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Chromosom


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Ein Chromosom (von gr. chromos : Farbe und soma : Körper also anfärbbares Körperchen) ist ein kontinuierlicher Strang aus Desoxyribonukleinsäure (DNA) der - als Doppelhelix um eine Vielzahl von Histonen (Kernproteinen) herumgewickelt und mehrfach zu einer Form spiralisiert - zusammen mit anderen Chromosomen der Kernteilung einer eukaryontischen Zelle sichtbar wird und viele Gene enthält. Die Chromosomen wurden 1842 von Karl von Naegli entdeckt. 1910 zeigte Thomas Hunt Morgan dass die Chromosomen die Träger der sind.

Jedes Chromosom besteht sowohl bei haploiden als auch bei diploiden Organismen zu Beginn einer Zellkernteilung ( Mitose ) aus zwei Chromatiden die am Centromer miteinander verbunden sind ( Zwei-Chromatiden-Chromosom ). Nach erfolgter Kernteilung besteht das Chromosom noch aus einem Chromatid (einer Chromatide) liegt als Ein-Chromatid-Chromosom vor doch verdoppelt sich dieses nach Zeit wieder zu einem Zwei-Chromatiden-Chromosom.

Inhaltsverzeichnis

Die kompakte Form des Chromosoms

Während der Mitose (Zellkernteilung) verkürzen sich die Chromatinfäden zu genannten Metaphasechromosomen ( Zwei-Chromatiden-Chromosomen ). Dabei wird das mit den Histonen fädige Material der DNA mehrfach spiralig aufgewickelt erst die kompakte Form des Chromosoms entsteht. in diesem spiralisierten Zustand sind die Chromosomen einem Mikroskop sichtbar. Wenn keine Kernteilung stattfindet existieren Chromosomen in Eukaryonten im "entspannten" (entspiralisierten) Zustand als längere im Zellkern wobei die DNA in größeren Abständen wieder um Pakete aus 8 Histonen (strukturellen Proteinen siehe Abbildung 1) gewickelt ist so sie mit den vielen Histonen einer Perlenkette unähnlich sieht. In diesem Zustand werden die als Chromatin bezeichnet. Nur in diesem entspannten nicht Zustand ist die DNA zur Transkription Regulation und Duplikation ( Replikation ) fähig.

Prokaryonten besitzen keine Histone und keinen Zellkern; Großteil ihres Erbmaterials liegt in Form eines ringförmig geschlossenen DNA-Strangs vor der sich vergleichsweise im Plasma der Bakterienzelle befindet. Manchmal wird auch als " Bakterienchromosom " bezeichnet obwohl er mit den eukaryotischen nicht viel gemein hat so dass diese nicht universell empfohlen wird.

Chromosomen in Eukaryoten


Abbildung 1 : Verschiedene Phasen der Chromosomenkondensation.
  1. DNA- Doppelhelix
  2. Chromatinstrang ( DNA mit Histonen )
  3. Kondensiertes Chromatin während der Interphase mit Centromer
  4. Kondensiertes Chromatin während der Prophase (aus zwei Chromatiden bestehend)
  5. Metaphasechromosom (Zwei-Chromatiden-Chromosom)

Chromatin-Typen

Es werden zwei Typen von Chromatin
  • Euchromatin dessen DNA aktiv ist d.h. Protein exprimiert werden kann. Die euchromatischen Abschnitte Chromosoms weisen keine Unterschiede in ihrer Struktur gleichgültig in welchem Kondensationsgrad sich ein Chromosom
  • Heterochromatin das hauptsächlich aus inaktiver DNA Es scheint strukturelle Funktionen in den verschiedenen auszuüben. Die heterochromatischen Abschnitte des Chromosoms weisen der Interphase den gleichen Kondensationsgrad auf wie in Metaphase . Heterochromatin kann in zwei Untertypen unterteilt
    • Konstitutives Heterochromatin das nie exprimiert wird. findet sich im Bereich des Centromers und gewöhnlich aus repititiven DNA-Sequenzen.
    • Fakultatives Heterochromatin das manchmal exprimiert wird.

