Biologie · Klasse 9–10 · aktualisiert
Chromosomen: Aufbau, Chromatin und Chromosomensatz
Du erfährst, wie DNA zu Chromosomen verpackt ist und woran du Chromatiden, Paare und Chromosomensätze erkennst.
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Kurz gesagt
Chromosomen bestehen aus DNA und Proteinen und tragen viele Gene. Vor einer Zellteilung wird das meist lockere Chromatin stark verdichtet. Typische menschliche Körperzellen besitzen 46 Chromosomen in 23 Paaren, Keimzellen 23 einzelne.
Chromosomen ordnen und transportieren die Erbinformation einer Zelle. Sie bestehen aus DNA und Proteinen. Zwischen Zellteilungen liegt dieses Material meist als lockeres Chromatin vor; für eine Zellteilung wird es zu kompakten Chromosomen verdichtet.
Deine Lernziele
Hake ab, was du schon kannst. Löst du alle Aufgaben eines Abschnitts, hakt Mela das Ziel für dich ab.
4 Abschnitte
Bei eukaryotischen Zellen befindet sich der größte Teil der DNA im Zellkern. Die DNA trägt die Erbinformation. Zusammen mit Proteinen bildet sie das Material der Chromosomen. Eine Variante eines Gens heißt Allel. Zwei Menschen können dasselbe Gen besitzen, aber unterschiedliche Allele dieses Gens tragen. Gen und Allel sind deshalb nicht dasselbe: Das Gen bezeichnet den DNA-Abschnitt, das Allel eine mögliche Variante davon.
Definition
Gen
Ein Gen ist ein Abschnitt der DNA. Es enthält die Information für ein bestimmtes biologisches Produkt, zum Beispiel für ein Protein.
Beispiel
- 1Auf zwei homologen Chromosomen liegt ein bestimmtes Gen jeweils am entsprechenden Genort.
- 2Das mütterliche Chromosom kann dort ein anderes Allel tragen als das väterliche.
- 3Die Genorte stimmen überein, die Allele müssen aber nicht identisch sein.
Beispiel: Die Teil-Ganzes-Beziehung lautet
- 1Im Zellkern liegen die Chromosomen.
- 2Ein Chromosom enthält DNA und Proteine.
- 3Auf der DNA liegen viele Gene.
- 4Ein Gen kann in unterschiedlichen Allelen vorkommen.
Teste dich
Die langen DNA-Moleküle werden mithilfe von Proteinen geordnet. Zuerst wickelt sich DNA um Histone und bildet Nukleosomen. Viele Nukleosomen ergeben eine perlenkettenartige Struktur. Diese wird weiter zu Chromatinfäden aufgewickelt. Die Fäden bilden Schlaufen und falten sich weiter. Während einer Zellteilung ist das Material besonders stark verdichtet.
Weniger dichtes Chromatin lässt sich für das Ablesen von Genen nutzen. Die starke Verdichtung hilft, DNA bei der Teilung geordnet zu verteilen. In beiden Fällen handelt es sich um dasselbe DNA-Protein-Material.
Definition
Nukleosom
Ein Nukleosom entsteht, wenn sich DNA um eine Gruppe aus acht Histonproteinen wickelt. Viele Nukleosomen hintereinander erinnern an Perlen auf einer Schnur.
Definition
Chromatin
Chromatin ist das Material aus DNA und zugehörigen Proteinen, aus dem Chromosomen aufgebaut sind. In der Interphase ist es weniger stark verdichtet als während der Zellteilung.
Merke: Chromatin und Chromosom sind keine verschiedenen Erbstoffe. Sie bezeichnen unterschiedlich stark verdichtete Zustände desselben DNA-Protein-Materials.
Teste dich
Die bekannte X-Form zeigt ein verdoppeltes, stark verdichtetes Chromosom. Vor der DNA-Verdopplung besteht es aus einem Chromatid. In der S-Phase entstehen zwei Schwesterchromatiden, die am Zentromer verbunden bleiben. Bei der Kernteilung werden sie getrennt; jede gilt danach als Ein-Chromatid-Chromosom. Die Verdopplung findet vor der Mitose statt.
Bei einem Autosomenpaar in einer diploiden Zelle stammt ein Chromosom ursprünglich von der Mutter, das andere vom Vater. Diese homologen Chromosomen haben entsprechende Genorte und eine ähnliche Gestalt. An denselben Genorten können aber unterschiedliche Allele liegen. Schwesterchromatiden entstehen dagegen durch Kopieren eines Chromosoms.
