Begegnungen mit der Natur 8, Schulbuch

19 Molekulare Grundlagen der Genetik M Arbeitsheft Seite 4, 5, 6, 8, 18 Nukleosomen verdichten die DNA Wie können die DNA-Moleküle, die innerhalb der Interphase (Zeitraum zwi­ schen zwei Zellkernteilungen) als lange Stränge vorliegen, im verhältnismäßig kleinen Zellkern Platz finden ( Abb. 5)? Dazu ist es notwendig, sie zu verdich­ ten. 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. Chromatinfasern knäueln sich zu Chromosomen auf Zu Beginn einer Mitose (Zellkernteilung  Begegnungen mit der Natur, Band 5 und 6) wird die DNA geknäuelt und aufgefaltet. Durch diese maximale Ver­ dichtung des genetischen Materials entsteht ein Chromosom. Da das Chroma­ tin vor jeder Zellteilung verdoppelt wird ( Replikation, S. 21), besteht ein Chromosom in den ersten Phasen der Zellteilung aus zwei identischen Hälften (Schwesterchromatiden), die an einer Stelle, dem Centromer , zusammenhän­ gen (Zwei-Chromatid-Chromosom;  Abb. 6). Die Enden der Chromosomen werden Telomere genannt. Sie enthalten keine Erbinformation. In der Anaphase der Mitose werden die Schwesterchromatiden durch die Ver­ kürzung der Kernspindel auseinander gezogen. Sie verteilen sich als neue Chromosomen (Ein-Chromatid-Chromosomen) auf zwei Zellkerne und lockern sich anschließend wieder auf.  Nukleosomen wurden 1973 entdeckt  Chromatinfaser DNA und Proteine lassen sich gut mit basischen Farbstoffen färben; chroma (griech.) = Farbe  Centromer centron (griech.) = Mittelpunkt, meros (griech.) = Teil  Telomer telos (griech.) = Ende Zellkern DNA 5 µm 6  Die strukturelle Organisation des Chromatins 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 die insgesamte Länge aller DNA-Moleküle ei­ ner Zelle und veranschauliche dies anhand eines passend abgeschnittenen Zwirnfadens. Demonstriere an diesem eine optimale Reduktion der Größe und vergleiche mit der Verdichtung des Chromatins. 2. Begründe den wechselnden Grad der Verdichtung des Chromatins im Laufe des Zellzyklus. Selbst aktiv! 5  Menschliche DNA (elektronenmikro­ skopische Aufnahme) und Zellkern (lichtmikroskopische Aufnahme) 2 nm Doppelhelix Nukleosom 30 nm 700 nm 1400 nm Zwei-Chromatid-Chromosom Centromer Chromatinfaser Histonkomplex H1 11 nm Animation 4c5x5k Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv