Keimzellen

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 3. November 2016
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Bei Keimzellen handelt es sich um die Grundlage des Lebens. Es existieren männliche sowie weibliche Keimzellen, die nach ihrer Verschmelzung dafür verantwortlich sind, dass ein Embryo entsteht. Dabei weisen die Keimzellen entscheidende Unterschiede im Vergleich zu allen anderen Körperzellen auf.

Inhaltsverzeichnis

Was sind Keimzellen?

Die Keimzelle der Frau ist die Eizelle, die des Mannes das Spermium. Werden die Zellen vereint, kommt es zur Befruchtung und Schwangerschaft der Frau. Dabei entstehen die Keimzellen in körpereigenen Prozessen. Ehe die Keimzelle ihrer Funktion nachgehen kann, teilt sie sich in einem Reifeprozess, der Meiose genannt wird.

Dieser besteht aus zwei Phasen, in denen der diploide Chromosomensatz in einen haploiden verwandelt wird. Hintergrund dieses Ereignisses ist es, dass jede Zelle 46 Chromosomen besitzt. Nach der Reifeteilung verfügen Keimzellen nur noch über 23 Chromosomen. Verschmelzen Eizelle und Spermium miteinander, ergänzen sie sich. Es entsteht erneut eine Zelle mit 46 Chromosomen, bei denen 23 von Seiten der Mutter stammen und 23 vom Vater.

Die Keimzellen der Frau befinden sich im Eierstock. Ungefähr alle vier Wochen wächst eine von ihnen heran. Entweder wird sie nach dem Eisprung befruchtet, oder es kommt zur Menstruation. Das Sperma, die männlichen Keimzellen, werden in den Hoden gebildet. Dabei nimmt die Entwicklung der haploiden Zellen nur wenige Stunden in Anspruch.

Anatomie & Aufbau

Bei der Eizelle handelt es sich um die größte Zelle des menschlichen Körpers. Ihr Durchschnitt beträgt etwa 0,11 bis 0,14 Millimeter. Die Eizelle wird nach außen hin von der Zona pellucida umgeben. Diese verfügt über eine besonders wichtige Aufgabe: sie besteht aus bestimmten Proteinen, durch welche es dem Spermium möglich ist, sich an die Hülle zu binden.

Nach der Eihülle folgt der Perivitellin-Raum. Bei der Meiose sind neben einer funktionstüchtigen Eizelle noch Polkörperchen entstanden. In diesen lagert DNA, welche nicht mehr verwertet wird. Die Polkörperchen schwimmen ebenfalls im Perivitellin-Raum. Gegenüber von dem Raum befindet sich die innere Eihülle. Sie ist die Zellmembran der Eizelle. Die Eizelle ist mit Ooplasma gefüllt, in welchem auch der Zellkern lagert. Dieser ist der Aufenthaltsort der DNA.

Das Sperma wird in den Hoden des Mannes gebildet und gespeichert. Es besteht aus einem Kopf, dem Mittelstück und Geißel. Das Endstück wird nach der Befruchtung abgeworfen, es dient lediglich der Fortbewegung In dem Kopf des Spermiums ist das Erbgut gelagert, während sich im Mittelstück viele Mitochondrien befinden. Spermien gehören zu den kleinsten vorkommenden Zellen. Sie messen eine ungefähre Größe von 0,06 Millimetern.

Funktion & Aufgaben

Die wichtigste Funktion der Keimzellen ist die menschliche Vermehrung. Im Rahmen des Geschlechtsaktes oder der künstlichen Befruchtung werden Eizelle und Spermium miteinander vereint. Die befruchtete Eizelle wird Zygote genannt. Sie teilt sich innerhalb eines kurzen Zeitrahmens mehrfach, sodass eine größere Anhäufung von Zellen entsteht.

Die Gebärmutter bereitet sich darauf vor, die befruchtete Eizelle einzunisten. Zu einem bestimmten Zeitpunkt wandert die Zygote durch den Eileiter in die Gebärmutter. Es kommt zu einer erneuten Teilung, in der die Plazenta sowie der Embryo entstehen.

Neben der Schwangerschaft an sich, wird über die Keimzelle auch die DNA von Mutter und Vater weitergegeben. Diese liegt in Form von Chromosomen im Zellkern vor. Von den 46 Chromosomen stammen 23 von jedem Elternteil. Dabei bestehen diese aus zwei Hälften. Für jede mögliche Eigenschaft des Kindes liegen zwei Informationen vor. Welche sich schließlich durchsetzt, unterliegt bestimmten Regeln.

Die Schwangerschaft kann nur innerhalb eines bestimmten Zeitfensters entstehen. Hierbei handelt es sich um den Eisprung. Innerhalb eines Tages wandert die Eizelle über den Eileiter in die Gebärmutter. Wurde die Eizelle zu diesem Zeitpunkt nicht befruchtet, kommt es zur Menstruation.

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Krankheiten & Beschwerden

Die Keimzellen können auf unterschiedliche Weise erkranken. So ist es möglich, dass es bei Frauen im Rahmen des PCO-Syndroms zu keinem Eisprung kommt, wodurch auch eine Befruchtung nicht stattfinden kann. Grundlage für diese Erkrankung sind hormonelle Dysbalancen. Bei einer Schwangerschaft kann zudem nicht ausgeschlossen werden, dass die Eizelle aufgrund von verklebten Eileitern nicht zurück in die Gebärmutter gelangt.

Tritt dieser Prozess ein, so folgt eine Eileiterschwangerschaft. Diese ist mit schwerwiegenden Risiken verbunden und wird deshalb in den meisten Fällen beendet. Darüber hinaus wird die Schnelligkeit und Qualität von Spermien durch den regelmäßigen Tabak- und Alkoholkonsum stark eingeschränkt. Es konnte zudem nachgewiesen werden, dass die genannten Gruppen vermehrt defekte Spermien produzieren.

Schwerwiegende Probleme ergeben sich bei erkrankten Keimzellen insbesondere für den Embryo. Während der Reifeteilung von Eizelle und Spermium kann es zu Komplikationen kommen. So ist es möglich, dass nach der Zellteilung ein zusätzliches Chromatid, die Hälfte eines Chromosoms, in der Zelle vorliegt. Durch diesen Vorgang ist die Zelle nicht haploid, stattdessen befinden sich zwei Chromatide in ihr. Dies kann schwere Folgen haben, weil durch die Befruchtung eine weitere Chromosomenhälfte dazukommt. Es resultieren Krankheiten wie das Down-Syndrom.

Grundlage dieser Erkrankung ist das dreifache Vorkommen des 21. Chromosoms. Das Kind wird mit psychischen als auch physischen Einschränkungen geboren. Krankheiten oder Störungen der Keimzellen betreffen fast immer das Erbgut auf unterschiedliche Weise. Neben fehlenden oder zusätzlichen Chromosomen kann ebenfalls eine nicht korrekte Basenkombination der DNA vorliegen. Letztendlich resultieren aus solchen Prozessen keine Konsequenzen für die Träger der Keimzelle. Die Krankheit betrifft meistens ausschließlich den Embryo.

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