Begegnungen mit der Natur 8, Schulbuch

Nukleosomen verdichten die DNA Doch wie können die DNA-Moleküle, die innerhalb der Interphase als lange Stränge vorliegen, imverhältnismäßig kleinen Zellkern Platz finden (siehe Abb. 5)? Dazu ist es notwendig, sie zu verdichten. Dies geschieht durch so genannte Nukleosomen – Stellen, an denen die DNA um einen Komplex aus jeweils acht Eiweißmolekülen (Histone) gewickelt ist. Auf jedem Nukleosom sitzt ein weiteres Histon. Dieses als H1 bezeichnete Protein bindet benachbarte Nukleosomen aneinander. Dadurch entsteht eine Chromatinfaser , ein Hohlzylinder mit 30 nm Durchmesser, dessen Wand aus Nukleosomen besteht. Die Chromatinfaser wird nochmals in Schleifen (Domä­ nen) gelegt. Chromatinfasern knäueln sich zu Chromosomen auf Zu Beginn einer Mitose knäueln und falten sich die DNA-Domänen weiter auf. Durch diese maximale Verdichtung des genetischen Materials entsteht ein Chro­ mosom. Da das Chromatin vor jeder Zellteilung verdoppelt wird (siehe Replika­ tion, Seite32), besteht ein Chromosom in den ersten Phasen der Zellteilung aus zwei identischenDNA-Molekülen (Schwesterchromatiden), die an einer Stelle, dem Centromer, zusammenhängen (Zwei-Chromatid-Chromosom; siehe Abb. 6). In der Anaphase der Mitose werden die Schwesterchromatiden durch die Ver­ kürzung der Kernspindel auseinander gezogen. Sie verteilen sich als neue Chro­ mosomen (Ein-Chromatid-Chromosomen) auf zwei Zellkerne und lockern sich anschließend wieder auf. Selbst aktiv! 1. Mittelt man die Längen der DNA-Moleküle aller Chromosomen einer diploiden menschlichen Zelle, erhält man die durchschnittliche Länge von 4,5 cm DNA pro Chromosom. Berechne, wie lang alle DNA-Moleküle einer Zelle zusam­ mengenommen sind und veranschauliche dies anhand eines passend abgeschnittenen Zwirnfadens. Demonstriere anhand des Fadens, wie sich eine optimale Reduktion der Größe durchführen lässt und vergleiche mit der Verdichtung des Chromatins. 2. Begründe, warum sich im Laufe des Zellzyklus der Zustand der Verdichtung des Chromatins ändert. 6  Die strukturelle Organisation des Chromatins Doppelhelix Nukleosom Histonkomplex Chromatinfaser Zwei-Chromatid-Chromosom Centromer 2 nm H1 11 nm 1400 nm 700 nm Interphase Zeitraum zwischen zwei Zellkern­ teilungen; siehe Begegnungen mit der Natur, Band 6 Nukleosomen wurden 1973 entdeckt Chromatinfaser Da sich das genetische Material (DNA und Proteine) gut mit basischen Farbstoffen färben lässt, wird es auch als Chromatin bezeichnet; chroma (griech.) = Farbe Mitose Zellkernteilung; siehe Begegnungen mit der Natur, Band 6 5  Menschliche DNA (elektronenmikro­ skopische Aufnahme) im Vergleich zur Größe eines Zellkerns (lichtmikroskopische Aufnahme) dargestellt Zellkern 5 µm DNA 30 nm Die strukturelle Organisation des Chromatins hi53rh Arbeitsheft Seite 11, 12, 17, 19 M 22 Molekulargenetik Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv