Gametogenese - Gametogenesis
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Die Gametogenese ist ein biologischer Prozess, bei dem diploide oder haploide Vorläuferzellen eine Zellteilung und Differenzierung durchlaufen , um reife haploide Gameten zu bilden . Je nach biologischem Lebenszyklus des Organismus erfolgt die Gametogenese durch meiotische Teilung diploider Gametozyten in verschiedene Gameten oder durch Mitose. Zum Beispiel Pflanzen produzieren Gameten durch Mitose in gametophytes. Die Gametophyten wachsen aus haploiden Sporen nach sporischer Meiose. Die Existenz einer vielzelligen, haploiden Phase im Lebenszyklus zwischen Meiose und Gametogenese wird auch als Generationenwechsel bezeichnet .
Bei Tieren
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Tiere produzieren Gameten direkt durch Meiose aus diploiden Mutterzellen in Organen, die als Gonaden bezeichnet werden ( Hoden bei Männern und Eierstöcke bei Frauen). Männchen und Weibchen einer sich sexuell fortpflanzenden Art haben unterschiedliche Formen der Gametogenese:
- Spermatogenese (männlich)
- Oogenese (weiblich)
Etappen
Bevor sie jedoch zur Gametogonie werden, ist die embryonale Entwicklung der Gameten bei Männchen und Weibchen gleich.
Gemeinsamer Weg
Gametogonien werden normalerweise als Anfangsstadium der Gametogenese angesehen. Allerdings sind gametogonia selbst Nachfolger Urkeimzellen (PGC) von der dorsalen endoderm des Dottersack wandert entlang des Enddarms zum Gonadenleiste . Sie vermehren sich durch Mitose und werden, wenn sie im späten Embryonalstadium den Gonadenkamm erreicht haben, als Gametogonien bezeichnet. Sobald sich die Keimzellen zu Gametogonien entwickelt haben, sind sie zwischen Männchen und Weibchen nicht mehr gleich.
Individueller Weg
Von Gametogonien entwickeln sich männliche und weibliche Gameten unterschiedlich - Männchen durch Spermatogenese und Weibchen durch Oogenese. Konventionell ist jedoch das folgende Muster für beide gemeinsam:
| Zelltyp | Ploidie / Chromosomen beim Menschen | DNA-Kopienzahl/ Chromatiden beim Menschen | Prozess |
| Gametogonium | diploid (2N)/46 | 2C vor der Replikation, 4C nach 46 vor, 46 × 2 nach |
Gametocytogenese (Mitose) |
| primäre Gametozyten | diploid (2N)/46 | 2C vor der Replikation, 4C nach 46 vor, 46 × 2 nach |
Gametidogenese ( Meiose I) |
| sekundäre Gametozyten | haploid (N)/23 | 2C / 46 | Gametidogenese (Meiose II) |
| Gametid | haploid (N)/23 | C / 23 | |
| Gamet | haploid (N)/23 | C / 23 |
In-vitro-Gametogenese
In-vitro-Gametogenese (IVG) ist die Technik zur Entwicklung von in vitro erzeugten Gameten , dh "die Erzeugung von Eiern und Spermien aus pluripotenten Stammzellen in einer Kulturschale". Diese Technik ist derzeit bei Mäusen durchführbar und wird wahrscheinlich in Zukunft bei Menschen und nichtmenschlichen Primaten erfolgreich sein.
In Gametangia
Pilze, Algen und primitive Pflanzen bilden spezialisierte haploide Strukturen, die Gametangia genannt werden , in denen Gameten durch Mitose produziert werden. Bei einigen Pilzen, wie dem Zygomycota , sind die Gametangien einzelne Zellen, die sich an den Enden von Hyphen befinden und als Gameten fungieren, indem sie zu einer Zygote verschmelzen . Typischerweise sind Gametangien mehrzellige Strukturen, die sich in männliche und weibliche Organe differenzieren:
- Antheridium (männlich)
- Archegonium (weiblich)
Bei blühenden Pflanzen
Bei Angiospermen werden die männlichen Gameten (immer zwei) im Pollenschlauch (bei 70 % der Arten) oder im Pollenkorn (bei 30 % der Arten) durch die Aufteilung einer generativen Zelle in zwei Spermienkerne gebildet. Dies kann je nach Art während der Pollenbildung in der Anthere (Pollen trizellulär) oder nach Bestäubung und Wachstum des Pollenschlauchs (Pollen zweizellig in der Anthere und in der Narbe) erfolgen. Die weibliche Keimzelle wird im Embryosack der Eizelle produziert .
Meiose
Die Meiose ist ein zentrales Merkmal der Gametogenese, aber die adaptive Funktion der Meiose wird derzeit diskutiert. Ein Schlüsselereignis während der Meiose ist die Paarung homologer Chromosomen und die Rekombination (Austausch genetischer Informationen) zwischen homologen Chromosomen. Dieser Prozess fördert die Produktion einer erhöhten genetischen Vielfalt unter den Nachkommen und die rekombinatorische Reparatur von Schäden in der DNA, die an die Nachkommen weitergegeben werden. Um die adaptive Funktion der Meiose (sowie der Gametogenese und des Sexualzyklus) zu erklären, betonen einige Autoren die Diversität, andere betonen die DNA-Reparatur .