Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

11.2: Meiose I
INHALTSVERZEICHNIS

 

PROTOKOLLE

11.2: Meiose I

Die Meiose ist ein sorgfältig orchestrierter Prozess von Zellteilungen. Das Ziel der Meiose ist es, haploide Spermien oder Eizellen zu produzieren. Von ihnen enthält jede nur die Hälfte der Anzahl der Chromosomen, die in den somatischen Zellen anderswo im Körper vorhanden sind. Die Meiose I ist die erste solche Teilung und umfasst mehrere Schritte. Dazu gehören folgende: die Kondensation der replizierten Chromosomen in diploiden Zellen, die Paarung homologer Chromosomen und ihr Informationsaustausch und schließlich die Trennung homologer Chromosomen durch ein auf Mikrotubuli beruhendes Netzwerk. Dieser letzte Schritt segregiert homologe zwischen zwei haploiden Vorläuferzellen. Anschließend gehen sie in die zweite Phase der Meiose, die Meiose II, über.

Kreuzung und der synaptonemale Komplex

Der Austausch von äquivalenten Segmenten zwischen homologen Chromosomen findet bereits früh in der Meiose I statt. Man bezeichnet dies als Crossing-Over (Kreuzung). Dieser Prozess beruht auf der engen Assoziation solcher Homologe, die durch die Bildung eines als synaptonemalen Komplex bezeichneten Bindeproteingerüsts zwischen ihnen zusammengeführt werden. Um korrekt zu funktionieren, benötigt der Komplex drei Teile: (1) vertikale Seitenelemente, die sich entlang der nach innen gerichteten Seiten zweier nebeneinander liegender homologer Chromosomen bilden; (2) ein vertikales zentrales Element, das zwischen den Chromosomen positioniert ist; und (3) Querfäden, oder horizontale Proteinfäden, die die vertikalen und zentralen Komponenten verbinden. Das Ergebnis wird häufig mit einer Leiter verglichen, bei dem die seitlichen Elemente als Beine und die Querfäden als Sprossen verwendet werden. Wichtig ist, dass der synaptonemale Komplex dazu beiträgt, homologe Chromosomen präzise auszurichten. Nur dadurch kann die Kreuzung zwischen äquivalenten Abschnitten des genetischen Materials ermöglicht werden. Dieses Gerüst ist jedoch vorübergehend und löst sich nach einer solchen Rekombination größtenteils wieder auf.

Meiose und Anomalien in den Chromosomen

Die Meiose ist ein komplizierter Prozess, bei dem trotz zellulärer Kontrollprozesse, Fehler passieren können. Gelegentlich sind solche Fehler die Folge unvollständigen bzw. fehlerhaften Aufzweigung (Non-Disjunction). Dabei werden die Chromosomen nicht gleichmäßig zwischen den Zellen aufgeteilt. Bei der Meiose I bedeutet dies, dass ein homologes Chromosomenpaar in einer der beiden entstandenen Zellen landen kann, während der anderen das ganze Chromosom fehlt. Wenn der Vorläufer, der beide Homologe erhalten hat, in die Meiose II eintritt und diese abschließt, besitzen beide gebildeten Tochterzellen zwei Kopien des betreffenden Chromosoms, anstatt der erwarteten Einzelkopie.

Eines der bekannteren Ergebnisse, die bei einer Non-Disjunction während der Meiose I auftreten können, ist Trisomie 21. Dabei besitzt ein Individuum drei Kopien des 21. Chromosoms. Dieser als Trisomie-21 bekannte Zustand, wird durch ausgeprägte Gesichtszüge, Entwicklungsverzögerungen und Herzfehler geprägt. Die genaue Ursache für die Non-Disjunction, die zum Down-Syndrom und anderen Trisomien führt, kann unterschiedlich sein. Häufig ist sie jedoch das Ergebnis von Problemen mit dem Mikrotubuli-Apparat, der die Chromosomen trennt. Auch defekte Proteine können Trisomien verursachen, indem sie Chromosomen miteinander verbinden.


Suggested Reading

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter