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Zellkern – vom Chromatin zu den Chromosomen

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Dicty

Zellkern – vom Chromatin zu den Chromosomen

lernst du in der 9. Klasse - 10. Klasse - 11. Klasse - 12. Klasse - 13. Klasse

Beschreibung Zellkern – vom Chromatin zu den Chromosomen

In diesem Video wird der Aufbau des Zellkerns und der Chromosomen erklärt. Dies ist die Voraussetzung dafür, dass du die Zellteilung gut verstehst. Dabei werden auch die verschiedenen Gestalten der DNA erklärt. Du lernst den Unterschied zwischen Chromatin, Chromatiden und Chromosomen kennen. Dir wird außerdem erklärt, was Autosomen und Gonosomen sind. Des Weiteren wird beschrieben, welche Voraussetzungen die DNA aufweisen muss, um die Replikation durchzuführen. Am Ende gibt es noch eine kurze Zusammenfassung.

Transkript Zellkern – vom Chromatin zu den Chromosomen

Hallo. Ich bin Katja und in diesem Video werde ich den Aufbau des Zellkerns und der Chromosomen erklären. Wenn ihr den verstanden habt, könnt ihr euch besser vorstellen, wie die Zellteilung funktioniert. Betrachtet man eine Zelle im Mikroskop, ist der Zellkern meist das auffälligste Zellorganell. Im 1. Teil des Videos werden wir uns mit dem Zellkern beschäftigen. Der Zellkern enthält die extrem langen DNA-Moleküle und ist von 2 Membranen umschlossen. Das Innere des Zellkerns ist durch Kernporen mit dem Zytosol verbunden. Durch die Kernporen werden ausgewählte Moleküle aktiv zwischen Zytosol und Zellkern hin- und hertransportiert. Aktiv bedeutet, dass dazu Energie notwendig ist. Ausgeschleust werden zum Beispiel m-RNA-Moleküle, in den Kern hinein müssen Proteine, die im Zytosol produziert, aber im Kern gebraucht werden, wie zum Beispiel Proteine für die Kernlamina oder Histone. Dazu später mehr. Die innere Membran des Zellkerns enthält Proteine, die als Bindestelle für Chromosomen und die Kernlamina dienen. Die Kernlamina ist ein Netz aus Proteinfilamenten, das die Innenseite dieser Membran auskleidet und die Kernhülle strukturell stützt. Die äußere Membran ist ähnlich aufgebaut wie das endoplasmatische Reticulum und steht mit ihm in Verbindung. Kommen wir zu den Chromosomen. Diese liegen die meiste Zeit im Leben einer Zelle nicht als kondensierte Chromosomen vor, wie wir sie aus den Lehrbüchern kennen, sondern sind aufgelockert, sodass die Transkription stattfinden kann. Damit die Chromosomen bei der Zellteilung genau aufgeteilt werden können, werden die riesigen DNA-Moleküle vor der Teilung kompakter, sodass sie mikroskopisch sichtbar werden. Kommen wir zur Verpackung der DNA. Der DNA-Faden, aus dem jedes Chromatid besteht, ist mehrere Zentimeter lang. Damit sich die DNA-Fäden bei der Zellteilung nicht verheddern, müssen sie gut verpackt werden. Dazu wickelt sich der DNA-Strang jeweils 2-mal um einen Histonkomplex. Diese Kette aus DNA, Histonen und anderen Proteinen nennt man Chromatin. Diese Chromatinfaser wird spiralförmig aufgewickelt, dann in Schlaufen gelegt und noch einmal aufgewickelt. Auf diese Weise wird der DNA-Faden dicht verpackt und es entsteht ein mikroskopisch sichtbares Chromosom. Der Chromosomensatz des Menschen, der in den meisten Körperzellen enthalten ist, besteht aus 22 Autosomenpaaren und 2 Geschlechtschromosomen, den Gonosomen. Jeweils ein Chromosom von jedem Paar stammt von der Mutter und eins vom Vater. Diese Paare werden homologe Chromosomen genannt. "Homolog" kommt aus dem Griechischen und heißt übereinstimmend. Bei Männern sind die Geschlechtschromosomen nicht homolog, sondern unterschiedlich. Männer haben ein X- und ein Y-Chromosom, Frauen haben 2 X-Chromosomen. Bei den homologen Chromosomen tragen beide Chromosomen jeden Paares grundsätzlich die gleichen Gene. Man spricht daher von einem doppelten oder diploiden Chromosomensatz. Allerdings gibt es kleine Unterschiede in den Sequenzen der Chromosomenpaare, da sich die Erbinformationen von Vater und Mutter leicht unterscheiden. Wenn sich eine Zelle teilt, muss an den Tochterzellen am Ende genau die gleiche genetische Information vorhanden sein, wie in der Ausgangszelle. Vor der Zellteilung muss die DNA also verdoppelt werden. Diesen Vorgang nennt man Replikation der DNA. Schauen wir uns das Chromosom etwas genauer an. Damit die Verdoppelung der DNA nicht zu lange dauert, hat jedes Chromosom mehrere Replikationsstartpunkte. Nach der Replikation setzt sich ein Chromosom aus 2 Chromatiden zusammen, die über ihre gesamte Länge miteinander verbunden sind. Diese beiden Chromatiden werden auch Schwesterchromatiden genannt. Beide Chromatiden eines Chromosoms bestehen aus jeweils einem DNA-Faden mit der exakt gleichen Aminosäuresequenz. Die Centromerregion ist ein eingeschnürter Bereich, an der sich während der Mitose eine spezielle Proteinstruktur bildet: der Kinetochor. Am Kinetochor setzen die Spindelfasern an, um die Chromatiden zu den Spindelpolen zu ziehen. An den Enden der Chromosomen befinden sich spezielle DNA-Sequenzen: die Telomere. Telomer kommt aus dem Griechischen, télos heißt Ende und méros heißt Teil. Die Telomere spielen eine Rolle bei der Replikation der DNA und bei der Alterung der Zelle. Die DNA-Faser ist während der Mitose sehr fest verpackt. Wenn die Zelle nach der Teilung ihre normale Aufgabe wieder erfüllen soll, müssen neue Proteine produziert werden. Dazu müssen Gene von der DNA in m-RNA abgeschrieben werden - die sogenannte Transkription. In dem hochkondensierten Zustand, in dem die DNA bei der Zellteilung vorliegt, können die Enzyme, wie die RNA-Polymerase, die zur Transkription notwendig ist, nicht an die DNA-Faser gelangen. Deshalb wird die Chromosomenstruktur nach der Teilung wieder aufgelockert. So, jetzt noch mal wichtige Begriffe in der Zusammenfassung: Bestandteile des Zellkerns sind die innere und die äußere Membran, die Kernporen und die Kernlamina. Ein Chromosom besteht aus 2 Chromatiden und der menschliche Chromosomensatz besteht aus 23 Chromosomenpaaren. Der DNA-Faden wird mithilfe von Histonkomplexen verpackt und es gibt auf ihm mehrere Replikationsstartpunkte, an denen die Verdoppelung der DNA beginnt. In der Centromerregion bildet sich in der Mitose der Kinetochor, an dem die Spindelfasern ansetzen, und die Telomere spielen eine Rolle bei der Replikation der DNA und der Alterung der Zelle. So, erstmal bis hier hin. Wenn ihr Fragen habt, dann hinterlasst einen Kommentar. Tschüss und vielen Dank für das Zuschauen.

