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8.14: Mitose, Meiose und sexuelle Fortpflanzung - Biologie

8.14: Mitose, Meiose und sexuelle Fortpflanzung - Biologie


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Lernerfolge

Verstehen Sie, wie Mitose, Meiose und zufällige Befruchtung zu genetisch einzigartigen Individuen führen

Wie Sie jetzt wissen, ist genetische Variation sehr wichtig. Genetische Variation wird auf verschiedene Weise eingeführt, einschließlich Veränderungen in der Mitose, Crossing-Over und zufällige Orientierung in der Meiose und zufällige Befruchtung. Das Video unten bietet Ihnen einen schönen Überblick darüber, wie jeder zur genetischen Vielfalt beiträgt.

Ein YouTube-Element wurde aus dieser Textversion ausgeschlossen. Sie können es hier online ansehen: pb.libretexts.org/bionm1/?p=310


8.14: Mitose, Meiose und sexuelle Fortpflanzung - Biologie

Wir haben in Kapitel 12 gesehen, dass Mitose war der Prozess, bei dem sich die Chromosomen genau und gleichmäßig teilen, sodass jede Tochterzelle untereinander und mit ihrer Mutterzelle identisch ist. Diese Identität ist essentiell für das Wachstum und die Reparatur von Organismen. Viele einzellige Organismen und einige mehrzellige Organismen können durch diesen Prozess der Zellteilung genetisch identische Klone ihrer selbst produzieren. Diese Klone können sich jedoch nicht leicht an sich ändernde Umgebungen anpassen, daher ist eine andere Methode für viele einzellige Organismen und die meisten mehrzelligen Organismen, Nachkommen zu produzieren, die sexuelle Fortpflanzung. Die sexuelle Fortpflanzung erfolgt in zwei Stufen: Zuerst wird die Chromosomenzahl halbiert, meist in spezialisierten Zellen des Organismus durch einen Prozess namens Meiose, um die zu produzieren Gameten oder Geschlechtszellen. Im zweiten Stadium verschmelzen diese Gameten durch Befruchtung zu einer einzigen, einzigartigen diploiden Zelle. Bei den meisten Pflanzen und Tieren entwickelt sich diese diploide Zelle durch Zehntausende mitotischer Zellteilungen zu einem erwachsenen Organismus. Diese Reduzierung der Chromosomenzahl durch Meiose und zufällige Befruchtung zur Bildung der nächsten Generation mischt die Chromosomen ständig und erzeugt neue Kombinationen von Genen von jedem Elternteil in ihren Nachkommen.

Lernziele

Am Ende dieses Kapitels können Sie

  • Vergleichen Sie die ungeschlechtliche und sexuelle Fortpflanzung
  • Beschreiben Sie das Verhalten von Chromosomen während der Meiose, einschließlich Crossing-Over und unabhängiger Sortierung.
  • Beschreiben Sie die Stadien von Meiose I und Meiose II.
  • Identifizieren Sie die Ähnlichkeiten zwischen Mitose und Meiose.
  • Erklären Sie die Unterschiede zwischen Mitose und Meiose.

8.14: Mitose, Meiose und sexuelle Fortpflanzung - Biologie

Meiose und sexuelle Lebenszyklen

Es ist wichtig, die Meiose auf eine Weise zu verstehen, die uns zeigt, wie wir die Unterschiede zwischen den Individuen bekommen und warum wir dennoch eher unseren Verwandten als wie Fremden ähneln.

Jede Zelle Ihres Körpers hat Chromosomen. Beim Menschen haben wir 46. Jedes Chromosom in Ihren Zellen hat ein passendes Chromosom. Was Sie also wirklich haben, sind 23 homologe Chromosomenpaare. Sie werden homolog genannt, weil sie einander sehr ähnlich sind – sie sind vom gleichen Chromosomentyp, sie haben die Codes für die gleiche Art von Informationen, nur unterschiedliche Informationen (8.13).

Ihr Körper ist das Ergebnis der Verschmelzung zweier Gameten. Eine von jedem Elternteil. Jede dieser Gameten hatte 23 Chromosomen, so dass Sie nach der Vereinigung dieser Gameten, als Sie nur eine einzelne Zelle waren, 46 Chromosomen hatten. Oder 23 Chromosomenpaare. Alle übrigen Zellen in Ihrem Körper stammen von dieser ersten Zelle ab (durch mitotische Teilungen), sodass sie alle auch 46 Chromosomen haben.

Wir nennen die Zellen zwei Sätze genetischen Materials (beim Menschen diejenigen mit 46 Chromosomen) diploide Zellen (2n). Die Zellen mit einem einzigen Satz (im menschlichen Beispiel die Gameten, Spermien und Eier) werden als haploide Zellen (n) bezeichnet. (siehe 8.14)

Alle Zellteilungen, die in Ihrem Körper für das tägliche Wachstum und die Reparatur stattfinden, sind mitotische Zellteilungen. Jede Zelle hat das gleiche genetische Material wie die Elternzelle. Aber wenn Gameten produziert werden, werden sie durch meiotische Zellteilung produziert (8.15). Die durch meiotische Zellteilung produzierten Zellen haben halb so viele Chromosomen (es sind haploide Zellen).

Alle unsere Zellen haben wirklich zwei Chromosomensätze, 23 homologe Paare. Sie entstanden aus der Verschmelzung zweier haploider Zellen (genannt Gameten) und vielen anschließenden Mitosen. Wir produzieren Gameten durch meiotische Zellteilung. Wir reduzieren die Chromosomenzahl auf die Hälfte. Und nicht nur eine Hälfte. Jede der vier durch Meiose produzierten Zellen besitzt alle 23 Chromosomen, einen halben Satz homologe Paare. Die Stadien der Meiose sollten Sie auf den Seiten 140 - 141 im Text nachlesen.

Weiter: Wie erhalten wir die Variation zwischen Individuen in einer Population?

Letztlich ist die gesamte genetische Variation zwischen Individuen auf Mutationen zurückzuführen. Wir haben viel Material über Mutationen behandelt. Sie sollten wissen, was sie verursacht, welche Arten von Mutationen es gibt und vieles mehr. Denken Sie daran, dass wir, als wir zu Beginn des Semesters über Mutationen nachdachten, an Dinge dachten, die innerhalb eines Individuums passierten. Wir sprachen über eine einzelne Zelle, die ihre DNA während der S-Phase ihres Lebens falsch kopiert, sich dann durch Mitose teilt und diese fehlerhafte Kopie an eine der beiden Tochterzellen weitergibt. Und wir haben darüber gesprochen, dass die DNA einer Zelle verändert wird, nachdem sie einem Mutagen ausgesetzt wurde, dann wird die veränderte DNA kopiert und nach der Mitose an beide Tochterzellen weitergegeben.

Die gleichen Faktoren, die Mutationen in Körperzellen verursachen können, können Mutationen in Keimzellen verursachen. Oder anders ausgedrückt, Mutationen können in der DNA einer Zelle auftreten, die sich (durch Meiose) teilen wird, um Gameten zu bilden. Wenn meine Hautzell-DNA zu Hautkrebs mutiert, bin ich in Schwierigkeiten. Aber das ist ein Problem in meinem eigenen Körper. Tritt eine Mutation in einer Zelle auf, die sich in Gameten teilt, kann diese Mutation an die nächste Generation weitergegeben werden. Eine mutierte DNA-Sequenz in einem Gameten wird ein Teil jeder Zelle des Individuums, die aus diesem Gameten hervorgegangen ist. Wenn dieses Individuum weiterhin Gameten produziert, können die Gameten auch diese veränderte DNA-Sequenz aufweisen. Es ist nicht so schrecklich, wie es klingen mag. Tatsächlich sind Mutationen die Grundlage für viele der Unterschiede, die wir zwischen Individuen sehen. Grüne Augen und blaue Augen resultieren aus leicht unterschiedlichen Versionen von Genen. Rotes Haar ist das Ergebnis einer Mutation in einem Haarfarben-Gen. Es gibt so viele Beispiele, dass es sinnlos ist, sie aufzuzählen. ALLE GENETISCHEN VARIATIONEN IN EINER BEVÖLKERUNG RESULTIEREN AUS MUTATIONEN.

Aber was ist mit der sexuellen Fortpflanzung?

Der Vorteil der sexuellen Fortpflanzung (neben den lustigen Teilen) besteht darin, dass neue Genkombinationen an die Nachkommen weitergegeben werden. Der Name des Spiels (des Lebensspiels) besteht darin, Ihre Gene an nachfolgende Generationen weiterzugeben. So viele wie möglich. Sie "gewinnen", wenn Ihre Gene die der anderen in Zukunft zahlenmäßig überwiegen. Warum dann nicht eine exakte Kopie Ihrer eigenen Gene weitergeben? Das ist es, was sich ungeschlechtlich fortpflanzende Organismen tun. Es ist schnell, du brauchst keinen Kumpel. Aber die Welt verändert sich ständig. Was für Sie eine vollkommen gute Kombination von Genen sein könnte, könnte in Zukunft obsolet werden oder vielleicht einfach nicht so gut sein, wie sie es jetzt ist. Indem Sie Ihre Gene ein wenig vermischen, können Sie sie mit einigen anderen kombinieren, die Vorteile haben. Dies ist ein großer Teil der Biologie der Partnerwahl. Auch wenn Sie sie vermischen, besteht möglicherweise das Potenzial für die Expression von Genen, die Sie besitzen, die jedoch nicht in Ihnen exprimiert werden. (Dies ist häufig bei dominanten und rezessiven Merkmalen der Fall, über die wir bald erfahren werden)

Ich weiß, dass es schwierig ist, sich vorzustellen, dass das Leben "versucht, Gene an die Zukunft weiterzugeben", und ich weiß, dass diese Vorstellung, dass Variabilität eine gute Sache ist, auch schwer ist. Eine Sache, die dir helfen könnte zu verstehen, ist, an die Unsicherheit im Leben zu denken. Es gibt viele Dinge, auf die Sie keinen Einfluss haben oder die Sie vorhersagen können. Wenn Sie versuchen vorherzusagen, welche Art von Genen in Zukunft wirklich nützlich sein werden, könnten Sie denken, dass die, die Sie jetzt haben, Ihnen sehr gute Dienste geleistet haben und dass dies Ihre beste Wahl ist. Aber so unberechenbar die Zukunft auch ist, eines ist absolut wahr und absolut vorhersehbar – die Welt wird sich verändern. So gut Ihr aktueller Satz von Genen für Sie in dieser Generation auch sein mag, es ist ein echter Vorteil, einen Mechanismus einzubauen, um sie von Zeit zu Zeit neu anzuordnen, um sich gegen diese sich unweigerlich verändernde Welt abzusichern. Hier kommt die sexuelle Fortpflanzung ins Spiel.

Es gibt drei Quellen genetischer Variation, die aus der sexuellen Fortpflanzung resultieren. Oder genauer gesagt, drei Arten, wie die sexuelle Fortpflanzung die bereits vorhandene Variation (von der Mutation) neu anordnet. Eine ist eine unabhängige Zusammenstellung von Chromosomen, eine andere wird Crossing-Over genannt, und die dritte Art der Variation ist die zufällige Befruchtung.

