeweils einen haploiden Chromosomensatz, der aus 2-Chromatid-Chromosomen besteht. Du solltest dir auch merken, dass das Erbgut in beiden Tochterzellen unterschiedlich ist.

Meiose 2

Die Meiose 2 läuft ähnlich ab wie die grundsätzliche Mitose. Ihre einzelnen Phasen lauten demnach Prophase 2, Metaphase 2, Anaphase 2 und Telophase 2.

  • Prophase 2: In den beiden entstandenen Zellen wird jeweils ein neuer Spindelapparat aufgebaut.
  • Metaphase 2: Die Chromosomen ordnen sich wieder in der Äquatorialebene an.
  • Anaphase 2: Jetzt werden im Gegensatz zur Anaphase 1 die einzelnen Chromatiden zu den Polen gezogen.
  • Telophase 2: Nun bilden sich um die Chromatiden an den Polen beider Zellen neue Kernhüllen. Neue Zellmembranen werden gebildet und es entstehen vier haploide Tochterzellen.

Bedeutung Meiose

Die Meiose ist vor allem für die Bildung von Geschlechtszellen (Gameten) sehr wichtig. Insbesondere in den Oozyten der Frau spielt sie eine große Rolle.

Durch die Neukombination der genetischen Informationen und durch das Crossing over besteht eine extreme genetische Vielfalt aller Organismen.

Jedoch kann es passieren, dass bei der Meiose Fehler unterlaufen. Daraus können verschiedenste Krankheiten entstehen. Nachfolgend erklären wir dir beispielhaft zwei dieser Krankheiten.

Trisomie 21 Meiose

Die Krankheit Trisomie 21 wird auch oft als Down Syndrom bezeichnet. Sie entsteht zum Einen, wenn bei der Meiose 1 die homologen Chromosomen nicht getrennt werden können. Zum Anderen kann sie dadurch entstehen, wenn die Chromatiden in der Meiose 2 nicht getrennt werden.

So kann es passieren, dass Keimzellen entstehen, die das Chromosom 21 doppelt enthalten. Wenn dann bei der Befruchtung ein weiteres Chromosom 21 hinzukommt, enthält die befruchtete Eizelle (Zygote) drei dieser Chromosomen. Du kannst auch von einer trisomen Zygote sprechen.

Klinefelter Syndrom Meiose

Das Klinefelter Syndrom ist eine Krankheit bei Männern, bei der die Geschlechtschromosomen anders verteilt sind. Der übliche Chromosomensatz einer Frau besteht aus XX-Chromosomen und eines Mannes aus XY-Chromosomen. Du kannst die unter einem X-Chromosom ein Chromosom vorstellen, dass für die Ausbildung weiblicher Merkmale verantwortlich ist. Ein Y-Chromosom ist also für die Ausbildung männlicher Merkmale zuständig.

Beim Klinefelter Syndrom besitzen Männer ein zusätzliches X-Chromosom (XXY). Dieses entsteht, wenn sich der XX-Chromosomensatz der Frau nicht ordnungsgemäß trennen kann. Dadurch können zwei X-Chromosomen bei der Zellteilung in die gleiche Tochterzelle gelangen.

Mitose Meiose

Die Meiose ist nur eine von zwei Arten der Kernteilung. Die zweite Art ist die Mitose. Sie ist für die Vermehrung von Körperzellen zuständig. Die Besonderheit dabei ist, dass sich Tochterzellen bilden, die genetisch mit der Mutterzelle identisch sind.

Unser Artikel Mitose und Meiose im Vergleich  stellt einen übersichtlichen Vergleich zwischen diesen beiden Arten der Kernteilung her.


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