Chromosomen, Mitose und Zellaufbau

Chromosomen

• Chromosomen sind Träger der genetischen Information.
• Die Transportform beschreibt, wie Chromosomen innerhalb der Zelle verteilt werden.
• Homologe Chromosomen sind die beiden Chromosomen eines Paares.
• Diploid bedeutet, dass ein Chromosomensatz von Mutter und Vater vorliegt.
• Haploid bedeutet, dass nur eine einzelne Chromosomenart vorhanden ist.
• Karyogramm ist die Darstellung der Chromosomen in einer Zelle.
• Das Centromer verbindet die beiden Schwesterchromatiden eines Chromosoms.
• Eine Chromatide ist einer der Stränge eines Chromosoms.
• Ein Nucleosom ist die strukturelle Einheit des Chromatins in Zellen.

Aufbau eines Chromosoms

• Die Anleitung zum Bau der Proteine liegt auf der DNA (Erbinformation).
• Die DNA liegt geschützt im Zellkern.
• Die DNA ist in einer Doppelhelix spiralisiert, was als Doppelstrang bezeichnet wird.
• Sie bildet ein fadenartiges "Wollknäuel".

Mitose

• Die Mitose ist in 4 Phasen aufgeteilt.

Prophase

• Die Chromosomen sind frei im Zellinneren, da sich die Kernzelle auflöst.
• Der Spindelapparat bildet sich.

Metaphase

• Die Spindelfasern verbinden sich langsam.
• Die Chromosomen bewegen sich zur Äquatorialebene (Zentrum).

Anaphase

• Die Schwester-Chromatiden lösen sich vom Centromer.
• Sie werden von Mikrotubuli der Spindelfaser zu entgegengesetzten Polen bewegt.
• Es findet eine gleichmäßige Verteilung statt.

Telophase

• Die Chromosomen werden zum Chromatin.
• Um beide Chromosomensätze entstehen Kernhüllen.
• Der Spindelapparat löst sich auf.

Cytokinese

• Nach der Mitose aber für die vollständige Teilung wird die Zytokinese benötigt.
• Das Innere der Zelle (Zytoplasma) wird geteilt, indem sich eine Zellmembran ausbildet, wodurch die Zellen voneinander getrennt werden.

Chromosomen und Genmutation

• Jedes Chromosom hat zwei Arme: einen kurzen p-Arm und einen langen q-Arm.
• Der Mensch besitzt 46 Chromosomen, die in 23 Paare unterteilt sind.
• 22 Paare sind Autosomen (normale Paare).
• Ein Paar sind Gonosomen (Geschlechtspaare).
• Frauen haben XX-Chromosomen, Männer XY-Chromosomen.
• FISH-Methode (Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung): Einzelsträngige DNA-Sonden werden an Fluoreszenzfarbstoffe gekoppelt, um eine farbige Darstellung einzelner Chromosomen zu bekommen.
• Chromosomenmutation ist eine Veränderung der Abschnitte oder der Struktur der Chromosomen.
• Genommutation ist eine Veränderung der Chromosomenanzahl.

Meiose

• Die Meiose ist in zwei Reifeteilungen unterteilt, mit dem Ziel, vier unterschiedliche, haploide Keimzellen zu erzeugen.

Reifeteilung I

• Hier liegt ein diploider Chromosomensatz mit zwei Chromosomensätzen vor.
• In der Prophase I kondensieren die Chromosomen, und die Kernhülle löst sich auf, während sich der Spindelapparat bildet (2n 4c).
• Während der Metaphase I ordnen sich homologe Chromosomenpaare an der Äquatorialebene an (2n 4c).
• Die Spindelfasern binden sich an die Chromosomen.
• In der Anaphase I werden homologe Chromosomen zu entgegengesetzten Polen gezogen (2n 4c).
• In der Telophase I erreichen die Chromosomen die Pole, und es bildet sich eine neue Kernhülle (1n 2c).

Reifeteilung II

• Hier liegt ein haploider Chromosomensatz vor.
• In der Prophase II löst sich die Kernhülle auf, und die Chromosomen kondensieren (1n 2c).
• Der Spindelapparat bildet sich.
• In der Metaphase II ordnen sich die Chromosomen an der Äquatorialebene an (1n 2c).
• Die Spindeln binden sich an Chromosomen
• Während der Anaphase II werden die Chromatiden vom Centromer getrennt und zu entgegengesetzten Polen bewegt (1n 2c).
• In der Telophase II bilden sich neue Zellkerne, was zu vier Tochterzellen führt (1n 1c).