Ausbildung und Transport der Chromosomen während Kernteilung (Mitose)

  • Prophase : In den frühen Stadien der Mitose die Chromatinfäden zunehmend. Sie werden so von zugänglichen Quelle genetischer Information zu einer nicht lesbaren kompakten Transportform.
Im Verlauf dieses Prozesses bilden die zusammengehörigen Chromatiden (kondensierte Chromatinfäden) über das verbindende Centromer ein Zwei-Chromatiden-Chromosom .
  • Metaphase : Die Chromosomen werden in der Äquatorialebene Zelle nebeneinander angeordnet.
  • Anaphase : Ein Spindelapparat sorgt für die Trennung der Chromatiden Metaphasechromosoms und ihren Transport zu entgegengesetzten Zellpolen. werden lange Mikrotubuli sowohl an den Kinetochoren des Centromers als auch an gegenüberliegenden (Polen) der Zelle befestigt.
Während der Mitose ziehen die Mikrotubuli die beiden Chromatiden so dass jede Tochterzelle ein Chromatid (eine d.h. je ein Ein-Chromatid-Chromosom erhält.
  • Telophase : Sobald sich die Zelle geteilt hat die Tochterchromatiden zu Chromatinfäden dekondensiert die dann als Träger der genetischen Information zugänglich sind sich später wieder zu Zwei-Chromatiden-Chromosomen verdoppeln.

Struktur

Chromosomen sind hochgradig strukturiert (Abbildung 2). liegen Gene mit ähnlicher Funktion im Chromosom häufig aber nicht im linearen Chromatinfaden. Die Chromosomen eine primäre Einschnürungsstelle das Centromer . Durch diese wird das Chromosom in meist unterschiedlich lange Arme (Schenkel) unterteilt. Der Arm eines Chromosoms kann bei Satellitenchromosomen ( SAT-Chromosomen ) durch einen Satelliten verlängert sein. Die DNA-Abschnitte in diesem kodieren für die ribosomale RNA . Die Enden des Chromsoms werden als Telomere bezeichnet. An ihnen wird die DNA jedem Teilungsvorgang ein wenig kürzer. Telomere spielen bei Alterungsprozessen eine wichtige Rolle.

Abbildung 2 : Chromosom
  1. Chromatid (Chromatide). Eines der beiden identischen Teile Chromosoms.
  2. Centromer . Der Punkt an dem sich die Chromatiden berühren und an dem die Mikrotubuli ansetzen.
  3. Kurzer Arm.
  4. Langer Arm.
Art oder Gattung Chromosomenzahl Art oder Gattung Chromosomenzahl
Taufliege 8 Mensch 46
Roggen 14 Menschenaffen 48
Meerschweinchen 16 Schaf 54
Taube 16 Pferd 66
Weinbergschnecke 54 Haushuhn 78
Regenwurm 32 Karpfen 104
Schwein 38 Seidenspinner 20
Saatweizen 42 Adlerfarn 104
Tabelle 1: Beispiele für Chromosomenzahlen (im diploiden Satz)

Chromosomenzahl

Innerhalb einer Spezies ist die Chromosomenzahl den meisten Fällen gleich (Tabelle 1). Sich reproduzierende Organismen haben einen Chromosomensatz der in Körperzellen gleich ist. Sich sexuell fortpflanzende Tier- Pflanzenarten haben oft somatische Zellen (normale Körperzellen) mit einem diploiden (doppelten) Chromosomensatz [2n] (d.h. mit je Chromosom von den beiden Elternorganismen) sowie Keimzellen ( Gameten ) die haploid sind und nur ein Chromosom jedes enthalten. Bei manchen Spezies können aber auch polyploide Chromosomensätze [xn] vorkommen. Wenn zwei passende Keimzellen verschmelzen ( Befruchtung ) entsteht eine Zelle mit diploidem Chromosomensatz Zygote . Diese kann sich durch mitotische Zellteilungen einem diploiden Organismus entwickeln. Es gibt aber Fälle bei denen die Zygote oft nach mehr oder weniger langen Ruhepause eine Meiose (Reifeteilung) durchläuft ohne sich vorher mitotisch zu haben. Aus den dabei entstehenden vier haploiden Zellen entwickeln sich haploide Organismen. Daneben es noch die Möglichkeit dass Organismen der Art in ihrem Lebenslauf abwechselnd sowohl haploid auch diploid sind. Dies kommt z.B. bei Moosen und Farnen vor. (Näheres hierzu ist unter dem Generationswechsel zu finden.) Bei den diploiden Organismen es erst später wenn sich Keimzellen in Keimdrüsen des geschlechtsreifen Lebewesens entwickeln zu einer Während einer solchen Meiose können die Chromatiden gegenüberliegender homologer Zwei-Chromatiden-Chromosomen Teile austauschen ( Crossing over oder Crossover ). Dadurch entstehen genetisch neu zusammengesetzte Chromosomen sich von denen der Elternorganismen unterscheiden.

Karyogramm

Um die Anzahl der (diploiden) Chromosomen Lebewesens festzustellen können sie während der Metaphase Reagenzglas mit Colchizin einem Spindelgift arretiert werden so dass nicht mehr zu den Zellpolen gezogen werden. Zellen können dann angefärbt (der Name Chromosom leitet sich von ihrer Anfärbbarkeit her) und in einem Karyogramm (auch Karyotyp genannt) angeordnet werden (Abbildung 3).

Chromosomen beim Menschen

Wie viele andere sich sexuell reproduzierende Spezies hat auch der Mensch Gonosomen (spezielle Geschlechtschromosomen im Gegensatz zu Autosomen die Körperfunktionen). Diese sind XX bei Frauen XY bei Männern. Bei Frauen wird eines X-Chromosomen inaktiviert und erscheint unter dem Mikroskop Barr-Körperchen oder Geschlechts-Chromatin .


Abbildung 3 : Karyogramm einer Frau.

Genom- und Chromosomenmutationen durch Fehler bei der

Ein Fehler bei der Chromosomentrennung oder Crossing over kann zu schweren Krankheiten führen. Diese sich in zwei Klassen einteilen:

  • Chromosomenaberrationen oder teilweise Chromosomendysplasie gewöhnlich das eines fehlerhaften Crossover .
    • Cri-du-chat Syndrom das durch Deletion des kurzen Arms Chromosom 5 hervorgerufen wird. Betroffene stoßen hochfrequente aus die an eine Katze erinnern. Sie weit auseinanderliegende Augen einen kleinen Kopf und und sind geistig zurückgeblieben.
    • Wolf-Hirschhorn-Syndrom hervorgerufen durch teilweise Deletion des Arms von Chromosom 4. Betroffene leiden unter geistigen und Wachstumsstörungen.
  • Fehlende oder zusätzliche Chromosomen als Resultat unvollständigen chromosomalen Segregation.
    • Down-Syndrom oder Trisomie 21 (zusätzliches Chromosom 21) früher auch als Mongoloismus bezeichnet. Symptome sind zurückgebliebene Muskelentwicklung asymmetrischer und geistige Retardierung.
    • Klinefelter-Syndrom (XXY). Männer mit diesem Syndrom sind steril sehr groß haben ungewöhnlich lange Arme Beine eine Tendenz zur Ausbildung von Brüsten eine reduzierte Körperbehaarung.
Weitere Symptome sind Emotionslosigkeit Müdigkeit Apathie eine erhöhte Tendenz zu psychiatrischen Störungen. Eine Intelligenz wie oft behauptet wird scheint nicht bestehen.
    • Turner-Syndrom (X0). Frauen mit diesem Syndrom haben weibliche Geschlechtsmerkmale. Sie haben eine kleine Statur tiefen Haaransatz eine ungewöhnliche Augen- und Knochenentwicklung eine Trichterbrust. Die Intelligenz ist wie bei normal ausgeprägt.
Hinweis: Eine Darstellung aller menschlichen Chromosomen der mit ihnen assoziierten Krankheiten findet sich hier .

Literatur

  • Friedhelm Göltenboth: Chromosomenpraktikum . Stuttgart: Thieme-Verlag 1978
  • Walter Nagl: Chromosomen: Organisation Funktion und Evolution des Chromatins . 2. neubearb. u. erw. Aufl. Berlin: 1980
  • Rigomar Rieger: Struktur und Strukturumbauten der Chromosomen vielzelliger Organismen . Berlin: Akademie-Verlag 1979
  • Gholamali Tariverdian: Chromosomen Gene Mutationen: humangenetische Sprechstunde . Berlin: Springer-Verlag 1995
  • Walther Traut: Chromosomen: klassische und molekulare Cytogenetik . - Berlin: Springer-Verlag 1991
Siehe auch: Geschlechtschromosom Chromosomenmutation Genom Genommutation

Weblinks


  



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