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11.3: Meiose II 522
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Meiose II 522
 

PROTOKOLLE

11.3: Meiose II 522

Die Meiose II ist das zweite und letzte Stadium der Meiose. Sie nutzt die haploiden Zellen, welche während der Meiose I produziert wurden. Jede dieser haploiden Zellen enthält nur 23 Chromosomen eines ursprünglichen homologen Anfangspaars. Wichtig ist, dass jedes Chromosom in diesen Zellen aus zwei miteinander verbundenen Kopien besteht. Sobald diese Zellen in die Meiose II eintreten, besteht das Ziel darin, diese Schwesterchromatiden voneinder zu trennen. Dies geschieht auch wieder durch die gleichen Mikrotubuli, welche auch in anderen Teilungsprozessen verwendet werden. Das Ergebnis der Meiose II sind zwei haploide Zellen, die jeweils nur eine Kopie aller 23 Chromosomen enthalten. Je nachdem, ob der Prozess bei Männern oder Frauen stattfindet, können diese Zellen Eizellen oder Spermien bilden. Durch den Prozess der Befruchtung verbinden sie sich und bilden ein neues diploides Individuum.

Meiose II, menschliche Eizellen und der meiotische Spindelapparat

Das Ziel der Meiose II ist bei Männern und Frauen grundsätzlich das gleiche. Frauen produzieren haploide Eizellen, während Männer haploide Samenzellen produzieren. Es gibt jedoch in diesem Prozess zwischen den Geschlechtern einige wesentliche Unterschiede. Zum Beispiel bildet sich der meiotische Spindelapparat an einer Eizellenvorläuferzellen der Frau nur zu einer Seite aus. Diese Asymmetrie ermöglicht es, dass nach der Meiose II zwei ungleich große Zellen entstehen können. Es entstehen eine große Eizelle und ein kleinerer Polkörper, der sich auflöst. Diese Teilung des Cytoplasmas sorgt dafür, dass die Eizelle genügend Nährstoffe enthält, um einen Embryo unterstützen zu können.

Die Position des meiotischen Spindelapparates ist für Wissenschaftler, welche sich mit assistierten Reproduktionstechnologien wie der intraCytoplasmatischen Spermieninjektion (ICSI) beschäftigen, von großer Bedeutung. Bei der ICSI, die zur Behandlung von Paaren mit Unfruchtbarkeit eingesetzt wird, wird eine Nadel verwendet, mit der ein einzelnes Spermium direkt in das Cytoplasma einer Eizelle eingeführt wird. Embryologen müssen darauf achten, die Injektion in den Bereich des meiotischen Spindelapparats zu vermeiden, da dies das Mikrotubuligerüst beschädigen und zu einer abnormalen Chromosomenzahl im entstehenden Embryo führen könnte. Daher sagen Embryologen, die eine ICSI durchführen, die Position der Spindel typischerweise anhand der Position des Polkörpers voraus oder visualisieren die Struktur direkt mit Techniken wie der Polarisationsmikroskopie.

Ein weiteres einzigartiges Merkmal der weiblichen Meiose ist, dass die Vorläuferzellen der Eizellen zunächst in der Prophase I und dann in der Metaphase II einen Zellzyklus-Stopp durchlaufen. In der Pubertät setzen die weiblichen Geschlechtshormone die Eizellen aus dem Prophase I-Stillstand frei, und die Meiose II beginnt. Anschließend werden die in der Metaphase II arretierten Eizellen aus dem Eierstock in den Eileiter freigesetzt, wo die Meiose erst nach der Befruchtung wieder aufgenommen wird. Das bedeutet, dass der meiotische Spindelapparat gebildet und mit den Chromosomen assoziiert wird. Dagegen läuft die Trennung der Schwesterchromatiden also erst nach der Vereinigung von Sperma und Eizellenvorläuferzelle ab.

Die Unterbrechung der Meiose II stellt eine einzigartige Herausforderung für Frauen dar, die sich dafür entscheiden, ihre Eizellen einfrieren zu lassen. Viele Protokolle für die In-vitro-Fertilisation verlangen nämlich, dass diese Zellen während der Metaphase II isoliert und dann eingefroren werden. Da Probleme mit der meiotischen Spindel chromosomale Anomalien wie Trisomien verursachen können, wurden beträchtliche Forschungsarbeiten durchgeführt, um festzustellen, welche Verfahren zum Einfrieren der Eizellen nur minimale Auswirkungen auf diese Struktur haben. Um die Schäden an den Eizellen zu vermindern, wurden Techniken entwickelt, bei denen Zucker oder andere Kryokonservierungsmittel dem Gefriermedium zugesetzt werden, was die Bildung von Eiskristallen, die die Zellen beim Auftauen schädigen können, begrenzt.


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