Chromosom Chromatin

12. Erkläre den Aufbau und die Struktur von eukaryontischem Chromatin sowie
den Aufbau eines Chromosoms.
Chromatin:
Die Chromosomen bestehen aus regelmäßig angeordneten Untereinheiten, den Nucleosomen. Diese
wiederum bestehen aus DNA und aus Proteinen, den Histonen. Die Gesamtheit aller Nucleosomen
(Komplex aus Eukaryonten-DNA und Histonen-Proteinen) nennt man Chromatin.
Zweck: Durch die „Überstruktur“ des Chromatins ist eine besonders enge Packung der DNA möglich.
Chromosom:
Während dem Zellzyklus werden die Chromosomen repliziert, kondensiert, getrennt und dekondensiert.
Obwohl man von Chromosomen spricht, wenn man die Erbinformation der Zellen meint, treten diese
nur während der Zellteilung auf. In der G und S-Phase des Zellzyklus liegt die Erbinformation (DNA) als
Chromatinfäden oder Chromatingerüst vor. Man bezeichnet einen Komplex von DNA und Protein, wie er
in den Chromosomen vorliegt als Chromatin.
Das typische Bild der Chromosomen findet man in der Metaphase
der Mitose vor, man spricht von Metaphasen-Chromosomen. Ein
solches Chromosom ist allgemein wie links abgebildet aufgebaut.
Es besteht aus 2 Hälften, Chromatiden genannt. Diese werden am
Centromer zusammengehalten. So nennt man die Verengung, an
der die Spindelfasern ansetzen. Das Centromer muß nicht immer
mittig im Chromosom liegen.
Die Chromosomen der Metaphase zeigen (angefärbt) ein typisches Bandenmuster, das
die Variation des A-T-Gehalts und C-G-Gehalts wiederspiegelt. Dadurch können sie
unterschieden werden. Die Banden entstehen, in dem sich die Farbstoffmoleküle in
bestimmte Bereiche der extrem stark aufspiralisierten DNA einlagern.
Ein Chromosom ist zu gleichen Teilen aus Protein und Nukleinsäure
(DNA) aufgebaut. Die Proteine sind Histone, relativ basische
Eiweiße, an die sich die negativ geladene DNA anlagert. Der genaue
Feinbau ist aus der Abbildung links zu ersehen. Dabei ist das DNAMolekül in regelmäßigem Abstand 2-fach um einen Histon-Komplex
aus 8 Molekülen gewickelt, mit einem H1-Histon zur Befestigung.
Man nennt diese Proteinkomplexe Nukleosomen. Der so
aufgewickelte Strang ist seinerseits extrem stark mehrfach
spiralisiert, so dass eine dichte Packung an Nukleosomen
in Form einer Superhelix entsteht.
Zwei dieser Gebilde (Chromatiden) haften zusammen und
bilden ein Chromosom. Dies stellt die Transportform der
DNA während der Zellteilung dar.
Ein Chromatid enthält immer genau einen DNADoppelstrang während ein Chromosom je nach Phase des
Zellzyklus ein oder zwei DNA-Doppelstränge enthält und
entsprechend aus einem oder zwei Chromatiden besteht.
Am Ende eines Chromosoms der Eukaryonten befinden sich die Telomere. Dies sind spezielle
Nukleoprotein-Komplexe mit sich wiederholender Nukleotidsequenz, die die Rekombination zwischen
den Chromosomen verhindern, diese vor DNA-Verlust während der Verdopplung bewahren und eine
Rolle beim Altern und Krebs spielen.
Die Telomere verkürzen sich bei jeder Zellteilung. Gealterte Zellen
besitzen wesentlich kürzere Telomere als Chromosomen-Endstücke
wie junge Zellen.
In Keim- und Krebszellen bewirkt das Enzym Telomerase die
Verlängerung der Telomere, so daß diese potentiell unsterblich
werden.