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Die Fortpflanzung - Referat
Die Fortpflanzung
Es ist die Erzeugung von Nachkommen bei Pflanzen, Tier und Mensch. Dabei wird das Erbgut von einer Generation an die nächste weitergegeben und so die Erhaltung der Art gesichert. Meist ist sie mit einer Vermehrung, d. h. einer Erhöhung der Individuenzahl, verbunden.
Eine regelmäßige Aufeinanderfolge einer ungeschlechtlich und einer geschlechtlich erzeugten Generation bezeichnet man als Generationswechsel.
Ungeschlechtliche Fortpflanzung
Bei der ungeschlechtlichen Fortpflanzung (auch vegetative Fortpflanzung, da sie vorwiegend bei Pflanzen vorkommt) entstehen die Nachkommen aus Teilstücken nur eines Elternorganismus. Bei den Pflanzen: Zweiteilung, Sprossung, Sporen, Brutknospen, Ausläufer und Knollen.
Auch bei Tieren ist die einfachste ungeschlechtliche Fortpflanzung die Zweiteilung (bei Protozoen, Hohltieren). Die Polyembryonie ist eine ungeschlechtliche Fortpflanzung auf der Stufe der Frühentwicklung. Bei der Knospung werden neue Zellverbände an bestimmten Stellen des Tierkörpers abgeschnürt (z. B. Hydrozoenpolypen).
Geschlechtliche Fortpflanzung
Bei der geschlechtlichen Fortpflanzung (sexuelle Fortpflanzung) werden meist zwei Sorten von Keimzellen gebildet, männliche und weibliche (zweigeschlechtliche Fortpflanzung), die bei der Befruchtung zur Zygote verschmelzen, aus der sich das neue Lebewesen entwickelt. Es können sich aber auch unbefruchtete Eizellen zu neuen Lebewesen entwickeln (eingeschlechtliche Fortpflanzung, Jungfernzeugung, Parthenogenese). Sexualität.
Befruchtung
Vereinigung von Keimzellen, d. h. einer männlichen und einer weiblichen Geschlechtszelle, also von Samen- und Eizelle (Gametogonie) und der entsprechenden Zellkerne (Karyogamie). Bei den im Wasser lebenden Tieren geht der Befruchtung meist eine freie Besamung voraus: Samen- und Eizellen werden ins Wasser entleert und treffen sich dort durch die anlockende Wirkung der Besamungsstoffe (Gamone). Bei anderen Vielzellern des Land-, aber auch des Wasserlebens wird das Ei im mütterlichen Körper entwickelt, so daß der Samen durch Begattungsorgane (Penis, Zirrus) in den weiblichen Körper befördert werden muß (Begattung, Kopulation). Der Samen wird entweder in Form einer milchigen Flüssigkeit oder mit Umhüllungshaut in Form einer Samenpatrone ( Spermatophore, z. B. bei Molchen) übertragen. Bei vielen Insekten, Schnecken u. a. wird der Samen in der Samentasche (Receptaculum seminis) aufbewahrt, bis die Eier reif sind.
Beim Eindringen des Samenfadens in das Ei bildet dieses eine Befruchtungshaut, die das Eindringen weiterer Samenfäden verhindert. Nach Verschmelzen von Ei- und Samenzellkern (mütterliche und väterliche Anlagen werden vererbt) setzt meist die Furchung des Eies ein, und die Entwicklung des Embryos beginnt.
Durch die Reife- bzw. Reduktionsteilung der Geschlechtszellen wird die Zahl der Chromosomen halbiert, was nötig ist, da sonst bei jeder Verschmelzung von Samenfaden und Ei eine Verdoppelung einträte.
Keimzellen
Sie sind die besonderen Zellen der Vielzeller, die der geschlechtlichen Fortpflanzung (Amphigonie) dienen. Außer den ungeschlechtlichen Sporen mancher Pflanzen sind alle Keimzellen geschlechtlich differenziert, d. h., es gibt immer zwei Sorten von Keimzellen: die weiblichen und die männlichen Keimzellen, die bei der Befruchtung zur Zygote verschmelzen. Aus dieser entwickelt sich dann das neue Lebewesen. Der Fall, daß zwischen den Keimzellen und den übrigen Körperzellen kein Unterschied besteht, ist selten (Hologamie); meist unterscheiden sich die Keimzellen von den übrigen Zellen der Art (Merogamie).
Im einfachsten Fall sind die geschlechtlichen Keimzellen (auch Geschlechtszellen oder Gameten genannt) gleich groß und gleich gestaltet und nur physiologisch geschlechtsverschieden (Isogamie, bei vielen Protozoen, Algen und Pilzen). Bei Moosen, Farnen und bestimmten Protozoen sind die Gameten ungleich groß (Anisogamie); der größere (Makro-) Gamet, der oft reichlich Reservestoffe enthält, wird als weiblich (¥) bezeichnet, der kleinere (Mikro-)Gamet als männlich (¢). Bleibt der Makrogamet unbeweglich, nennt man ihn die Eizelle (Ei) und den beweglichen Mikrogameten (Spermatozoon oder Spermium), der die Eizelle aufsucht, die Samenzelle. Alle geschlechtlichen Keimzellen enthalten nur die Hälfte des für die jeweilige Art typischen Chromosomensatzes, der bei der Befruchtung verdoppelt wird; hierfür machen die Keimzellen bei ihrer Bildung die Reifeteilungen durch. Die Keimzellen werden meist in besonderen Organen gebildet: bei den höheren Pflanzen in Archegonien und Antheridien bzw. im Embryosack und im Pollenkorn, bei den Gewebetieren im Eierstock (Ovar) und Samenstock ( Hoden).
Samenzelle
Spermium, Spermatie, Spermatozoon, Samenfaden sind die männliche Fortpflanzungszelle der vielzelligen Lebewesen ( Keimzellen). Die bewegliche Samenzelle besteht aus Kopf, Mittelstück und Schwanzgeißel. Der Kopf enthält den Zellkern und hat vorn das sog. Akrosom, den Mechanismus zum
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Eindringen in das Ei. Das Mittelstück enthält zahlreiche Mitochondrien und ist Energiespeicher. Die Samenzelle sucht die unbewegliche Eizelle aktiv auf. Bei der Besamung dringen meist nur Kopf und Mittelstück in die Eizelle ein, der Schwanz wird abgeworfen. Beim Menschen gelangen die Samenzellen vom Hoden, wo sie gebildet werden, durch den Nebenhoden und den Samenleiter zu den Samenblasen; von hier werden sie beim Geschlechtsakt reflektorisch(Ejakulation) durch die Harnröhre entleert.
Mitochondrien
Das sind faden- bis kugelförmige Zellorganellen. Sie bestehen aus einer äußeren Hüllmembran und einer inneren Membran, die schlauchförmige ( Tubuli), blattförmige (Cristae) oder sackförmige (Sacculi) Einstülpungen in den inneren Raum (Matrix) sendet. Durch diese Oberflächenvergrößerungen können mehr Enzyme an die innere Membran gebunden werden; ihre wichtigste Funktion ist die Energiegewinnung bei der Zellatmung. Die Enzyme der Atmungskette sind membrangebunden. In der Matrix befinden sich die Enzyme des Citronensäurecyclus und der oxidativen Decarboxylierung. Da sie sich in der Zelle bewegen und so zu Orten des Energiebedarfs gelangen, bezeichnet man sie als „fahrende Kraftwerke der Zelle“. Mitochondrien sind teilungsfähig, sie besitzen ringförmige DNS und Ribosomen zur Proteinsynthese.
Reifeteilung
Es ist die Reduktionsteilung, Meiose, die beiden Kern- und Zellteilungen, die der Ausbildung der Geschlechtszellen vorausgehen. Da bei der Befruchtung zwei Zellkerne miteinander verschmelzen, entstehen Zellen mit doppeltem (diploidem) Chromosomensatz. Die Reduktion zum einfachen (haploiden) Chromosomensatz der Geschlechtszellen erfolgt durch die Reduktionsteilung (1. Reifeteilung, Meiose I). Dabei werden nicht wie bei der normalen Kernteilung Chromosomenhälften auf die Tochterzellen verteilt, sondern ganze Chromosomen. Da beide Elternzellen einen haploiden Chromosomensatz beigesteuert haben, sind je zwei Chromosomen homolog. Ihre Verteilung auf die Tochterzellen erfolgt zufällig, so daß eine Neukombination ( Mendelsche Gesetze) der väterlichen und mütterlichen Chromosomen stattfindet. Ein wichtiger Vorgang zu Beginn der 1. Reifeteilung ist die enge Paarung der bereits gespaltenen homologen Chromosomen (Bivalente) zur Chromatidentetrade, während deren ein Austausch von Chromosomenabschnitten stattfinden kann (Crossing-over). An die 1. Reifeteilung schließt sich die 2. Reifeteilung (Meiose II) an, die nach dem Schema einer normalen Kernteilung verläuft. Aus beiden Reifeteilungen gehen 4 haploide Zellen hervor (Gonentetrade), die sich zu Gameten (Geschlechtszellen) weiterentwickeln.
Bei den Gewebetieren entstehen bei der Samenreifung aus der Tetrade 4 männliche Samenzellen (Spermien), bei der Eireifung nur eine Zelle u. 3 sog. Pol-oder Richtungskörperchen, die zugrunde gehen.
Chromosomen
Sie bei der Zellteilung mikroskopisch sichtbar werdende Strukturen und Träger der Gene. Chromosomen bestehen hauptsächlich aus Desoxyribonucleinsäure ( = DNS, Nucleinsäuren). Ihre Gestalt und Zahl ist artspezifisch (z. B. Mensch 2×23, Fruchtfliege 2×4). Das Chromosom der Bakterien hat die Gestalt einer zu einem Ring geschlossenen DNS-Doppelwendel. Bei Organismen mit einem Zellkern sind die Chromosomen komplizierter aufgebaut. Die Form der Chromosomen ändert sich mit der genetischen Aktivität. Zu Beginn der Kernteilung treten sie mit charakteristischen Stäbchenformen hervor, und die Spindelansatzstelle des Chromosoms (Centromer) wird als Einschnürung an bestimmten Stellen sichtbar. Ferner zeigen sich knötchenartige Verdickungen, die Chromomeren (Chromatinkörperchen). Chromosomen vermehren sich durch Verdopplung. Diploide Zellen enthalten 2 Chromosomensätze oder Genome, die Geschlechtszellen diploider Individuen enthalten nur einen Chromosomensatz und sind haploid. Somatische Zellen (Körperzellen) polyploider Arten können mehr als 2 Chromosomensätze enthalten. Abweichungen von der typischen Chromosomenzahl, -Form und -Größe(Chromosomenaberrationen) können zu mehr oder weniger schweren Erbschäden bis hin zur Lebensunfähigkeit führen.
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