Kapitel: Fortpflanzungsformen Mitose und Meiose

Präsentation zum Thema: "Kapitel: Fortpflanzungsformen Mitose und Meiose"—  Präsentation transkript:

1 Kapitel: Fortpflanzungsformen Mitose und Meiose Wechsel von diploider und haploider Generation

2 Fortpflanzungsformen: biparental – uniparental; Parthenogenese
Fortpflanzungsformen: vegetativ – sexuell; biparental – uniparental uniparentale Fortpflanzungsformen: 1. vegetative Fortpflanzung, 2. Parthenogenese und 3. Selbstbefruchtung Was sind die Begriffe n (Chromosomensatz) und C (Zahl der Chromatiden? Was ist diploid und haploid? Wechsel von diploider und haploider Generation bei Tieren und Pflanzen (= wichtiger Unterschied zwischen Tieren und Pflanzen) Sporophyt und Gametophyt Was sind Sporen im Gegensatz zu Gameten? Parthenogenese bei Bienen

3 1. vegetative Fortpflanzung = Fortpflanzung von Körperzellen
= immer klonal: alle Nachkommen sind genetisch gleich 2. sexuelle Fortpflanzung = Fortpflanzung von Keimzellen: entweder mit Befruchtung (= biparental) oder ohne Befruchtung (= Parthenogenese)

4 Kernfrage: Was ist haploid, was ist diploid?
Haploid ist NICHT der einfache DNA-Gehalt, und diploid ist NICHT der doppelte DNA-Gehalt.

5 Die Meiose besteht aus zwei
aufeinander folgenden Zellteilungen aus der vier Tochterzellen entstehen. In der Meiose I werden die homologen (väterlichen und mütterlichen) Chromosomen gepaart, getrennt und auf zwei Tochterzellen verteilt (1n/2c). In der Mitose werden die Chromatiden beider Chromosomen getrennt und auf die beiden Tochterzellen verteilt (2n/2c).

6 die Begriffe diploid (2n), haploid (1n) = wie viele Chromosomensätze?
Mitose: die Begriffe diploid (2n), haploid (1n) = wie viele Chromosomensätze? und C = wie viele Chromatiden? vor der Teilung kommt es zur Replikation der DNA = 2n und 4C Aber das ist immer noch diploid, weil diploid in der 2C- oder in der 4C-Form vorliegen kann. das Genom er ist diploid = 2n und 2C, weil jedes Allel in der Mutterform und in der Vaterform vorliegt. Trennung von genetisch identischem Material: Das ist Mitose. Hier werden keine Vater-Allele von den Mutter-Allelen getrennt.

7 die Begriffe diploid (2n), haploid (1n) = wie viele Chromosomensätze?
Meiose: die Begriffe diploid (2n), haploid (1n) = wie viele Chromosomensätze? und C = wie viele Chromatiden? 2 unterschiedliche haploide Tochterzellen = 1n und 2C vor der Teilung kommt es zur Replikation der DNA = 2n und 4C das Genom er ist diploid = 2n und 2C 1. Teilungsschritt 2. Teilungsschritt nach dem 2. Teilungsschritt sind die immer noch Zellen haploid, aber: 1n und 1C die eine Zelle mit den mütterlichen Chromosomen; die andere mit denen vom Vater

8 Kernfrage: Antwort: Ich sehe im Mikroskop eine Anaphase:
Wie unterscheide ich , ob das eine mitotische oder eine meiotische Anaphase ist? Antwort: In der Meiose werden ungleiche Allele (vom Vater und von der Mutter) voneinander getrennt. Am X- bzw. Y-Chromosom kann man das im Mikroskop sehen.

