Chromosom, der mikroskopisch kleine fadenförmige Teil der Zelle, der die Erbinformation in Form von Genen trägt. Ein charakteristisches Merkmal jedes Chromosoms ist seine Kompaktheit. Die 46 Chromosomen in den menschlichen Zellen haben beispielsweise eine Gesamtlänge von 200 nm (1 nm = 10-9 Meter); wenn man die Chromosomen aufdröseln würde, wäre das in ihnen enthaltene genetische Material etwa 2 Meter lang. Die Kompaktheit der Chromosomen spielt eine wichtige Rolle bei der Organisation des genetischen Materials während der Zellteilung und ermöglicht es ihm, in Strukturen wie dem Zellkern Platz zu finden, dessen durchschnittlicher Durchmesser etwa 5 bis 10 μm (1 μm = 0,00l mm oder 0,000039 Zoll) beträgt, oder dem polygonalen Kopf eines Viruspartikels, der einen Durchmesser von nur 20 bis 30 nm haben kann.
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Die Struktur und die Lage der Chromosomen gehören zu den Hauptunterschieden zwischen Viren, Prokaryoten und Eukaryoten. Die nicht lebenden Viren haben Chromosomen, die entweder aus DNA (Desoxyribonukleinsäure) oder RNA (Ribonukleinsäure) bestehen; dieses Material ist sehr dicht im Viruskopf verpackt. Bei Organismen mit prokaryotischen Zellen (d. h. Bakterien und Blaualgen) bestehen die Chromosomen vollständig aus DNA. Das einzelne Chromosom einer prokaryontischen Zelle ist nicht von einer Kernmembran umgeben. Bei Eukaryonten befinden sich die Chromosomen in einem membranumschlossenen Zellkern. Die Chromosomen einer eukaryontischen Zelle bestehen hauptsächlich aus DNA, die an einen Proteinkern gebunden ist. Sie enthalten auch RNA. Der Rest dieses Artikels bezieht sich auf eukaryotische Chromosomen.
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Jede eukaryotische Art hat eine charakteristische Anzahl von Chromosomen (Chromosomenzahl). Bei Arten, die sich ungeschlechtlich vermehren, ist die Chromosomenzahl in allen Zellen des Organismus gleich. Bei sich sexuell fortpflanzenden Organismen ist die Anzahl der Chromosomen in den Körperzellen (somatischen Zellen) diploid (2n; ein Paar pro Chromosom) und doppelt so hoch wie die haploide Anzahl (1n) in den Geschlechtszellen (Gameten). Die haploide Anzahl wird während der Meiose gebildet. Bei der Befruchtung verbinden sich zwei Gameten zu einer Zygote, einer einzelnen Zelle mit einem diploiden Chromosomensatz. Siehe auch Polyploidie.
Somatische Zellen vermehren sich durch Teilung, ein Prozess, der Mitose genannt wird. Zwischen den Zellteilungen sind die Chromosomen nicht aufgerollt und bilden eine diffuse Masse von genetischem Material, das als Chromatin bezeichnet wird. Das Abwickeln der Chromosomen ermöglicht den Beginn der DNA-Synthese. Während dieser Phase dupliziert sich die DNA in Vorbereitung auf die Zellteilung.
Nach der Replikation kondensiert die DNA zu Chromosomen. Zu diesem Zeitpunkt besteht jedes Chromosom aus einem Satz von doppelten Chromatiden, die durch das Zentromer zusammengehalten werden. Das Zentromer ist der Befestigungspunkt des Kinetochors, einer Proteinstruktur, die mit den Spindelfasern verbunden ist (Teil einer Struktur, die die Chromatiden an die gegenüberliegenden Enden der Zelle zieht). In der mittleren Phase der Zellteilung verdoppelt sich das Zentromer und das Chromatidenpaar trennt sich; jedes Chromatid wird an diesem Punkt zu einem eigenen Chromosom. Die Zelle teilt sich, und die beiden Tochterzellen haben einen vollständigen (diploiden) Chromosomensatz. Die Chromosomen wickeln sich in den neuen Zellen wieder ab und bilden das diffuse Chromatinnetz.
Bei vielen Organismen, die getrennte Geschlechter haben, gibt es zwei grundlegende Arten von Chromosomen: Geschlechtschromosomen und Autosomen. Die Autosomen steuern die Vererbung aller Merkmale mit Ausnahme der geschlechtsgebundenen, die von den Geschlechtschromosomen kontrolliert werden. Der Mensch hat 22 Paare von Autosomen und ein Paar Geschlechtschromosomen. Alle wirken bei der Zellteilung auf die gleiche Weise. Informationen über geschlechtsgebundene Merkmale finden Sie unter Bindungsgruppe.
Chromosomenbruch ist der physische Bruch von Untereinheiten eines Chromosoms. In der Regel folgt eine Reunion (häufig an einer fremden Stelle, wodurch ein vom Original abweichendes Chromosom entsteht). Bruch und Wiedervereinigung homologer Chromosomen während der Meiose sind die Grundlage für das klassische Modell des Crossing Over, das zu unerwarteten Nachkommen einer Paarung führt.