Chromosomenstruktur und -typen: Ein umfassender Überblick

Die grundlegende Struktur eines Chromosoms

Ein Chromosom besteht aus zwei parallelen, länglichen, stabförmigen Untereinheiten, den Chromatiden. Die Chromatiden sind nicht über ihre gesamte Länge gleich dick, da sie Chromomeren aufweisen. Chromomeren sind kondensierte Chromatinfragmente. Ihre Größe variiert, aber die Dicke ist annähernd konstant und liegt zwischen 0,25 und 2 Mikrometern.

Das Zentromer und die Chromosomentypen

Eine Struktur, die als primäre Einschnürung oder Zentromer bezeichnet wird, teilt das Chromosom in zwei Chromatidenarme, die gleich oder unterschiedlich lang sein können. Dadurch lassen sich folgende Chromosomentypen unterscheiden:

• Metazentrisches Chromosom: Das Zentromer liegt zentral, und die Arme sind gleich lang.
• Submetazentrisches Chromosom: Das Zentromer ist nach oben verschoben, wodurch die oberen Arme kürzer als die unteren sind.
• Akrozentrisches Chromosom: Das Zentromer liegt fast am Ende, wodurch ein sehr kurzer Arm und ein langer Arm entstehen. Diese Chromosomen können auch Satelliten aufweisen.
• Telozentrisches Chromosom: Das Zentromer liegt am äußersten Ende, wodurch die Arme extrem kurz und kaum bemerkbar sind.

Die Position des Zentromers variiert zwischen verschiedenen Chromosomen, ist aber für dasselbe Chromosom fest.

Das Kinetochor: Anheftungspunkt für Mikrotubuli

Auf Höhe des Zentromers befindet sich auf beiden Seiten eine zylindrische Struktur, die als Kinetochor bezeichnet wird und als zentraler Organisationspunkt für die Tubulin-Polymerisation dient. Diese zylindrische Struktur ist etwa 0,3 µm im Durchmesser und 0,1 µm dick. Sie bildet sich in der Prä-Metaphase und ist für die Anheftung der Kinetochor-Mikrotubuli verantwortlich, die aus Tubulin polymerisieren. Diese Mikrotubuli sind entscheidend für die Trennung der Chromatiden in der Anaphase.

Eine Seite des Kinetochors steht in engem Kontakt mit dem Zentromer, während die andere Seite zu einem der Pole der Spindel zeigt. Auf dieser Ebene verbinden die Kinetochor-Mikrotubuli das Chromosom mit dem Spindelapparat und richten es entsprechend aus.

Sekundäre Einschnürungen und Satelliten

Einige Chromosomen weisen zusätzlich zu den primären Einschnürungen (Zentromeren) auch sekundäre Einschnürungen auf. Diese befinden sich auf der Chromatidenebene, oft in der Nähe der unteren Arme, und sind an festen Positionen lokalisiert, die schwächer gefärbt erscheinen, z.B. beim Chromosomenpaar Nr. 9 der menschlichen Spezies.

Einige sekundäre Einschnürungen entsprechen Regionen, die die genetische Information für die Synthese von 18S und 28S rRNA tragen. Diese Bereiche werden als Nukleolus-Organisator-Regionen (NORs) bezeichnet. Sie können sich auch am subterminalen Ende eines Chromosomenarms befinden, wobei der isolierte, runde Bereich als Satellit bezeichnet wird. Chromosomen mit Nukleolus-Organisator-Regionen (NORs) besitzen somit auch Satelliten.