29 Kommentare

29 Kommentare
  1. Hallo Gellertchristian,
    vielen Dank für deine Frage.
    Keimzellen (Eizellen, Spermien) enthalten 23 Chromosomen, also nur einen Chromosomensatz. Alle anderen Körperzellen enthalten 23 Chromosomenpaare, also einen zweifachen Chromosomensatz, also 46 Chromosomen.
    Ich hoffe, ich konnte dir damit weiterhelfen.
    Viele Grüße aus der Redaktion.

    Von Amrei Rolof, vor 30 Tagen
  2. Gibt es in jeder einzelnen Zelle die sich im Körper befindet 23 Chromosomenpaare ?

    Von Gellertchristian, vor etwa einem Monat
  3. Von der niceigkeit nice

    Von Calvinschultz, vor etwa 2 Jahren
  4. Top👍

    Von Timbollmann777, vor etwa 2 Jahren
  5. 👍

    Von Tiktak Taktik, vor etwa 2 Jahren
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Zellkern – vom Chromatin zu den Chromosomen Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Zellkern – vom Chromatin zu den Chromosomen kannst du es wiederholen und üben.
  • Definiere die Begriffe, die du kennengelernt hast.

    Tipps

    Die Gonosomen entscheiden über das Geschlecht eines Menschen.

    Lösung

    Das Chromatin bezeichnet das gesamte Erbmaterial mit den Proteinen im Zellkern.
    Ein Chromosom besteht aus einem DNA-Strang, der auf den Proteinen aufgewickelt ist.
    Vor der Zellteilung verdoppelt sich die DNA einer Zelle. Ein Chromosom besteht dann aus zwei Chromatiden, also zwei Teilen, die genetisch identisch sind.

    Die Gonosomen sind die Geschlechtschromosomen, als Autosomen werden alle anderen Chromosomen bezeichnet.

  • Benenne die einzelnen Bereiche des Zellkerns und des Chromosoms.

    Tipps

    Das Chromatin liegt im Zellkern.

    Die DNA ist um Proteine gewickelt.

    Lösung

    Das Chromatin liegt als Knäuel im Zellkern, der eine Doppelmembran und kleine Öffnungen, die Kernporen, aufweist. Im Chromatin liegen mehrere DNA-Stränge.

