Meiose ist die Teilung einer diploiden Zelle in haploide Zellen, die bei Tieren durch Differenzierung Spermien und Eizellen bilden. Die Meiose I ist das erste Stadium der Meiose, in dem die genetische Rekombination der homologen Chromosomen und die Verringerung des Ploidieniveaus um die Hälfte stattfindet.
Die Prophase I ist der ausgedehnteste und komplexeste Schritt der Meiose I, der durch Synapse, Chromosomenpaarung und Rekombination der homologen Chromosomen gekennzeichnet ist. Dieser Prozess wird durch eine proteinöse Struktur erleichtert, die als synaptonemaler Komplex bezeichnet wird. Der Aufbau des synaptonemalen Komplexes beginnt mit der Bildung des Gerüsts zwischen zwei homologen Chromatiden. Diese Gerüste werden als axiales Element bezeichnet und erstrecken sich über die gesamte Länge der Chromosomen. Es folgt die Paarung und Stabilisierung der Chromosomen entlang der axialen Elemente mit Hilfe von Querfilamenten und den mittleren zentralen Elementen.
In den meisten Organismen erfordert die Synapse die Bildung von Doppelstrangbrüchen in der DNA, die von dem speziellen Enzym Spo11 erzeugt werden. Zwei homologe Chromosomen können sich bei der Reparatur dieser Doppelstrangbrüche kreuzen. Jedes Chromosom durchläuft während der Prophase-I-Phase mindestens eine Kreuzung.
In der Metaphase I werden die gepaarten homologen Chromosomen auf dem Äquator ausgerichtet und bewegen sich dann während der Anaphase I zu den entgegengesetzten Polen der Zelle. In einem Prozess, der als Nondisjunktion bezeichnet wird, trennen sich die gepaarten Chromosomen während der Anaphase I nicht, was zur Produktion von Tochterzellen mit einer abnormalen Anzahl von Chromosomen führt. Anomalien in der Chromosomenzahl können genetische Krankheiten wie das Down-Syndrom verursachen. Das Down-Syndrom ist die häufigste Krankheit, die durch eine Nichtdisjunktion des Chromosoms Nummer 21 während der mütterlichen Meiose verursacht wird. Dies führt zu einer Behinderung des körperlichen und kognitiven Wachstums der Betroffenen.
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