Denken Sie daran, dass alle diploiden Zellen Chromosomenpaare haben, eines von jedem Elternteil. Während der Metaphase 1 reihen sich die homologen Paare entlang der Metaphaseplatte mit einem Chromosom jedes Paares auf beiden Seiten der Linie auf. Nicht alle Chromosomen mütterlichen Ursprungs liegen auf der einen Seite mit allen väterlichen auf der anderen. Mütterliche und väterliche Chromosomen sind zufällig auf beiden Seiten der Metaphaseplatte verteilt. Für jedes Paar besteht also eine 50/50-Chance, auf welcher Seite die Homologen weitergeführt werden (8,17). Wir haben 23 Paare mit jeweils 50/50 Wahrscheinlichkeiten. Das ergibt 2 23 mögliche Kombinationen von Gameten eines menschlichen Individuums. Das sind über 8.000.000 (8 Millionen). Das ist viel. Aber das ist nicht alles.

Ein unabhängiges Sortiment sollte Gameten mit vielen möglichen Kombinationen von mütterlichen und väterlichen Chromosomen ergeben, aber aufgrund eines Prozesses, der als Überkreuzung bekannt ist, sind die Chromosomen, die tatsächlich in den Gameten landen, weder ausschließlich mütterlich noch väterlich. Wenn die homologen Chromosomenpaare während der Prophase I der Meiose zusammenkommen, werden die Chromatiden in Stellen verbunden, die als Chiasmata bezeichnet werden. Crossing over tritt auf, wenn Teile von Nicht-Schwesterchromatiden (die von entgegengesetzten Chromosomen des homologen Paares) die Plätze tauschen (8.19). Dies erhöht die genetische Variation, die sich aus der sexuellen Fortpflanzung ergibt, weiter.

Wir haben gesehen, dass eine bestimmte Samenzelle eine von etwa 8.000.000 möglichen Kombinationen ist, auch ohne die Variation zu berücksichtigen, die durch das Überkreuzen eingeführt wird. Betrachten Sie die möglichen Kombinationen, wenn diese Samenzelle mit einer Eizelle vereint ist, die ebenfalls eine von 8.000.000 Kombinationen ist. Die resultierende diploide Zygote ist eine von über 64 000 000 000 000 möglichen Kombinationen der Gene der beiden Eltern.

Was folgt, sind meine Notizen zur Meiose. Dabei helfen auch die Bilder im Buch.

Es gibt 2 Teile, Meiose I und Meiose II, also haben wir Prophase I, Metaphase I, Anaphase I.. bis hin zu . Telophase II. Zunächst Meiose I, bei der die Chromosomenzahl halbiert wird.

Prophase I – Chromatin bildet dichtere Chromosomen. Homologe Paare kommen zusammen und bilden Tetraden. (Es gibt vier Schwesterchromatiden in einem Paar homologer Chromosomen, daher der Name Tetrade). Hier findet die Überfahrt statt.

Metaphase I - Tetraden richten sich auf der Metaphaseplatte aus.

Anaphase I- Chromosomen wandern zu entgegengesetzten Polen. Beachten Sie, dass sich die Chromosomen in der Anaphase I der Meiose bewegen. In der Anaphase der Mitose bewegte sich nur ein Chromatid. Das Ergebnis hier in der Meiose ist, dass die Chromosomenzahl halbiert wird.

Telophase I – Die Chromosomen befinden sich an den entgegengesetzten Polen der sich teilenden Zelle. Zytokinese findet ebenfalls statt. Die Chromosomen werden sich zu diesem Zeitpunkt wahrscheinlich nicht auflösen, da sie sich in der Meiose II wieder teilen.

Meiose II unterscheidet sich wirklich nicht von einer mitotischen Teilung der beiden Tochterzellen, die von Meiose I produziert werden. Es gibt eine Prophase II, Metaphase II, Anaphase II und Telophase II. Denken Sie daran, dass in der Meiose I die Chromosomenzahl von 2n auf n reduziert wird.

Gregor Mendel war ein Augustinermönch, der von 1822 bis 1884 in Österreich lebte. Er interessierte sich dafür, warum das Aussehen von Lebewesen variiert und warum verwandte Individuen in gewisser Weise gleich und in anderer Weise unterschiedlich aussehen. Ein Vererbungsmechanismus, den einige Leute zu dieser Zeit für möglich hielten, wurde als Mischvererbung bezeichnet. Die Nachkommen zweier verschiedener Eltern wären eine Mischung aus beidem. Dies war unwahrscheinlich, denn obwohl es erklärt, warum Individuen wie ihre Eltern aussehen, erklärt es nicht die Unterschiede zwischen Individuen. (Nach ein paar Generationen des Mischens würden alle gleich aussehen.)

Mendel entwickelte die Idee der Partikelvererbung. In diesem Modell geben die Eltern diskrete, vererbbare Einheiten an ihre Nachkommen weiter. Diese Einheiten nennen wir Gene.

Mendel arbeitete mit Erbsenpflanzen und hatte als Mönch viel Zeit. Er hätte vielleicht kein Mönch sein müssen, wenn er sich mit Fruchtfliegen auskannte. Terminologie: Charakter ist das vererbbare Merkmal von Interesse. Trait ist eine der Varianten des Charakters. Mendel studierte Erbsen. Sie können lila oder weiße Blüten haben. Blütenfarbe ist also der Charakter, Lila ist eine Eigenschaft. Weiß ist auch ein Merkmal.

Mendel kreuzte Erbsenpflanzen mit unterschiedlichen Merkmalen und betrachtete die Nachkommen. Er entschied sich, nur Charaktere zu untersuchen, die eine "Entweder-Oder"-Typvariation hatten (9.2d). Er begann mit "echten Zuchtpflanzen", zum Beispiel verwendete er lila blühende Pflanzen, die, wenn sie selbst bestäubt wurden, nur lila blühende Pflanzen hervorbrachten. Er lernte die meisten wichtigen Dinge, indem er sich nicht die Nachkommen der ersten Generation ansah, sondern deren Nachkommen.

Das Kreuzen von violett blühenden Pflanzen mit weiß blühenden Pflanzen wurde durchgeführt, indem der Pollen von den violetten Pflanzen genommen und auf die Blüten der weißen Pflanzen aufgebracht wurde (nachdem zuerst die pollenbildenden Strukturen der weißen Blüten entfernt wurden (9.2c)). Die Samen aus dieser Fremdbestäubung wurden gepflanzt und die Arten der Nachkommen wurden notiert. Sie waren alle lila.

Das Weiß verschwand jedoch nicht. Bei der Verpaarung dieser ersten Generation (F1) erschienen einige weißblütige Pflanzen in ihren Nachkommen (9.3a). Stellen Sie sich vor, Sie versuchen, dies ohne das Wissen, das wir heute haben, herauszufinden.

Mendel argumentierte, dass jede Pflanze während der Befruchtung etwas von jedem Elternteil bekam. Während der ersten Kreuzung bekam jede Nachkommenspflanze etwas Weiß und etwas Lila, aber das Lila war das, was er das "dominante" Merkmal nannte. Wir nennen die verschiedenen Versionen eines Gens (in diesem Fall das Blütenfarben-Gen) Allele. In seinen ersten Kreuzungen bekam er Pflanzen mit Allelen der weißen Blüte und der Allele der violetten Blüte. Wir wissen, dass sich jedes dieser Allele auf einer Hälfte eines homologen Chromosomenpaares befand (Mendel nicht).

Wenn die lila Blüten der ersten Generation miteinander gekreuzt wurden, ergaben sie eine weiß blühende Pflanze für jeweils drei lila blühende Pflanzen (9.3a&b). Aus diesen Beweisen entwickelte er die folgenden vier Ideen:

1. Alternative Versionen von Genen berücksichtigen die Variationen in den ererbten Charakteren. Wir nennen diese alternativen Versionen Allele. Wir wissen jetzt, dass DNA am gleichen Ort auf jedem eines homologen Chromosomenpaares unterschiedliche Informationen haben kann.

2. Für jedes Zeichen erbt ein Organismus zwei Gene, eines von jedem Elternteil. Mendel wusste nicht einmal, was Sie über Meiose wissen. Sie wissen, dass diploide Organismen eines von jedem Chromosom von den Eltern erhalten und so erhalten wir zwei Allele für jedes Zeichen.

3. Wenn sich die beiden Allele unterscheiden, wird eines, das dominante Allel, im Erscheinungsbild des Organismus ausgedrückt. Das rezessive Allel taucht nicht auf.

4. Die beiden Allele für jeden Charakter trennen sich während der Gametenproduktion. Wenn ein Individuum also ein dominantes Allel und ein rezessives Allel hat, können die Gameten eines bekommen, das sie trennen werden. Die Gameten können entweder das dominante oder das rezessive Allel haben. Dies wird als Mendelsches Segregationsgesetz bezeichnet.

Noch ein paar Terminologien: Konventionell verwenden wir einen Großbuchstaben für das dominante Allel und einen Kleinbuchstaben für das rezessive Allel. Ein Individuum mit zwei gleichen Allelen wird für dieses Merkmal als homozygot bezeichnet. Wenn ein Individuum zwei verschiedene Allele besitzt, sagen wir, dass es für diesen Charakter heterozygot ist. Mendel hatte lila blühende Pflanzen, die "echte Züchter" waren, das heißt, wenn sie selbst bestäubt wurden, produzierten sie immer lila blühende Pflanzen. Die Pflanzen waren für das violette Allel homozygot. Die lila blühenden Pflanzen der ersten Generation waren heterozygot. Sie hatten weiße rezessive Allele. Der Phänotyp beider violett blühenden Pflanzen war der gleiche, ihre Genotypen unterschieden sich. Der Phänotyp kann durch Beobachtung bestimmt werden, es ist das Aussehen eines Individuums. Der Genotyp ist die zugrunde liegende genetische Ausstattung eines Individuums. (9.3b)

Nicht alle Allele sind vollständig dominant oder rezessiv. Ein Beispiel aus dem Text ist die Farbe der Löwenmäulchen. Wenn homozygote rote Blüten (RR) mit homozygoten weißen Blüten (rr) gekreuzt werden, ist die F1-Generation ganz rosa. Die Farben scheinen sich "vermischt" zu haben, aber das genetische Material, die Gene, haben sich nicht vermischt. Dies ist ein Beispiel für unvollständige Dominanz. Beweise dafür, dass die Gene nicht vermischt wurden, finden sich in der f2-Generation (9.10a).

Dominante Allele unterdrücken die rezessiven Allele nicht. Betrachten Sie die Tay-Sachs-Krankheit. Menschen mit der Krankheit können ein Lipid, das sich im Gehirn ansammelt, nicht verstoffwechseln. Diese Menschen sind homozygot rezessiv (tt). Heterozygote und homozygot dominante Individuen (Tt, TT) erscheinen normal. Wir sagen also, T ist dominant. Was wirklich passiert ist, dass das T-Allel die genetische Information hat, um das Enzym zu produzieren, das notwendig ist, um die tödlichen Lipide zu metabolisieren. TT-Individuen produzieren viel von dem Enzym und Tt-Individuen auch einiges. tt Einzelpersonen machen keine. TT- und Tt-Individuen produzieren genug, daher nennen wir sie normal, obwohl Sie dieses Phänomen auf biochemischer Ebene als unvollständige Dominanz betrachten werden.

