Chromatin, Chromosomen, Diploidie & Haploidie

Chromatin: Struktur und Funktion

Chromatin ist die Menge an DNA, die mit speziellen Proteinen, den sogenannten Histonen, assoziiert ist. Dieses Material befindet sich im Zellkern eukaryotischer Zellen und erscheint als ein Netz aus dünnen Fäden.

Chromatin ist die Form, in der DNA vorliegt, wenn sie zugänglich sein muss, d.h. wenn die darin enthaltene Information in Form von Boten-RNA (mRNA) kopiert (transkribiert) und ins Zytoplasma der Zelle transportiert werden soll, damit die Ribosomen sie lesen, übersetzen und das entsprechende Protein herstellen können.

Vom Chromatin zum Chromosom

Wenn der Zellkern den Prozess der Zellteilung (Mitose und Meiose) beginnt, verdichtet sich das Chromatin progressiv. Dies führt zur Bildung diskreter und unabhängiger Einheiten, den Chromosomen.

Daher sind Chromatin und Chromosom zwei morphologisch unterschiedliche Erscheinungsformen derselben zellulären Einheit: der DNA.

Die Rolle der Chromosomen

Chromosomen sind so geformt, dass die Verteilung der DNA während der Zellteilung gerechter erfolgt und jede Tochterzelle die gleiche Menge an genetischer Information erhält.

Diploidie und homologe Chromosomen

Die meisten Pflanzen- und Tierarten haben einen diploiden Chromosomensatz, dargestellt durch 2n. Das bedeutet, sie besitzen Paare von homologen Chromosomen, wobei ein vollständiger Satz Chromosomen väterlicher Herkunft und ein vollständiger Satz Chromosomen mütterlicher Herkunft vorhanden ist.

Homologe Chromosomen: Merkmale und Varianten

Jedes Paar homologer Chromosomen besteht aus einem Chromosom vom Vater und einem von der Mutter. Sie enthalten Informationen für dieselben Merkmale, aber diese Informationen müssen nicht identisch sein.

Zum Beispiel kann auf dem Chromosom des väterlichen Homologs die Information für Haarfarbe liegen und diese Information 'blond' sein, während auf dem mütterlichen Homolog ebenfalls die Information für Haarfarbe liegt, diese aber 'schwarz' sein kann.

Haploidie und Gametenbildung

Wenn diploide Arten Keimzellen oder Gameten bilden, geschieht dies durch Meiose. Die Gameten enthalten nur die Hälfte der genetischen Information, da jede Gamete nur ein Chromosom von jedem homologen Paar erhält.

Gameten sind daher haploid, dargestellt durch n, da sie nur ein Chromosom für jedes Merkmal tragen.

Evolutionärer Vorteil der Diploidie

Diploidie bietet einen evolutionären Vorteil gegenüber Haploidie. Bei diploiden Arten gibt es zwei Kopien der Information für jedes Merkmal (auf den beiden homologen Chromosomen). Wenn die Information auf einem Chromosom defekt ist, kann die Information auf dem anderen Chromosom die Funktion übernehmen, und der Organismus kann überleben. Bei einem haploiden Organismus hingegen gibt es nur eine Kopie der Information. Ist diese beschädigt, kann dies zum Tod des Organismus führen, da keine alternative Information vorhanden ist.

Der Mensch: Ein diploides Beispiel

Menschen sind diploid und haben 46 Chromosomen, also 23 Paare homologer Chromosomen. Die diploide Chromosomenzahl beträgt 2n = 46.

Alle Körperzellen (somatische Zellen) haben 46 Chromosomen. Ausnahmen sind die Gameten (Eizellen bei Frauen und Samenzellen bei Männern), die nur die Hälfte, also 23 Chromosomen, besitzen. Die haploide Chromosomenzahl beträgt n = 23.