Grundlagen der Genetik: Chromosomen und Zellzyklus

Chromosomen: Struktur und Funktion

Chromosomen sind stabförmige Strukturen, die durch die Chromatin-Kondensation während der Mitose entstehen. Ihre Anzahl variiert je nach Spezies.

Wichtige Bestandteile

• Zentromer: Der Bereich, der die Chromatiden verbindet.
• Kinetochor: Eine Proteinstruktur am Zentromer, die als Organisationszentrum für Mikrotubuli der Spindel dient.
• Telomere: Schutzkappen an den Chromosomenenden, die den Verlust von Genen verhindern und Chromosomenfusionen vermeiden.

Klassifizierung nach Zentromerposition

• Metazentrisch: Zentromer in der Mitte.
• Akrozentrisch: Zentromer subterminal.
• Telozentrisch: Zentromer an einem Ende.

Der Karyotyp ist die grafische Darstellung des Chromosomensatzes einer Zelle, sortiert nach Größe und Form (Idiogramm).

Der Zellzyklus

Der Zellzyklus beschreibt den Zeitraum von der Entstehung einer Zelle bis zu ihrer eigenen Teilung. Er gliedert sich in die Interphase (G1, S, G2) und die M-Phase (Mitose).

Phasen der Interphase

• G1-Phase: Initiales Wachstum, intensive Transkription und Translation zur Zelldifferenzierung.
• S-Phase: DNA-Synthese und Verdopplung des genetischen Materials.
• G2-Phase: Abschluss der DNA-Synthese, Produktion von Histonen und Spindel-Mikrotubuli.

Die Steuerung des Zellzyklus erfolgt durch Phosphorylierung mittels Kinasen, die durch Cycline aktiviert werden. Bei Fehlern oder nicht benötigten Zellen kann die Apoptose (programmierter Zelltod) eingeleitet werden, um ein Gleichgewicht im Organismus zu wahren.

Mitose: Die Kernteilung

1. Prophase: Die Chromosomen werden sichtbar, bestehen aus Schwesterchromatiden. Der Nukleolus und die Kernhülle lösen sich auf, der Spindelapparat bildet sich.
2. Metaphase: Die Chromosomen ordnen sich in der Äquatorialebene der Zelle an.
3. Anaphase: Die Chromatiden trennen sich und wandern zu den entgegengesetzten Polen.
4. Telophase: Die Tochterkerne werden rekonstruiert, die Kernhülle bildet sich neu und die Chromosomen dekondensieren.