(Zu beachten: Rezessive Allele sind nicht immer die seltensten und nicht immer die schlechten.)

Es gibt nicht immer nur zwei Allele eines Gens in der Population. Manchmal gibt es nur einen, manchmal sind es viele. Ein diploides Individuum kann natürlich nur zwei Allele gleichzeitig haben, aber es kann mehr in der Population geben. Die ABO-Blutgruppen sind ein gutes Beispiel. Es gibt drei Allele in diesem System: I A , I B & i. I A und I B sind dominant, so dass ein I A i-Individuum Blutgruppe A hat und auch ein I A I A-Individuum. ii ist Typ O und I A I B ist Typ AB. Die Allele kodieren für die Beschichtung der Blutzellen. I A produziert einen Manteltyp, I B einen anderen. ii Einzelpersonen erhalten keine Mäntel. Personen vom Typ AB erhalten beides. (Siehe Abschnitt 9.11)

Viele Charaktere in der realen Welt funktionieren nicht so sauber wie Mendels Erbsen. Wie die Körpergröße oder Hautfarbe von Menschen. Betrachtet man eine aus Individuen bestehende "Population", so findet man Individuen mit einem breiten Spektrum an Merkmalen. Zum Beispiel begegnet man in menschlichen Populationen nicht nur kleinen und großen Individuen. Es gibt kleine Menschen, große Menschen und Menschen aller Größen dazwischen. Daher wird eine Höhenvariation als kontinuierlich bezeichnet, und ein Charakter wie die Größe (oder die Milchleistung von Milchkühen, die Sprintgeschwindigkeit von Skorpionen usw.) wird als ein quantitativer Charakter bezeichnet. Zwei Dinge helfen, diese Arten von Zeichen zu erklären, die eine kontinuierliche Variation aufweisen.

1) Polygene Vererbung ist die Situation, in der ein Charakter, wie die Hautfarbe, von vielen Genen kontrolliert wird. Bei der Mendelschen Vererbung finden wir typischerweise Verhältnisse von Phänotypen. Bei quantitativen Merkmalen finden wir kontinuierliche Verteilungen von Phänotypen. Es gab einmal einen Streit zwischen den Anhängern dieser beiden Ansätze, aber wie wir aus Abbildung 9.13 im Text sehen, kann die kontinuierliche Verteilung von Charakteren durch die Effekte von Allelen an mehreren Loci erklärt werden. Dies ist nur ein einfaches Beispiel. Viele der phänotypischen Aspekte, die wir als "Charaktere" bezeichnen, resultieren aus der Wirkung vieler Gene an vielen Loci.

2) Umwelteinflüsse können auch eine starke Rolle bei der Ausprägung eines Merkmals spielen. Ein Beispiel ist, dass genetisch ähnliche Hortensien je nach pH-Wert des Bodens eine Reihe von Blütenfarben produzieren. Oder betrachten Sie die Höhe. Eine genetisch "große" Pflanze kann auf armen Böden zu kurz werden. Oder eine Person mit großen Eltern, die aus einer langen Reihe großer Vorfahren stammt, könnte ziemlich klein werden, wenn sie als Kind weder Milch noch Eiweiß hat. Oder wie wäre es mit dem schwer fassbaren Charakter "Intelligenz"? Es ist schwer zu definieren, und es ist auch sehr schwer zu bestimmen, wie viel von der "Intelligenz" (oder deren Fehlen) einer Person vererbt wurde oder aus Umwelteinflüssen wie Lernen, Ernährung und kulturellen Unterschieden resultiert.

CHROMOSOMALE VERERBUNG BEIM MENSCHEN

Wenn wir Zellen betrachten, die eine Mitose durchmachen, können wir das genetische Material in so genannten Chromosomen zusammengefasst sehen. Wir können all diese Chromosomen fotografieren und sie dann aus dem Foto herausschneiden und in homologe Paare neu anordnen. Die resultierende Anzeige wird als Karyotyp (13.2) bezeichnet.

Sehen Sie sich das Bild des menschlichen Karyotyps an (Seite 231). Es gibt 23 Paare (46 Chromosomen). Beachten Sie, dass das letzte Paar anders aussieht? Das liegt daran, dass der gezeigte Karyotyp von einem Mann stammt. Männer haben ein „X“- und ein „Y“-Chromosom. (Sie sehen auf anderen Fotos wie xs und ys aus).

Wenn sich die Chromosomen der Mutter während der Metaphase I auf der Metaphase-Platte ausrichten, befindet sich auf beiden Seiten ein X. Das liegt daran, dass Weibchen ein Paar X für dieses homologe Paar haben. Männer haben ein X und ein Y und somit können ihre Gameten entweder ein X oder ein Y enthalten. Deshalb sagt man, dass der Vater das Geschlecht des Kindes bestimmt. Er bestimmt nicht wirklich das Geschlecht, sondern das Geschlecht wird durch den Beitrag von entweder x oder y im Sperma bestimmt. Diese X- und Y-Chromosomen werden als "Geschlechtschromosomen" bezeichnet.

