Verändern sich Chromosomen?

Wir haben seit Beginn unseres Biologieunterrichts in der Mittelstufe etwas über Chromosomen gelernt. In der Oberstufe werden wir mehr über die verschiedenen Veränderungen der Chromosomen erfahren. Viele genetische Krankheiten werden durch Chromosomenveränderungen verursacht. Chromosomenveränderungen werden in zwei Typen unterteilt: Ploidie und Aneuploidie. Diese Unterscheidung hängt hauptsächlich davon ab, ob die Zellen des Organismus einen Zellkern enthalten. Der folgende Artikel stellt die relevanten Inhalte zu den Änderungen der Färbeeigenschaften vor. Wer interessiert ist oder es nicht versteht, kann einen Blick darauf werfen.

Chromosomenveränderungen können in zwei Kategorien unterteilt werden: Ploidieveränderungen und Aneuploidieveränderungen. Die Anzahl der Chromosomen ist in verschiedenen Organismen konstant. Mit Ausnahme von Prokaryoten wie Bakterien und Cyanobakterien durchlaufen die meisten eukaryotischen Organismen eine „Meiose“, bei der ihre somatischen Zellen Fortpflanzungszellen (Gameten) produzieren. Dabei handelt es sich um eine Zellteilung, bei der die Anzahl der Chromosomen halbiert wird.

Chromosomenveränderungen können in zwei Kategorien unterteilt werden: Ploidieveränderungen und Aneuploidieveränderungen. Die Anzahl der Chromosomen ist in verschiedenen Organismen konstant. Mit Ausnahme von Prokaryoten wie Bakterien und Cyanobakterien durchlaufen die meisten eukaryotischen Organismen eine „Meiose“, bei der ihre somatischen Zellen Fortpflanzungszellen (Gameten) produzieren. Dabei handelt es sich um eine Zellteilung, bei der die Anzahl der Chromosomen halbiert wird.

Daher ist die Anzahl der Chromosomen in den Körperzellen allgemeiner Organismen doppelt so hoch wie die Anzahl der Chromosomen in den Fortpflanzungszellen, was als „diploid“ bezeichnet wird. In der Genetik werden alle in den Keimzellen enthaltenen Chromosomen als „Chromosomensatz“ bezeichnet. In Körperzellen verändert sich die Anzahl der Chromosomensätze, man nennt dies Ploidieänderung. Somatische Zellen enthalten beispielsweise nur einen Chromosomensatz und werden als „haploid“ bezeichnet.

Die Drohnen der Honigbienen sind haploid. Bei Pflanzen kann eine Antherenkultur verwendet werden, um haploide Pflanzen zu erhalten. Der Haploide wird dann mit Colchicin behandelt, um eine Chromosomenverdoppelung herbeizuführen und wieder diploid zu werden. Die Antherenkulturmethode wird hauptsächlich zur Nachkommenkultivierung in der Pflanzenhybridzüchtung verwendet. Die erste Hybridengeneration wird zunächst zu Haploiden gezüchtet und dann zur Verdoppelung angeregt. Alle ihre Gene sind homozygot und ihre Nachkommen unterliegen keiner Mendelschen Merkmalstrennung mehr. Die Genetik kann schnell stabilisiert werden und zu einer neuen Sorte werden.

Wenn die Chromosomen eines Diploiden zur Verdoppelung gebracht werden, wird dieser zu einem „Tetraploiden“. Tetraploide Pflanzen haben im Allgemeinen dicke Stämme, große Blätter, große Blüten und große Früchte und sind in der Produktionspraxis sehr wertvoll. Tetraploide Pflanzen besitzen allerdings nur wenige Samen und sind für Kulturen, die Samen verwenden (wie etwa Getreide), nicht geeignet.

Durch Hybridisierung von Diploid und Tetraploid kann „Triploid“ entstehen. Die Meiose der Triploiden verläuft abnormal und sie können keine Samen produzieren. Die kernlose Wassermelone ist eine durch Hybridisierung auf diese Weise gewonnene Triploide. Bananen sind natürlich vorkommende Triploide (ihre Vorfahren können auch das Ergebnis einer Hybridisierung zwischen Diploiden und Tetraploiden sein).

Zu den strukturellen Veränderungen der Chromosomen zählen Deletionen, Duplikationen, Inversionen und Translokationen. Wie in der Abbildung rechts dargestellt, kommt es zu 1. Deletion (das gelb dargestellte Segment in der Mitte fehlt); 2. Duplikation (das rot dargestellte Segment in der Mitte wiederholt sich); 3. Inversion (die grün und rot dargestellten Segmente werden um 180° vertauscht); 4. Translokation (das blaue Segment des kürzeren Chromosoms unten wird auf das längere Chromosom oben übertragen). Viele genetische Erkrankungen des Menschen werden durch strukturelle Veränderungen der Chromosomen verursacht.