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Biologie 1214 Applied Digital Life Sciences
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Einführung in Biologie im Bachelorstudium Applied Digital Life Sciences der ZHAW: https://www.zhaw.ch/de/lsfm/studium/b... • Das im Video verwendete Material gratis als PDF herunterladen: • DOI = https://api.datacite.org/10.60877/zth... • Die Meiose umfasst zwei aufeinander folgende Zellteilungen: die erste und zweite meiotische Teilung, die auch als erste und zweite Reifeteilung bezeichnet werden. • Die Ziele der Meiose sind die Halbierung des Chromosomensatzes und die Rekombination des genetischen Materials. Beide Ziele werden in der ersten meiotischen Teilung erreicht. • Die Prophase 1 ist verlängert. Im Leptotän kondensieren die Chromosomen leicht. Im Zygotän paaren sich die homologen Chromosomen. Die intrachromosomale Rekombination erfolgt im Pachytän und wird auch als Crossover oder Crossing-over bezeichnet. Dabei tauschen die homologen Chromosomen DNA-Abschnitte untereinander aus. Im Diplotän kondensieren die Chromosomen vollständig und die Crossing-over-Ereignisse werden als Überkreuzungen (Chiasmata) sichtbar. In der Diakinese bewegen sich die Chiasmata zu den Enden der Chromosomen. • In der Metaphase 1 ordnet der Spindelapparat die homologen Chromosomenpaare in der Äquatorialebene an. Die Ausrichtung der Chromosomen als homologes Paar zu den Zellpolen hin erfolgt zufällig. Dies bewirkt die interchromosomale Rekombination. In der Anaphase 1 trennen sich die homologen Chromosomen und bewegen sich zu den Zellpolen. Jede Tochterzelle erhält eine Kombination aus ehemals mütterlichen und väterlichen Chromosomen. In der Telophase 1 erreichen die Chromosomen die Zellpole und die Mutterzelle teilt sich in zwei Tochterzellen. • Weil der Chromosomensatz der Mutterzelle in der ersten meiotischen Teilung gleichmässig auf die Tochterzellen verteilt wird, ergibt sich eine Halbierung des Chromosomensatzes. • Die zweite meiotische Teilung ist eine Mitose von zwei haploiden Zellen. In der Prophase 2 kondensieren die Chromosomen. Der Spindelapparat ordnet die Chromosomen in der Metaphase 2 in der Äquatorialebene an. In der Anaphase 2 trennen sich die Schwesterchromatiden und wandern als 1-Chromatiden-Chromosomen zu den Zellpolen. In der Telophase 2 erreichen die Chromosomen die Zellpole, die Kernhülle wird aufgebaut, der Spindelapparat zerfällt und die beiden Zellen teilen sich. Am Ende der zweiten meiotischen Teilung liegen vier Zellen vor, die sich genetisch sowohl untereinander als auch gegenüber der Mutterzelle unterscheiden. • Der vertikale Gentransfer beschreibt den Fluss der genetischen Information von einer Generation zur Nächstfolgenden. Er findet bei sämtlichen Prokaryoten und Eukaryoten statt. Der vertikale Gentransfer kann über vegetative Zellteilung oder sexuelle Fortpflanzung erfolgen. Nur die sexuelle Fortpflanzung erzeugt genetische Vielfalt. Sie ist auf eukaryotische Arten beschränkt und fehlt bei den Prokaryoten. • Der horizontale Gentransfer ist der Austausch von genetischer Information zwischen Zellen der gleichen Generation oder unterschiedlichen Arten. Er ist typisch für die Prokaryoten und trägt bei ihnen zur Entstehung genetischer Vielfalt bei. Bei Prokaryoten lassen sich drei Formen des horizontalen Gentransfers unterscheiden: Transformation, Transduktion und Konjugation. • Bei der Transformation nimmt eine kompetente Bakterienzelle bei ungünstigen Umweltbedingungen wahllos DNA aus der Umwelt auf und integriert sie in ihr Genom. Erfolgt das bei zahlreichen Zellen, werden einige wenige Zellen Gene erhalten, die ihnen das Überleben der ungünstigen Umweltbedingungen erleichtern und einen Selektionsvorteil haben. • Bei der Transduktion wird eine Bakterienzelle von einem Phagen infiziert. Bei der Assemblierung der Virions kommt es in seltenen Fällen zu einem Fehler. Anstelle des viralen Genoms wird ein Stück des Bakterienchromosoms in das Phagenpartikel eingebaut. Bindet ein solches Phagenpartikel an eine andere Zelle, gelangt das Fragment des Spenderchromosoms in die Zelle des Empfängers. Durch homologe Rekombination kann sich das neue DNA-Fragment ins Empfängerchromosom integrieren. • Bei der Konjugation enthält die Spenderzelle ein Fertilitätsplasmid (F-Plasmid). Das befähigt sie, einen Pilus zu einer Empfängerzelle aufzubauen. Ein Pilus ist eine röhrenförmige Zytoplasmabrücke, über die Einzelstrang-DNA vom Spender auf den Empfänger übertragen wird. Beide Zellen ergänzen die Einzelstrang-DNA wieder zu einer Doppelhelix, so dass der Spender eine Kopie der übertragenen genetischen Information behält und der Empfänger eine Kopie erhält. • • 00:00 Themen der heutigen Lektion • 00:37 Sexuelle Fortpflanzung im Überblick • 03:06 Ablauf der ersten meiotischen Teilung • 15:02 Ablauf der zweiten meiotischen Teilung • 19:54 Vergleich von Mitose und Meiose • 23:21 Vertikaler und horizontaler Gentransfer • 30:29 Transformation • 34:43 Transduktion • 40:37 Konjugation
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