Sie wissen, dass die bei Individuen exprimierten Merkmale auf Gene zurückzuführen sind, die sie auf ihren Chromosomen haben. Sie wissen auch, dass Individuen mit zwei gleichen Allelen für einen Charakter (Homozygoten) manchmal anders erscheinen als Individuen mit 2 verschiedenen Allelen für einen Charakter. Angenommen, ein Charakter resultiert aus Genen, die sich auf einem der Geschlechtschromosomen befinden, zum Beispiel dem X-Chromosom. Weibchen können für dieses Merkmal heterozygot oder homozygot sein. Männer hingegen haben nur ein Chromosom, das das Gen für diesen Charakter trägt. Eine Frau könnte zwei verschiedene Allele auf ihren X-Chromosomen haben, ein dominantes und ein rezessives, und sie könnte immer noch das dominante Merkmal aufweisen. Wenn sie ihr dominantes Merkmal, das X trägt, an einen Sohn weitergibt, wird der Sohn ebenfalls vom dominanten Merkmalstyp sein. Wenn sie das rezessive Merkmal an den Sohn weitergibt, wird er das rezessive Merkmal aufweisen. Er kann für den Charakter nicht heterozygot sein, da er nur ein X-Chromosom hat. Viele Erbkrankheiten folgen diesem Muster und werden als geschlechtsgebundene Merkmale bezeichnet.


Arbeitsblatt Biologie zum Vergleich von Mitose und Meiose

Vergleich von Meiose und Mitose. Meiose-Arbeitsblatt Im ersten Teil dieser Untersuchung untersuchen die Schüler Mitose-Objektträger in einem.

Bild 1 Mitose Meiose Mitose Meiose

Mein Biologielehrer hier bei Marquette Dr. Nole hat dies durch den Vergleich der Mitose- und Meiose-Arbeitsblattquelle gezeigt.

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Radha Jayakumar

TEKS B.6E: Vergleichen Sie die Prozesse der Mitose und Meiose und ihre Bedeutung für die sexuelle und asexuelle Fortpflanzung.

Die Kenntnis des Prozesses, bei dem Gameten gebildet werden, ermöglicht es den Schülern, Nachkommen und genetische Variation besser zu verstehen. Aufgrund der Meiose und der sexuellen Fortpflanzung ist das menschliche Leben so vielfältig. Interessant ist auch, dass sie aus allen möglichen DNA-Kombinationen das Ergebnis sind.

Benötigte Materialien:
PowerPoint Präsentation
Whiteboards, Expo-Marker, Radierer
Biologie-Lehrbücher
Mitose-Aktivität

Unterrichtsfokus (Engagement) :

Sagen Sie den Schülern, dass wir heute über die Meiose sprechen werden, aber um den Prozess der Meiose zu verstehen, müssen wir ihren Cousin, den Prozess der Mitose, überprüfen. Die Schüler führen die Mitoseaktivität in Vierergruppen durch. Die Gruppe ist dafür verantwortlich, das Bild in der Mitose dem richtigen Begriff (Prophase, Metaphase, Anaphase, Telophase, Interphase) zuzuordnen. Wiederholen Sie anschließend die Aktivität schnell mit den zuvor gelernten Handbewegungen.

Aktivitäten (Erklären):

Die Schüler füllen die Lücken auf ihrem Notizblatt aus. wie der Lehrer den Vorgang der Meiose erklärt. In den Notizen werden interaktive Möglichkeiten, wie zum Beispiel Tischgespräche, aufgeführt. Ein Beispiel für eine Tischgesprächsfrage wäre: “ wie eignet sich die Meiose für eine zunehmende genetische Variation?”

Selbständige Praxis (aufwendig):


Die Schüler beantworten Fragen anhand ihrer Notizen. Sie wenden sich in ihren Notizen einem bestimmten Diagramm zu und beantworten damit Fragen zur Meiose.

Auswertung: :


Sagen Sie den Schülern, dass sie vor ihrer Abreise dafür verantwortlich sind, die Hauptunterschiede zwischen Mitose und Meiose zu vergleichen. Unter Verwendung des Whiteboards zeichnen sie ein T-Diagramm, auf dem eine Seite die Merkmale der Mitose und die andere die Merkmale der Meiose sind. Je nach Zeit sollten die Schüler 4-5 Unterschiede auflisten. Beispiele sind, wo die letzten Zellen gefunden werden, ob diese Zellen haploid oder diploid sind, N oder 2n und wie viele Teilungen in jedem Prozess auftreten. Achten Sie darauf, die Tafel zu überprüfen, bevor die Schüler den Raum verlassen. Sie sollten ermutigt werden, einander, ihre Notizen und ihr Lehrbuch zu benutzen.


Erinnern Sie die Schüler daran, ihre Hausaufgaben zu machen und für den Mitose- und Meiosetest zu lernen. Außerdem sind die Schüler für das Ausfüllen des Arbeitsblatts zur Mitose/Meiose verantwortlich.


FRAGE Nr. 1 Wie werden Eizellen und Spermien produziert? Erklären Sie im Detail den Mechanismus der Verschmelzung von Eizelle und Sperma beim Menschen? ANTWORT: Gametogenese ist die Bildung.

Laienhaft gesprochen wird das Erbgut von Eizelle und Spermien zu Tochterzellen mit einem vollständigen Chromosomensatz kombiniert. Die erste Stufe.

Männliche Gonaden umfassen Hoden, die bei der Produktion von Spermien helfen, während weibliche Gonaden Eierstöcke umfassen, die Eizellen produzieren. Es werden sowohl männliche als auch weibliche Gameten gebildet.

Mitose ist eine Form der asexuellen Fortpflanzung, bei der eine diploide Elternzelle in zwei identische diploide Zellen geteilt wird. Auf der anderen Seite ist Meiose eine Prüfung.

Während dieses Vorgangs kann jedoch eine Befruchtung erfolgen. Befruchtung ist die Verbindung eines männlichen und weiblichen haploiden Gameten. Haploid bedeutet, dass die Geschlechtszelle .

