Homologe Chromosomen: Definition und Bedeutung

Homologe Chromosomen spielen eine wichtige Rolle bei der Vererbung und sexuellen Fortpflanzung. Um was es sich dabei genau handelt und welche Bedeutung sie für die menschliche Zelle haben, thematisiert dieser Artikel.

Homologe Chromosomen – Definition

Unter homologen Chromosomen versteht man Chromosomenpaare, welche die gleiche Größe, Struktur und Genabfolge aufweisen. Dabei sind sie jedoch nicht identisch, da sie verschiedene Allele eines Gens tragen können. Dies bedeutet, das ein Merkmal wie beispielsweise die Augenfarbe auf einem Chromosom in einer anderen Ausprägung vorliegen kann wie auf dem zweiten Chromosom (zum Beispiel trägt das eine die Information für eine blaue Augenfarbe und das andere für eine braune Augenfarbe).

Homologe Chromosomen- Aufbau

Die komprimierte DNA bildet den Hauptbestandteil von Chromosomen. In der Phase zwischen den Zellteilungen sind die Chromomen allerdings weniger komprimiert und mehr aufgelockert. In diesem Zustand spricht man davon, dass sie als Chromatin im Zellkern vorliegen. Chromatin beschreibt das Material, aus dem die Chromosomen aufgebaut sind. Hierbei handelt sich um einen DNA-Doppelstrang, an den sich Histone und andere Proteine anlagern. Da sich auch im lockeren Zustand der Packungszustand der DNA unterscheidet, wird das Chromatin in zwei Formen aufgeteilt: das locker gepackte Euchromatin und das dicht gepackte Heterochromatin. Während Euchromatin aktive DNA enthält, die zugänglich für Enzyme ist, beinhaltet Heterochromatin lediglich inaktive DNA.

Des Weiteren wickelt sich die DNA um acht Histone, sodass ein Päckchen aus DNA und Histonen entsteht, welches Nukleosom genannt wird. Diese Nukleosomen kann man sich im weiteren Verlauf als Perlen einer Kette aus DNA vorstellen, die sich immer mehr aufwickelt und spiralisiert. Dadurch entstehen wiederum Chromatinfäden, die sich in vielen kleinen Schlaufen übereinander legen und das Chromosom bilden.

Die Enden der Chromosomen heißen Telomere. Die DNA, die sich an den Telomeren befindet, wird bei jeder Zellteilung ein wenig verkürzt, sodass sie bei Alterungsprozessen eine wichtige Rolle spielen.

Metaphasenchromosom

Beim Metaphasenchromosom handelt es sich um die Form, die in der Regel gemeint ist, wenn man von Chromomen spricht. Sie bezieht sich auf die Form der Chromosomen in der zweiten Phase der Mitose und Meiose, die Metaphase. Nur in diesem kondensierten Zustand sind die Chromosomen unter dem Lichtmikroskop erkennbar. Dabei bestehen sie aus zwei identischen Längseinheiten, den Chromatiden (Zwei-Chromatid-Chromosomen).

Des Weiteren verbindet das sogenannte Centromer  die Chromatiden miteinander und bestimmt durch seine Lage, ob das Chromosom eher eine X- oder V-Form aufweist. Dabei unterscheidet man zwischen metazentrischen Chromosomen, bei denen das Centromer in der Mitte liegt, akrozentrischen Chromosomen, die das Centromer zwischen Mitte und Telomer tragen, und telozentrischen Chromosomen, bei denen sich das Centromer in der Nähe des Telomers befindet.

Homologe Chromosomen – Bedeutung

Homologe Chromosomen spielen eine essentielle Rolle in der Vererbung und sexuellen Fortpflanzung, da sie die Grundlage für die sogenannte Meiose bilden. Dabei handelt es sich um einen Prozess, bei dem Keimzellen wie Spermien und Eizellen gebildet werden.

Die Meiose gliedert sich in zwei Reifeteilungen: die erste Reifeteilung (Reduktionsteilung) und die zweite Reifeteilung (Äquationsteilung). Bei der ersten Reifeteilung, die in vier Stadien abläuft, kommt es zunächst zu der Paarung der homologen Chromosomen, bei der sich jeweils ein mütterliches und ein väterliches Chromosom zusammenlagern. Anschließend findet das sogenannte Crossing-Over statt, bei dem sich die Chromatiden übereinander legen und somit das mütterliche und väterliche Erbgut ausgetauscht wird.

Durch diesen Prozess erhöht sich die genetische Vielfalt und es wird dafür gesorgt, dass Nachkommen Merkmale von beiden Elternteilen erben. Dies fördert die Variabilität innerhalb der Population und ermöglicht die Evolution von Arten, da somit die Anpassungsfähigkeit einer Population an sich verändernde Umweltbedingungen sichergestellt wird.

In der anschließenden Anaphase trennen sich die homologen Chromosomen letztendlich voneinander und wandern zu den entgegengesetzten Zellpolen. Es entstehen zwei Tochterzellen. Bei der zweiten Reifeteilung, die ähnlich wie die Mitose verläuft, werden die Zwei-Chromatid-Chromosomen am Centromer getrennt. Dabei entstehen zwei Tochterzellen mit einem haploiden Ein-Chromatid-Chromosomensatz.