    Ein DNA-Strang ist zu einem Chromosom aufgewickelt. Wenn du die Struktur eines Chromosoms genauer ansiehst, entdeckst du Fäden, die in Schleifen organisiert sind.

    Diese Fäden wiederum bestehen aus DNA und Proteinen.
    Die DNA ist auf den kugelförmigen Histon-Proteinen aufgewickelt.
    Die einzelnen Protein-DNA-Komplexe liegen im Chromosom sehr nah beieinander, sodass die DNA sehr kompakt im Zellkern liegen kann.

  • Erkläre mithilfe des Lückentexts den Aufbau und die Funktion des Zellkerns und der Chromosomen.

    Tipps

    „Centromer“ leitet sich vom Griechischen ab und bedeutet übersetzt „mittlerer Teil“.

    Durch die Löcher in der Kernmembran passen zum Beispiel RNA oder Proteine durch.

    Desoxyribonukleinsäure (DNS) heißt auf Englisch „deoxyribonucleic acid“ (DNA).

    Lösung

    Das gesamte Erbgut einer Zelle liegt im Zellkern.
    Dieser hat eine Doppelmembran.
    An einigen Stellen der Membran befinden sich kleine Öffnungen, die Kernporen. Sie dienen dem Austausch von Molekülen zwischen dem Zellkern und dem Cytosol.
    An der Innenseite der Kernhülle liegt die Kernlamina. Das ist eine Schicht aus länglichen Proteinen, die für die Stabilität der Zelle sorgt.
    Das Erbmaterial einer Zelle liegt als Desoxyribonukleinsäure (DNS bzw. DNA) vor und beinhaltet die Bauanleitungen für verschiedene Proteine.
    Ein Chromosom besteht normalerweise aus einem DNA-Strang.
    Kurz vor der Zellteilung wird dieser kopiert.
    Das Chromosom hat nun zwei Chromatiden.
    An einer Einschnürungsstelle, dem Centromer, hängen beide Chromatiden zusammen.
    Bei der Zellteilung werden beide Hälften an diesem Punkt auseinandergezogen.

  • Erkläre den Aufbau und die Funktion des Chromatins.

    Tipps

    Die DNA des gesamten menschlichen Körpers ist genauso lang wie 1000-Mal die Strecke zwischen der Erde und der Sonne.

    Histone sind Proteine.

    Das Chromatin lockert sich an einigen Stellen kurz vor der Zellteilung auf.

    Lösung

    Die DNA ist sehr lang. Um in den Zellkern zu passen, muss sie gut verpackt werden.
    Das Chromatin besteht aus DNA und den Histon-Komplexen, welche Proteine sind, um die der DNA-Faden bei der Verpackung gewickelt ist.

    Die Bereiche des Chromatins, die relevante Informationen für Proteine enthalten und oft benötigt werden, sind im normalen Zellbetrieb etwas lockerer, damit Enzyme besser an die DNA gelangen.

    Andere Bereiche des Chromatins, die inaktive DNA enthalten, sind durchgehend stark kondensiert.

  • Ordne die Vorgänge bei der Mitose.

    Tipps

    Die Mitose verläuft in 5 verschiedenen Phasen.

    Nach der DNA-Verdopplung bestehen die Chromosomen aus zwei Chromatiden.

    Die letzte Phase der Mitose wird Telophase genannt.

    In der Anaphase wird das verdoppelte Erbgut aufgeteilt.

    Lösung

    Vor der Zellteilung (in der Interphase) wird die genetische Erbinformation verdoppelt, sodass beide Tochterzellen die gleichen Informationen erhalten.
    Dazu wird das Chromatin aufgelockert und die DNA verdoppelt.
    Die Zwei-Chromatid-Chromosomen verdichten sich in der Prophase, damit sie besser von den Spindelfasern auseinander gezogen werden.
    Die Chromosomen trennen sich in der Anaphase am Centromer auf und die Schwesterchromatiden werden in die Tochterzellen gezogen.
    In der Telophase liegen die Chromosomen als Ein-Chromatid-Chromosomen vor und das Chromatin lockert sich wieder auf.

  • Erläutere die Funktion der Telomere.

    Tipps

    Telomere spielen bei der Alterung von Zellen eine Rolle.

    Lösung

    Telomere sind DNA-Abschnitte an den beiden Enden von Chromosomen, die bei vielen Eukaryoten die codierenden Bereiche der DNA schützen.
    Prokaryotische Lebewesen - wie Bakterien - haben eine ringförmige DNA ohne Telomere.

    Bei jeder Zellteilung werden die Telomere kürzer. Damit nicht die DNA-Abschnitte mit relevanten Informationen abgeschnitten werden, zerstört sich die Zelle selbst oder teilt sich nicht mehr. Die Telomere werden deshalb mit Alterungsprozessen der Zelle in Verbindung gebracht.

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