1. Was ist der Unterschied zwischen Mitose und Meiose? Definieren Sie jeden Begriff und erklären Sie dann, wie jeder Prozess unterschiedlich zur Konzeption und zum Wachstum beiträgt.

Dies stellt eine Unterteilung dar, die aus den Prozessen der Prophase, Metaphase, Anaphase und Telephase besteht. Der grundlegende Gegensatz besteht darin, dass die Meiose invol.

Sobald eine Körperzelle, eine lebende Zelle wie eine Leberzelle oder Hautzelle, die Prophase erreicht hat, wurden die Chromosomen bereits während der Interphase dupliziert.

Prokaryontische Zellen vermehren sich durch binäre Spaltung. Dies bedeutet, dass die Zelle ungeschlechtlich produziert. Das einzelne zirkuläre DNA-Chromosom repliziert und das ursprüngliche ce.

Das letzte wichtige Instrument des Zellzyklus ist die Meiose, eine Art der sexuellen Fortpflanzung, die die eukaryotische Zelle nach der Replikation der DNA verursachen kann.


Vererbung: Meiose und sexuelle Fortpflanzung

Sexuelle Fortpflanzung ist die Vereinigung von männlichen und weiblichen Gameten, um ein befruchtetes Ei zu bilden, oder Zygote. Die resultierenden Nachkommen erben die Hälfte ihrer Merkmale von jedem Elternteil. Folglich sind sie weder mit den Elternteilen noch mit den Geschwistern genetisch identisch, außer bei eineiigen Zwillingen. Nach Mendels Hypothese sind Erwachsene diploide, bezeichnet als 2N, mit zwei verfügbaren Allelen zum Kodieren für ein Merkmal. Die Gameten müssen sein haploide, gekennzeichnet durch N, das nur ein Allel enthält, so dass, wenn sich zwei haploide Gameten verbinden, sie ein normales diploides Individuum produzieren. The process where haploid sex cells are created from diploid parents is called Meiose, and it occurs only in the reproductive organs.

Bioterms

Gametogenesis occurs only in the ovaries and testes and represents the formation of haploid egg and sperm as a result of meiosis.

A diploid cell undergoing meiosis first duplicates itself and then divides two times, creating four haploid cells. Meiosis begins with the same G1, S und G2 stages as mitosis and also ends with a duplicate set of chromosomes. In both processes, the cell divides to form two diploid (2N) offspring however, meiosis continues with another division, which creates the four haploid gametes, in a process called gametogenesis. In meiosis, several interesting events may happen along the way to provide genetic recombination, an unexpected change in the hereditary genetic material.

Bionote

A chromosome contains numerous genes and is made of two sister Chromatiden joined by a centromere. Die Zentromer is the region of a chromosome where the two sister chromatids are joined. Homologe Chromosomen are inherited from each parent and are the two chromosomes that make up a pair in a diploid cell. They are normally the same length, contain similar genes in the same location, and have a centromere at the same locus.

Mechanism of Meiosis I

The functional difference between mitosis and meiosis occurs in meiosis I. A synapsis occurs during prophase I, where homologous chromosomes align next to each other. Homologous chromosomes are the matched pair found in a diploid cell. The maternal and paternal homologous chromosomes are made of two sister Chromatiden that are duplicated copies so at synapsis, four chromatids are aligned together in a structure called a tetrad, which is a fundamental difference between mitosis and meiosis. In metaphase I, the chromosome tetrads are oriented along the metaphase plate, the equator between the two opposite ends of the cell. In anaphase I, the tetrads split, with the sister chromatids remaining joined at their Zentromer. When the chromosomes arrive at their respected sides of the cell, in telophase, cytokinesis begins and one cell becomes two. They remain duplicates, but they are still haploid. The two cells now enter meiosis II. Siehe Abbildung Meiose I for a pictorial representation.

Mechanism of Meiosis II

The overall result of meiosis II is to create four haploid sex cells from the two diploid cells that began the process refer to the illustration Meiose II for a pictorial representation. Like mitosis, in metaphase II the chromosomes line up along the cell equator, and the paired chromatids separate in anaphase II. This final separation reduces the chromosome number by one-half, creating the haploid sperm and egg. Because of segregational and independent assortment, they may contain completely different alleles.

Abnormalities, Genetic Recombination, Variability

Spontaneous mistakes occur during meiosis that lead to gametes with unusual changes in their genetic structure (makeup). These gene changes lead to an unexpected genetic recombination that, if the organism survives, increases the genetic variability for the population. There are opportunities described next to increase genetic variability during meiosis.

Die crossing over of sister chromatids sometimes occurs when they are aligned as tetrads in metaphase I. One chromatid or chromatid piece mistakenly lies on top of a neighboring chromatid. The neighboring nonsister chromatid absorbs the new piece of chromatid into the chromosome and releases the corresponding piece to be absorbed by the first chromosome. The net result is a new genetic recombination, because neighboring chromosomes have exchanged pieces of chromatid that will undergo meiosis as a new component of the chromosome. Siehe Abbildung Crossing over.

The random alignment of chromosomes during metaphase I allows equal opportunity for a particular chromosome to migrate into a cell. Diese Art von eigenständiges Sortiment gives rise to exponential gene combinations in the offspring.

