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Die grundlegende Bedeutung von Chromosomen besteht darin, dass sie DNA oder Desoxyribonukleinsäure enthalten, die Substanz, die den genetischen Code aller Organismen enthält. Wenn sich eine Zelle teilt, müssen sich ihre Chromosomen zuerst replizieren. Zellen teilen sich auf zwei grundlegende Arten - Mitose und Meiose. Die letztere Art der Unterteilung schließt die erstere ein.
Welche Art von Teilungschromosomen durchlaufen wird, hängt von der Art der sich teilenden Zelle ab. Die meisten Zellen teilen sich durch Mitose, und alle prokaryontischen Zellen reproduzieren sich durch einen Prozess, der der Mitose, der binären Spaltung, sehr ähnlich ist. Bestimmte am Prozess der sexuellen Fortpflanzung beteiligte Zellen sind jedoch auf Meiose angewiesen. Es ist wichtig, dass sich Chromosomen richtig replizieren, damit jede entstehende Zelle nach der Teilung die richtige Menge an DNA aufweist
Chromosomen
Chromosomen sind dicht gepackte Strukturen als enthalten Chromatinoder DNA umwickelt ein Protein namens Histone. Sie befinden sich in den Kernen eukaryotischer Zellen, wohingegen die DNA prokaryotischer Zellen im Zytoplasma, da diese Zellen keine Kerne oder andere membrangebundene Organellen aufweisen.
Alle menschlichen Zellen außer Eizellen und Samenzellen haben 46 Chromosomen, die diploid menschliche Zahl. Gameten (Geschlechtszellen) haben 23 Chromosomen, die haploide menschliche Zahl; Jeder Mensch ist das Produkt der Fusion einer Eizelle und einer Samenzelle, und wenn sich diese verbinden, ergibt sich die normale Menge an Chromosomen, 46.
Die 22 nichtgeschlechtlichen Chromosomen nehmen mikroskopisch gut untersuchte Formen an und sind mit 1 bis 22 nummeriert. Entsprechende väterliche und mütterliche Chromosomen werden als bezeichnet homologe Chromosomen (das heißt, das Chromosom 8, das Sie von Ihrer Mutter und die Kopie, die Sie von Ihrem Vater erhalten haben, sind homologe Chromosomen oder einfach Homologe).
Wenn einzelne Chromosomen repliziert (dupliziert) werden, bleiben sie an einem Verengungspunkt verbunden, der als Centromere. Dieser Komplex hat zwei Arme, die sich vom Zentromer in entgegengesetzte Richtungen erstrecken. Die kurzen Arme werden als "p-Arme" und die langen Arme als "q-Arme" bezeichnet. Chromosomen werden bei der Zellteilung noch dichter und unter dem Mikroskop sichtbar.
Zellteilung
Wie bereits erwähnt, gibt es zwei Arten der Zellteilung: Mitose und Meiose. Mitose ist die häufigste Art der Zellteilung, da sie neue Körperzellen erzeugt, wohingegen Zellen einer Meiose unterzogen werden, um neue Ei- und Samenzellen zu bilden. Zellen in einigen Geweben teilen sich kontinuierlich (z. B. Haut); diejenigen in anderen Geweben nicht (z. B. Leber, Herz, Niere).
Eine Zelle repliziert sich während der Mitose vollständig und teilt sich dann in zwei Tochterzellen. Jede Tochterzelle ist mit der Elternzelle identisch, und nach der Zellteilung enthält jede Tochterzelle die gleiche Anzahl von Chromosomen wie die Eltern- und die andere Tochterzelle. Während der Meiose entstehen vier Tochterzellen mit jeweils der halben Chromosomenzahl als Elternzelle.
DNA-Replikation bei Mitose
Die DNA-Replikation ist ein wesentlicher Bestandteil sowohl der Mitose als auch der Meiose. Es stellt sicher, dass jede Tochterzelle die richtige Anzahl von Chromosomen hat. Um die DNA bei der Mitose zu replizieren, repliziert jedes Chromosom so, dass das neue Chromosom an das ursprüngliche Chromosom am Zentromer gebunden wird. Die beiden Chromosomen werden Schwesterchromatiden genannt. Sie teilen sich in zwei, bevor sich die Zelle teilt, und jede Tochterzelle erhält von jeder der Schwesterchromatiden ein Chromosom.
DNA-Replikation bei Meiose
Meiose ist komplizierter als Mitose und erfordert zwei Zellteilungen. Im ersten Stadium replizieren sich die Chromosomen wie bei der Mitose. Dann können sich die Chromatidarme der Schwesterchromatiden jedoch mit anderen Schwesterchromatiden überlappen und einen Austausch der DNA zwischen den Chromatiden verursachen, so dass nicht mehr jedes Chromatid mit seiner Schwester identisch ist. Die Zelle teilt sich dann zweimal, so dass sich die Schwesterchromatiden trennen und die Tochterzellen jeweils 23 Chromosomen aufweisen.