Zusammenhänge zwischen den Abläufen in der Meiose und dem möglichen Auftreten von Mutation?
Guten Abend,
ich habe in Biologie eine Frage gestellt bekommen, die ich selbstständig nicht beantworten kann. Wäre echt ideal wenn jemand eine Antwort dazu hätte:)
und zwar: Zusammenhänge zwischen den Abläufen in der Meiose und dem möglichen Auftreten von Mutation finden
Vielen Dank!
2 Antworten
Hi,
"Nondisjunction".
Vielleicht sollte ich zu Beginn etwas sortieren, wir sprechen hier vermutlich nicht von einer normalen Zellteilung und auch nicht davon, dass etwas nicht kopiert wird oder Basenpaare falsch angeordnet werden.
Das findet sich zwar auch bei Mutationen, aber diese Art Mutationen sind im Zusammenhang mit der Meiose wahrscheinlich nicht gemeint. Sondern solche Mutationen, die explizit durch oder im Verlaufe von der Meiose auftreten können. So zumindest verstehe ich die Fragestellung.
Die Meiose führt zur Bildung der Geschlechtszellen, d.h. es wird in der ersten Teilung (Meiose I), die Zahl der Chromosomen halbiert, so dass am Ende ein haploider Chromosomensatz entsteht, wohingegen Körperzellen diploid sind. Bei der Vereinigung von 2 Geschlechtszellen bei der Befruchtung, kommt dann wieder ein normaler doppelter Chromosomensatz zustande.
Bei der Verteilung der Chromosomen z.B. bei der 1. meiotischen Teilung, der Reduktionsteilung (Meiose I), kann es passieren, dass ein Chromosom mehr in eine Geschlechtszelle gerät und die andere Zelle ein Chromosom zu wenig erhält. Dies kann leicht passieren, wenn die Chromosomen sich "paaren", also dicht nebeneinander liegen, wie in der Meiose I üblich und danach nicht wie vorgesehen voneinander trennen, diese Nichttrennung bezeichnet man als "Nondisjunction" und das ist der Fachbegriff für meiosebedingte Genommutationen, nach denen hier vermutlich gefragt ist.
Ich habe mal eine kleine Skizze einer Nondisjunction angefertigt und angehangen, die den Verlauf aufzeigt. Der Organismus habe 3 Chromosomen (1, 2, 3) und diese sind zu Beginn der Meiose diploid vorhanden, also zweimal 1, 2, 3 + 1, 2, 3, um sie besser voneinander unterscheiden zu können, habe ich einige rot und schwarz gemacht, aber unterschiedlich pro Chromosomensatz.
Zunächst werden die Chromatiden der Chromosomen verdoppelt (Replikation), wie bei jeder beliebigen Zellteilung, daher 1,1; 2,2; 3,3 und bei einem diploiden Chromosomensatz nocheinmal 1,1; 2,2; 3,3.
Dann rücken die Chromosomen, die nun jeweils aus 2 Chromatiden bestehen, deren Erbsubstanz also verdoppelt wurde, ganz nah zusammen, man sagt auch die "homologen" (einander entsprechenden Chromosomen z.B. 1,1 + 1,1) paaren sich eng beieinander liegend, also 1,1+1,1; 2,2+2,2; 3,3+3,3. Wir haben also 3 Chromosomenpaare und insgesamt 12 Chromatiden ((3 x 2) x 2).
In der Reduktionsteilung (Meiose I) werden die Chromosomen nun aufgeteilt, so dass die Tochterzellen jeweils nur noch die Hälfte des diploiden Chromosomensatzes erhalten, jeweils 1,1; 2,2; 3,3, das sind je 3 Chromosomen, mit insgesamt je 6 Chromatiden (je 3 x 2-Chromatidchromosomen) und hierbei kann ein Fehler auftreten und z.B. das homologe Chromosom 3,3 (rot) mit in eine der Tochterzellen hineingeraten, die bereits das andere Chromsom 3,3 (schwarz) hat, 1,1; 2,2; 3,3; 3,3 mit dem Effekt, dass die andere Tochterzelle ein Chromosom zu wenig hat 1,1; 2,2.
In der Meiose II erfolgt nur eine ganz gewöhnliche Chromatidentrennung, ähnlich wie bei einer Mitose, so dass von einem 2-Chromatidchromosom 1,1 je 1 verteilt wird 2,2 je (2)+(2) 3,3 je (3)+(3), aber eben links das Chromosom 3 doppelt vorliegt 1, 2, 3, 3 und rechts fehlt 1, 2.
Vereinigt sich die linke Geschlechtszelle bei der Befruchtung mit dem Geschlechtspartner, haben wir 1, 2, 3 + 1, 2, 3, wie ganz oben im obersten Kreis + 3 wir haben also nach der Befruchtung das Chromosom 3 nicht doppelt, sondern nun 3-fach vorliegen. In so einem Fall spricht man von einer "Tri-somie" und die bekannteste der Trisomien dürfte die Trisomie des menschlichen Chromosoms Nr. 21 sein oder das sog. "Down-Syndrom".
Wir halten fest, bei der Meiose kann es durch eine Fehlverteilung der Chromosomen zu Genommutationen (Chromosomenzahlmutationen) kommen, z.B. durch Nichttrennung (Nondisjunction) homologer Chromosomen in der Meiose I, dadurch ändert sich die Gesamtzahl der Chromosomen der entstehenden Keimzellen.
Ebenso ist eine Fehlverteilung auch in der 2. meiotischen Teilung möglich, in dem Fall kommt es zu einer Nondisjunction der Chromatiden eines Chromosoms, also in der Skizze von 1,1 2,2 3,3 (Meiose II) würde sich ein Paar Chromatiden nicht trennen, zu 1, 2, 3 und 1, 2, 3 (normal), sondern zu 1, 2 und 1, 2, 3, 3. Das wäre eine Nondisjunction in der 2. meiotischen Teilung.
Das Fehlen eines Chromosoms oder das Hinzufügen eines Chromosoms zu einem normalen Chromosomensatz nennt man "Aneuploidie" https://de.wikipedia.org/wiki/Aneuploidie
Trisomie (eines zu viel) oder Monosomie (eines zu wenig) führen beim Menschen zu Erbkrankheiten, wie z.B. dem Down-Syndrom (Trisomie 21), vgl. https://de.wikipedia.org/wiki/Down-Syndrom Gruß, Cliff
Wenn bei der Zellteilung etwas falsch läuft zb. ein Teil falsch oder gar nicht oder doppelt kopiert wird, dann treten Fehler bei der Verdopplung einer Zelle auf. Das kann zum Beispiel an falsch angeordneten Basenpaaren liegen (aber das werdet ihr denke ich erst später besprechen). Dieser Fehler kann dann bei einem Menschen sichtbar werden und eine Änderung seines Aussehens oder sogar Krankheiten herbeiführen. Wenn man ein blaues und ein braunes Auge hast, ist das eine Mutation, die dich aber körperlich nicht beeinträchtigt. Aber andere Mutationen können zb. Fehlfunktionen herbeiführen.
Das ist jetzt das, was ich dazu sagen würde.
Hoffe, das hilft dir weiter :)
Ich wusste nicht wie ausführlich du es haben wolltest. Aber Cliffs Antwort ist natürlich um einiges besser 👍🏻