Genetik 5. Zellzyklus, Meiose und Mitose

• Die DNA-Verdoppelung (Replikation) ist ein wichtiger Ereignung im Lebenszyklus einer Zelle.
• Die Zellteilung ist wichtig für die Fortpflanzung bei eincelligen Organismen bzw. für das Gewebewachstum bei mehrzelligen Organismen.
• Körperzellen sind somatische Zellen, Keimzellen sind Geschlechtszellen (Gameten: Eizellen und Spermien).
• DNA-Synthese erfolgt während der S-Phase.
• Der Zellzyklus beginnt mit der G1-Phase nach der Mitose (M-Phase).
• Das Gen e ist ebony auf dem Chromosom 3.
• Diese beiden Allele können identisch oder verschieden sein.
• Die Zelle ist diploider Chromosomensatz Chr 2 (Mutter) und Chr 3 (Mutter) und Chr 2 (Vater) und Chr 3 (Vater).
• Die Gene vg und bw sind vestigial und brown auf dem Chromosom 3.
• Im diploiden Organismus sind jeweils zwei Allele eines Gens vorhanden.
• In der Mitose sorgt der Spindelapparat für eine geordnete Verteilung der beiden Schwesterchromatiden jedes einzelnen Chromosoms auf zwei Zellkerne.
• Von jedem Gen existieren 2 Allele: vg und vg +, bw und bw +, e und e +.
• In der S-Phase findet die DNA-Replikation statt (Dauer typischerweise mehrere Stunden).
• In mehrzelligen Organismen unterscheidet man zwischen der Zusammenfassung der Zellteilung.
• Keimzellen sind notwendig für die Fortpflanzung, aus diploiden Keimbahnzellen entstehen haploide Geschlechtszellen oder Gameten (Spermien und Eizellen).
• Durch zufallsgemäßige Verteilung (Segregation) und Crossover entsteht beachtliche genetische Variabilität, was zu der Entstehung von neuen Genotypen und Phenotypen führt.
• Haploide Gameten entstehen durch Meiose (Reduktionsteilung).
• Somatischen Zellen sind Körperzellen, die sich durch Mitose vervielfältigen, bei Menschen entstehen genetisch identische diploide Tochterzellen.
• Interphase ist das Stadium von G1 bis zum Beginn einer weiteren Mitose, in dem Chromosomen nicht sichtbar sind und der Kern mit diffusem Chromatin gefüllt ist.
• Die Centromere sind die Spindelfaseransatzstellen.
• Die Zellteilung durch Mitose erfolgt durch die Mikrotubulärer Spindelapparat.
• Die Tetrade ist die Verteilungseinheit der Meiose.
• Meioseprodukte sind haploid.
• Durch Crossover werden die Allelfolgen innerhalb der Chromatiden neu kombiniert, intrachromosomaler Rekombination.
• Nach einer prämeiotischen S-Phase paaren sich in der Prophase I die homologen Chromosomen einer diploiden Zelle und bilden eine Tetrade aus 2 Chromosomen mit 4 Chromatiden.
• Wenn das haploide Genom aus „n“ Chromosomen besteht, sind „n“ Tetraden beteiligt.
• Neue Genkombinationen entstehen während der Meiose durch 2 Mechanismen: intrachromosomale Rekombination, bei der reziproke Stückaustausch zwischen mütterlichen und väterlichen Chromosomen (Crossover) führt zu Homologe Nichtschwester-Chromatiden, die auf gleicher Höhe durchtrennt und kreuzweise wieder zusammengefügt werden, und interchromosomale Rekombination, bei der zufällige Orientierung der mütterlichen und väterlichen Chromosomen in der Metaphase I führt zur zufallsgemäßen Verteilung der homologen Chromosomen auf die beiden Tochterzellen (Segregation oder Rekombination der Chromosomensätz
• Die Anzahl der zufälligen Anordnungs- und Trennungsmöglichkeiten wird mit der Anzahl der Chromosomen im haploiden Satz potenziert: 2^n Kombinationen zur Bildung von Ei- oder Spermienzellen.
• Die Chromatiden jeder Tetrade werden unabhängig von den anderen Tetraden des Chromosomensatzes verteilt, was interchromosomale Rekombination, genetische Rekombination, darstellt.
• Durch Crossover Austausch von beliebigen DNA-Abschnitten entstehen „grenzenlose“ Rekombinationsmöglichkeiten und Genetische einzigartige Individuen.
• Crossover, genetisch erkennbare Rekombination zwischen homologen Chromosomen, führt zu neuen Allelfolgen.
• Chromosomen enthalten von der Anaphase der Mitose bis zur abgeschlossenen DNA-Duplikation in der S-Phase eine einzige DNA-Doppelhelix.
• Von hier bis zum Ende der Metaphase der Mitose besteht das Chromosom aus zwei Chromatiden, die jeweils einen DNA-Doppelstrang enthalten; es gibt also zwei Doppelhelices pro Chromosom.
• Zellteilung durch Meiose
• Die Träger der neuen Genkombination sind in der Folgegeneration der natürlichen Selektion auf Überlebens- und Anpassungsfähigkeit unterworfen.
• Metaphase II: Anordnung der Chromosomen in der Äquatorialebene
• Variabilität bietet Ansatzpunkte für die Selektion.
• Prophase II
• 4 Meioseprodukte sind fertig
• Zwischenphase: Interkinese – keine DNA-Synthese