Definition
Chromatid
Ein Chromatid ist eine Längseinheit eines Chromosoms. Ein verdoppeltes Chromosom besitzt zwei identische Schwesterchromatiden, die am Zentromer miteinander verbunden sind.
Beispiel
- 1Ein Chromosom wird vor einer Zellteilung kopiert.
- 2Die beiden entstandenen Schwesterchromatiden bleiben zunächst am Zentromer verbunden.
- 3Werden sie später zu entgegengesetzten Zellpolen gezogen, erhält jede entstehende Zelle eine der Kopien.
| Vergleich | Herkunft | Gemeinsamkeit |
|---|---|---|
| Homologe Chromosomen | je eines von Mutter und Vater | entsprechende Genorte; Allele können verschieden sein |
| Schwesterchromatiden | Kopien eines Chromosoms | am Zentromer verbunden; zunächst weitgehend gleiche DNA |
Teste dich
Der Chromosomensatz umfasst alle Chromosomen einer Zelle. Typische menschliche Körperzellen enthalten 46 Chromosomen in 23 Paaren: je 23 stammen ursprünglich von Mutter und Vater. Davon sind 44 Autosomen und zwei Gonosomen. Dieser doppelte Satz heißt diploid. Eizellen und Spermien enthalten je 23 einzelne Chromosomen und sind haploid. Bei der Befruchtung kommen zwei einfache Sätze zusammen.
Die Chromosomenzahl zeigt nicht, wie komplex ein Lebewesen ist. Typische Körperzellen des Menschen haben 46 Chromosomen, solche des Brotweizens 42 und des Gemeinen Karpfens (Cyprinus carpio) 100.
Ein Karyogramm ordnet die Chromosomen nach Größe, Zentromerlage und Bandenmuster. Beim Menschen folgen auf die Autosomenpaare die Gonosomen. Erkennbar sind die Anzahl und manche größeren Strukturveränderungen. Liegt ein Chromosom dreimal vor, kann eine Trisomie sichtbar sein. Eine veränderte Chromosomenzahl heißt Genommutation; eine Strukturveränderung eines Chromosoms heißt Chromosomenmutation.
Beispiel
- 1Bei einer Trisomie liegt ein bestimmtes Chromosom dreimal statt zweimal vor.
- 2Bei Trisomie 21 betrifft dies Chromosom 21.
- 3Ein entsprechendes Karyogramm kann daher drei Exemplare dieses Chromosoms zeigen.
Teste dich
Alles auf einen Blick
Chromosomen
Aufbau und Verpackung
DNA und Histone; Nukleosomen und Chromatin
Formen
Ein- und Zwei-Chromatid-Chromosomen; Schwesterchromatiden am Zentromer
Paare und Gene
homologe Chromosomen; gleiche Genorte, mögliche verschiedene Allele
Menschlicher Chromosomensatz
Körperzellen: diploid mit 46 Chromosomen; Keimzellen: haploid mit 23 Chromosomen
Untersuchung
geordnete Darstellung im Karyogramm; erkennbare Abweichungen der Chromosomenzahl
Musteraufgabe · Schritt für Schritt
Chromosomen in einem Karyogramm zählen
- 1Ein Karyogramm einer menschlichen Körperzelle zeigt 23 geordnete Chromosomenpaare.
- 2Jedes Paar enthält zwei Chromosomen; zusammen sind es 46.
- 322 Paare sind Autosomen. Das letzte Paar sind die Gonosomen.
- 4Der Satz ist diploid, weil jeder Chromosomentyp zweimal vertreten ist.
Fehler finden
Genorte in einem Chromosomenpaar prüfen In einer Zeile steckt ein Fehler. Tippe sie an.
Fehler in Zeile 3Richtig: Homologe Chromosomen haben entsprechende Genorte, können dort aber unterschiedliche Allele tragen. Gleiche Genorte bedeuten keine identischen Genvarianten.
Lückentext
Wähl in jeder Lücke das passende Wort und prüf dann deine Antworten.
Ein ist eine Variante eines Gens. Ein Chromosom besteht aus . Nach der Verdopplung besitzt es .
Karteikasten
Erst selbst überlegen, dann umdrehen.
Übung mit Feedback