Inter- und Intrachromosomale Rekombination

• Interchromosomale Rekombination findet zwischen Chromosomen statt.
• Intra (lat. innerhalb) bedeutet, dass ein Austausch genetischer Informationen innerhalb eines Chromosoms stattfindet.
• Die interchromosomale Rekombination findet in der Metaphase I und Anaphase I statt.
• Das Ziel ist eine größere Vielfalt an genetischen Kombinationen.
• Die intrachromosomale Rekombination findet in der Prophase I statt.
• Durch neue Genkombinationen können sich Organismen besser an veränderte Umweltbedingungen anpassen.

Zellzyklus

• Der Zellzyklus ist der Prozess, in dem eine Zelle wächst, sich repliziert und teilt.
• Die Interphase ist der Zeitraum zwischen zwei Mitosen.
• In der G1-Phase wächst die Zelle und bereitet sich auf die Proteinbiosynthese und DNA-Verdopplung vor (Dauer: 10 Stunden). In dieser Phase liegt ein entspiralisiertes Chromatid vor.
• Die S-Phase ist die Phase der Verdopplung der DNA (Synthese) (Dauer: 8 Stunden).
• Die Zelle wächst weiter und bereitet sich auf die Zellteilung vor. (Dauer: 4 Stunden).
• Zwei spiralisierte Chromosomen sind vorhanden.
• Mitose ist die Zellteilung, die zu zwei identischen Tochterzellsen führt (Dauer: 1 Stunde).
• Zellen, die sich nicht mehr teilen (z.B. Nerven- oder Muskelzellen), treten in die G0-Phase aus.

Stammzellen

• Stammzellen sind Körperzellen, die sich in verschiedene Zelltypen entwickeln und sich selbst erneuern können.
• Embryonale Stammzellen stammen aus der frühen Entwicklung und sind pluripotent.
• Adulte Stammzellen befinden sich in entwickelten Geweben
• Sie dienen der Geweberegeneration und sind multipotent.
• Totipotent bedeutet, dass eine Zelle die Fähigkeit besitzt, sich in einen eigenen Organismus zu entwickeln.
• Pluripotente Stammzellen können sich in alle Zelltypen des Körpers entwickeln.
• Multipotente Stammzellen können sich nur in bestimmte Zelltypen entwickeln.
• Omnipotent: Stammzellen die sich in alle Zelltypen und Strukturen bilden können.

Hinweise und Beweise für Erbgänge

• Hinweise für einen rezessiven Erbgang: Gesunde Eltern haben ein betroffenes Kind, Merkmale treten nicht in jeder Generation auf, gleichmäßiges Auftreten bei Mann und Frau.
• Beweise für einen rezessiven Erbgang: Zwei betroffene Eltern haben ein betroffenes Kind, gesunde Eltern haben aber ein betroffenes Kind.
• Ein rezessives Merkmal muss homozygot vorliegen, damit es im Phänotyp ausgeprägt wird.
• Hinweis für einen dominanten Erbgang: Jede Generation hat betroffene Kinder, mindestens ein Elternteil ist betroffen.
• Beweis für einen dominanten Erbgang: Wenn ein Kind betroffen ist, ist auch ein Elternteil betroffen.
• Jedes Elternteil vererbt ein Allel.

Fachbegriffe

• Merkmal: Eine Eigenschaft eines Organismus (z.B. Augenfarbe).
• Allel: Bestimmt die Ausprägung eines Merkmals.
• Reinerbig: Ein ungekreuztes Individuum und beinhaltet zwei gleiche Allele (homozygot).
• Mischerbig: Gekreuztes Individuum und beinhaltet zwei verschiedene Allele (heterozygot).
• Dominant: Starkes Allel.
• Rezessiv: Schwächeres Allel.
• Phänotyp: Enthält die äußeren Merkmale eines Organismus (sichtbaren).
• Genotyp: Die genetische Information (eines Merkmals).
• Parentale Generation: Erste Generation
• Filialgeneration: Nachkommen, F1: Tochtergeneration 1, F2: Tochtergeneration 2