3. Chromosomen und Chromatin

Die Chromosomen sind dicht gepackte DNS-Pakete, die vor jeder Zellteilung gebildet werden. Diese kompakte Form (Heterochromatin, kondensierte DNA) ist nötig, damit sich bei der Kernteilung die DNS-Stränge nicht verwickeln. Wenn gerade keine Zellteilung durchgeführt wird (= Interphase des Zellzyklus), liegt die DNS in Form von offenen Chromatinfäden (Euchromatin) vor.

 

 

   1. DNS-Doppelhelix
   2. Chromatinstrang (DNS mit Histonen)
   3. Chromatin während der Interphase mit Centromer
   4. Chromatin; nach der Replikation; noch vor der Zellteilung (nun aus zwei Chromatiden bestehend, weil sich die DNS in der S-Phase (während der Interphase) des Zellzyklus verdoppelt hat)
   5. Zellteilungs-Chromosom (bestehend aus zwei Chromatiden = 2-Chromatid-Chromosom)

 

Bei jedem Organismus ist die DNS in eine Anzahl von DNS-Stücken zerlegt. Der Mensch hat \(23\) DNS-Stücke in je zweifacher Ausführung (je eine von Vater und Mutter). Vor und während der Zellteilung liegen daher im Kern \(46\) Chromosomen vor.

 

Chromosomenaufbau mit eingezeichneten Chromatiden und Teilungsrichtung

 

Chromosomen vor und nach der Kernteilung der Mitose

 

Die Chromosomen sind die molekulare Grundlage für die Vererbung von Merkmalen. Das Wissen um die molekularen Grundlagen der Vererbung hatte Gregor Mendel nicht, als er die Vererbungsregeln formulierte. Das Wissen um die Vererbung von Chromosomen hilft allerdings, die Vererbungsregeln von Mendel (und deren Ausnahmen) besser zu verstehen.

Chromatiden-Paar links vor Zellteilung und rechts nach Zellteilung

Meiose mit einem Chromosomenpaar (Chromatiden verdoppeln sich /
Chromatiden-Paare werden zufällig aufgeteilt / Chromatiden-Paar wird halbiert)

 

Die Gesamtheit der DNA eines Organismus wird in einem Karyogramm dargestellt. Dabei handelt es sich stets um Metaphase-Chromosomen (= \(2\)-Chromatid-Chromosomen, bereits verdoppeltes Chromatin), d.h. die Chromosomen befinden sich kurz vor der Zellteilung und liegen daher X-förmig vor. Die Chromosomen werden als homologe Chromosomenpaare angeordnet. Das Karyogramm für das menschliche Genom sieht wie folgt aus:

 

Karyogramm eines Menschen

 

Von den \(23\) Chromosomenpaaren des Menschen sind \(22\) Autosomenpaare (vom Geschlecht unabhängig) und \(1\) Heterosomenpaar ("Geschlechtschromosomen"). Die beiden Chromosomen dieses Paars können unterschiedlich aussehen - Eine Form sieht wie ein X aus, die andere wie ein Y.

 

X- & Y-Chromosom

 

 

Daraus ergibt sich, dass das Geschlecht eines Kindes von der Spermiumzelle bestimmt wird. Der Vater vererbt entweder ein X- oder ein Y-Chromosom (die Wahrscheinlichkeit ist \(50:50\)). Die Mutter kann nur ein X-Chromosom vererben. Die Konfiguration des Heterosomenpaares nennt man das genetische Geschlecht. Das Heterosomenpaar nennt man daher auch das Geschlechtschromosomenpaar (= auch Gonosomenpaar).

Ergänzung: Im Tierreich gibt es neben dem XX/XY System zur Geschlechterentwicklung auch noch das X/XX System (z.B. bei Heuschrecken) und das haploid/diploid System (z.B. bei Bienen), bei dem die Männchen haploid und die Weibchen diploid sind.

 

Neben dem genetischen Geschlecht unterscheidet man auch das biologische Geschlecht (je nach Ausbildung der primären Geschlechtsorgane) und das psychologische Geschlecht (zu dem sich das Individuum zugehörig fühlt).

 

Ergänzung: Homosexualität kommt in der Natur häufig vor und dürfte eine wichtige Rolle beim Entstehen von sozialen Systemen spielen, ist jedoch grundsätzlich unabhängig vom biologischen und psychologischen Geschlecht.

 

Als Folge von Mutationen kann es zu Abweichungen des Geschlechtschromosomenpaares kommen:

Dabei bedingt das Y-Chromosom die Entwicklung der Hoden, während es die Ausbildung der Eierstöcke verhindert.