9 Es gibt 2 Fortpflanzungsformen:
vegetativ = eine Körperzelle (Somazelle) teilt sich und bildet ein neues Individuum [diese Fortpflanzung ist immer klonal] sexuell = eine Keimbahnzelle (Geschlechtszelle) teilt sich und bildet ein neues Individuum Die sexuelle Fortpflanzung gibt es in 2 Formen: biparental = es gibt einen Vater, dessen Spermium das Ei der Mutter befruchtet uniparental = es gibt keinen Vater, sondern nur einen Elter, der die Nachkommen erzeugt Die uniparentale sexuelle Fortpflanzung gibt es in 2 Formen: Parthenogenese = Jungfernzeugung = es gibt keinen Vater; die reifen Eier der Mutter entwickeln sich ohne Spermien 2. Selbstbefruchtung = Zwitter, die sich selbst befruchten (hier gibt es Spermien)

10 Biparentale und uniparentale Fortpflanzung.
Konsequenzen für die Evolution. A B C D E M M M A B C D M Uniparentale Fortpflanzung: Alle Nachkommen eines Elters schlagen unabhängige Entwicklungslinien ein. Die Genome (also Allelkombinationen) vermischen sich nicht mehr miteinander. Die Mutation M im Zweig B hat keine Chance, jemals in einen anderen Zweig hineinzukommen. Uniparentale Fortpflanzung führt zur divergierenden Auseinanderentwicklung aller Nachkommen (A bis D) im Laufe der Evolution. Biparentale Fortpflanzung: Die Genome (also Allelkombinationen) vermischen sich. Die Mutation M im Zweig B geht in die Abkömmlinge anderer Zweige hinein. Biparentale Fortpflanzung führt zur Gleichhaltung (Homogenisierung) aller Nachkommen im Laufe der Evolution.

11 Interessante Überlegung:
Auf der einen Seite sorgt Biparentalität für genetische Vielfalt (weil Genome vermischt werden: 1. Sperma-Ei-Verschmelzung, 2. Rekombination in der Meiose. Auf der andern Seite geht genetische Vielfalt wieder verloren, weil divergierende Stammeslinien immer wieder verschmelzen. Bei uniparentaler Fortpflanzung läuft jede Stammeslinie dauerhaft ihren eigenen Weg.

12 Uniparentaler Fortpflanzungsformen (vegetative Fortpflanzung, Parthenogenese und Selbstbefruchtung) sind bei Tieren selten. Dort wo diese Fortpflanzungsformen vorkommen (vegetativ bei Hohltieren; Parthenogenese bei Rotatorien und Wasserflöhen; Sebstbefruchtung bei Trematoden und Bandwürmern), kommt es irgendwann im Laufe der Vermehrungszyklen dann doch gelegentlich zur Biparentalität.

13 + Tiere sind in allen Zellen (außer den Keimzellen) diploid.
Chromosomen, die von der Mutter kommen Chromosomen, die vom Vater kommen + Befruchtung zur Zygote Aus der Zygote entstehen der Körper und die Keimzellen Trennung der homologen Chromosomen= Meiose haploide Generation diploide Generation haploide Generation Mit der Erfindung der Sexualität gibt es im Lebenszyklus eines Organismus zwei unterschiedliche "Generationen": die eine ist die haploide Generation und bildet Geschlechtszellen (Gameten). Diese verschmelzen zur diploiden Zygote, aus der die diploide Generation hervorgeht, die irgendwann Reduktionsteilungen macht.

14 Jedes Tier besteht nur aus diploiden Zellen.
Die einzigen haploiden Zellen sind die Spermien und die Eier.

15 Tiere sind in allen Zellen (außer den Keimzellen) diploid.
Das Interessante ist nun (und das ist der wichtige Unterschied zwischen Tieren und Pflanzen), dass die haploide und die diploide Generation unterschiedlich stark ausgeprägt sein können. Tiere sind in allen Zellen (außer den Keimzellen) diploid. Landpflanzen sind zu einem Teil ihres Lebens diploid, zu einem anderen Teil ihres Lebens aber haploid.

16 Pflanzen: Jede Pflanze besteht aus einem diploiden und einem haploiden Teil. Die haploiden Zellen können sich (im Gegensatz zu Tieren) teilen. Die Reduktionsteilung erzeugt haploide Zellen, und das sind zuerst nicht die Spermien und Eier (sondern Sporen). Die Spermien und Eier entstehen später.