Sometimes the spindle fibers fail to separate homologous chromosomes during anaphase I, which overloads one cell with chromosomes and short stocks the other. Likewise, in anaphase II of meiosis II, if a pair of sister chromatids fails to separate and migrates into the same cell, that cell now has too many chromosomes and the other, too few. These scenarios are examples of nondisjunction, which results in the production of gametes with an odd number of chromosomes. Because it often occurs in meiosis, the genetic recombination only affects the X and Y chromosomes, the chromosomes most noted for determining the sex of the offspring, giving rise to the following abnormalities:

  • XXy = the offspring is a male with Kleinfelter's syndrome (also includes XXXy, XXXXy, and XXyy the appearance of a single y chromosome apparently is enough to create a male). Individuals with Kleinfelter's syndrome usually display lanky builds with feminine characteristics such as breast development and poor facial and chest hair growth, and they are mentally retarded and sterile.
  • Xyy = the offspring is a normal male, often called a supermale because the presence of an extra y chromosome may contribute to characteristics of increased height, weight, muscular bulk, and aggressiveness
  • XXX = The offspring are female, called metafemales or superfemales, and appear normal.
  • XO = The offspring are female and have Turner's syndrome (only one chromosome present). Individuals with Turner's syndrome are sterile females that are short in stature, do not sexually mature, and have a thickened web of skin between the shoulders and neck.

Mutations are the primary source of genetic variability because a mutation creates a new gene. Variability is also increased in other ways, such as by the randomness of the union between sperm and egg leading to fertilization.

Mutation

A mutation is a unique type of abnormality and is the greatest source of genetic variability because it creates a change in the nucleotide sequence composing the DNA. Mutations can be either good or bad.

Assuming the daughter cells receive the correct number of chromosomes, problems may arise in the structure of the DNA itself. Mutations involving the rearrangement of the DNA nucleotides is caused in four distinct ways.

EIN translocation occurs when the DNA double helix is broken and a piece of the chromosome attaches to a neighboring nonhomologous chromosome, making it longer than its homologous chromosome. The donating chromosome is obviously now shorter that its homolog. Siehe Abbildung Translokation.

Whenever a segment of a chromosome is broken off and lost, the resulting deletion has serious effects on the transmission of the original genetic material. Siehe Abbildung Deletion.

If a deleted segment returns and joins with a homologous chromosome, a duplication of genes has occurred. Siehe Abbildung Duplication.

Finally, if a segment breaks loose, reverses, and reattaches in reverse order, an Umkehrung Ergebnisse. Refer to illustration Inversion.

Bionote

EIN karyotype is a display of an individual's chromosomes that have been stained for easier observation. In humans, the karyotype shows any alteration in the 22 autosomal (genes that code for the body) chromosome pairs or the one pair of sex chromosomes.

As a result of inversions, the genes are still present and the gene number is still the same in translocations and deletions, however, the resulting mutations may create serious problems, especially in the case of deletions because the ?reading? of the genetic code will be altered by an extra omitted gene.

On a smaller scale, a point mutation in a gene is the single exchange of one nucleotide for another. This type of genetic recombination may be too small to affect the overall function of the protein and may not be noticed by the individual, especially if it is an interon which are described in Regulation of Gene Expression in Prokaryotes and Eukaryotes. In other cases, a point mutation may improve the organism by making it more fit, or make it worse by decreasing the fitness thereby lowering its chance of survival.


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8 Pros and Cons of Meiosis

When it comes to reproduction, there are different ways in which organisms do so. Some of the oldest organisms on the planet are organisms that multiplied via mitosis. While it’s a very complicated process that would result in quite a convoluted explanation, in a basic sentence, mitosis is simple the means in which unicellular organisms reproduce. These organisms are so simplified that they literally divide themselves in half to reproduce. However, there are different organisms that divide in much more complicated ways, and one of these is via meiosis. While it’s a very complex process in of itself, meiosis is better (and bad) in a few different ways.

The Pros of Meiosis

1. There are many pros to sexual reproduction. For one, one of the primary advantages are the various ways in which organisms can vary their offspring’s DNA. When you look at asexual reproduction (mitosis), it lacks genetic differentiation in the offspring.

2. When a cell divides itself in half, that does nothing in terms of making the children unique or diverse. In essence, it’s basically a method of self-induced cloning.

3. Sexual reproduction is better because when you have children that have different DNA (so different genotypes and phenotypes) then this results in children that are more likely to survive and prosper.

4. The only way organisms can survive is if they have diversified offspring, otherwise, they will not survive and will not adapt, resulting in death and extinction. So sexual reproduction is extremely vital to preserving these organisms.

5. Aside from that, but sexual reproduction is effective at generating complex organisms. With unicellular organisms, they can get away with dividing into themselves because they are so simple, however, when you look at sexual reproduction, they are capable of creating more complex organisms as a result, so without sexual reproduction, you wouldn’t be able to have more advanced creatures

The Cons of Meiosis

1. While sexual reproduction is really good, it isn’t perfect by any means. For one, it’s very hard to achieve.

2. With asexual reproduction, it’s as simple as a cell dividing its nucleus. With more advanced organisms, it requires a lot of work to simply create one or two organisms at most.

3. It also lacks the speed in which an organisms can divide. With asexual reproduction, organisms multiply rather quickly, where as with sexual reproduction, it can sometimes take up to a year.

Regardless of the pros and cons, meiosis is still a very effective means of reproduction.


Verweise

  • Mitosis - Encyclopædia Britannica
  • Meiosis - Encyclopædia Britannica
  • Mitosis - Crash Course Biology - Youtube
  • Meiosis - Crash Course Biology - Youtube
  • How Cells Divide - PBS (Also see interactive Flash animation)
  • Cell Cycle and Mitosis Tutorial - Hartnell College Biology
  • Cell Division, Mitosis, and Meiosis - Biology at the University of Illinois-Chicago
  • Mitosis and Meiosis - The Biology Web
  • The Self-made Beauty of the Centriole - Nautilus
  • Wikipedia: Cell division
  • Wikipedia: Meiosis
  • Wikipedia: Mitosis


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