17 + + Tiere: Pflanzen: Befruchtung zur Zygote
Trennung der homologen Chromosomen= Meiose haploide Generation: Nur eine einzige Zelle: Spermium oder Ei diploide Generation: Ist der gesamte Körper (außer Spermien und Eiern) haploide Generation Pflanzen: + haploide Zellen = Sporen Befruchtung zur Zygote Trennung der homologen Chromosomen= Meiose diploide Generation haploide Generation

18 + Tiere: Fast alle Tiere bestehen nur aus diploiden Zellen.
Trennung der homologen Chromosomen= Meiose haploide Generation: Nur eine einzige Zelle: Spermium oder Ei Befruchtung zur Zygote haploide Generation diploide Generation: Ist der gesamte Körper (außer Spermien und Eiern) Tiere: + Fast alle Tiere bestehen nur aus diploiden Zellen. Die einzigen haploiden Zellen der Tiere sind die Spermien und die Eier.

19 Pflanzen: Befruchtung zur Zygote haploide Generation diploide Generation Trennung der homologen Chromosomen= Meiose haploide Zellen = Sporen + haploide Generation diploide Generation haploide Zellen = Sporen Jede Pflanze besteht aus einem diploiden und einem haploiden Teil. Trennung der homologen Chromosomen= Meiose

20 haploide Zellen = Sporen Trennung der homologen Chromosomen= Meiose
Pflanzen: haploide Zellen = Sporen Trennung der homologen Chromosomen= Meiose haploide Generation diploide Generation Jede Pflanze besteht aus einem diploiden und einem haploiden Teil. Die diploide Generation der Pflanzen heißt Sporophyt. Der Sporophyt macht Meiose; d.h.: er erzeugt haploide Zellen. Aber diese haploiden Zellen sind keine Gameten (= Spermien und Eier), sondern es sind Sporen. Die haploide Generation der Pflanzen heißt Gametophyt. Der Gametophyt erzeugt haploide Gameten, aber ohne Meiose. Das ist der große Unterschied zwischen den Tieren und allen Landpflanzen (Moose, Farne, Samenpflanzen)

21 Bei Landpflanzen gibt es also immer einen Sporophyten:
… und einen Gametophyten: Tiere unterscheiden sich von Landpflanzen, indem sie niemals Sporen bilden. Die Produkte der Reduktionsteilung sind immer Gameten:

22 Was lernen wir daraus?: Mit der Erfindung der Sexualität gibt es im Lebenszyklus eines Organismus zwei unterschiedliche "Generationen": die eine ist die haploide Generation und bildet Geschlechtszellen (Gameten). Die andere ist die diploide Generation, die irgendwann Reduktionsteilung (= Meiose) macht. Gameten (= Spermien und Eier) sind also immer haploid. Aber das heißt nicht, dass Gameten immer durch Reduktionsteilung (= Meiose) entstehen. Bei den Landpflanzen entstehen die Gameten OHNE Meiose aus dem Gametophyten (der ja bereits haploid ist). Bei den Tieren entstehen die Gameten DURCH Meiose im diploiden Organismus.

23 Das bedeutet weiterhin:
Landpflanzen haben die Fähigkeit, dass ihre haploiden Zellen (= die Produkte der Meiose = Sporen) sich teilen können [sie wachsen durch Mitosen zum Gametophyten heran]. haploide Zellen = Sporen Bei Tieren können sich die haploiden Zellen NICHT teilen. Sie können nur weiterleben, wenn sie sich befruchten. [eine Ausnahme ist die Parthenogenese, wo haploide Eier sich teilen und weiterentwickeln können (aber das sind ja keine Sporen)] haploide Zellen = Gameten

24 Tiere: Pflanzen: Zellteilung geht nicht Zellteilung geht
die Produkte der Meiose (= Gameten = Spermium und Ei) können sich nicht teilen Zellteilung geht nicht Pflanzen: die Produkte der Meiose (= Sporen) teilen sich und werden zur haploiden Generation der Pflanze = Sporen Zellteilung geht