Intrachromosomale Rekombination?

Hausaufgabe - (Schule, Biologie)

2 Antworten

CliffBaxter
Von gutefrage auf Grund seines Wissens auf einem Fachgebiet ausgezeichneter Nutzer
Schule, Biologie
08.09.2017, 22:43

Hi,

Da müssen wir erst mal etwas Ordnung reinbringen, sonst verstehst du nur Bahnhof. 

Das was du auf dem Bild da siehst, sind 4 Chromosomen (2 homologe Paare). Jedes dieser 4 schmalen Filamente besteht aus je 2 Chromatiden. Man sieht also insgesamt 8 Chromatiden. Muss man angestrengt schauen, um das auszumachen. Verwirrung ist ganz normal. Das oben im Bild angeschnittene Chromosom lassen wir mal weg. 

Chromosomen sind Gebilde aus DNA, also der Ort, an dem die Erbinformation des Organismus hinterlegt ist, wie in einer Bibliothek. Diese Chromosomen sieht man normalerweise nicht, denn die DNA ist ein winziger Faden, welcher im Kern der Zelle vorliegt und dort abgelesen wird, um seine Information umzusetzen. Erst wenn die Zelle sich teilen will, also in die Mitose oder Meiose geht, werden die DNA-Fäden der Chromosomen extrem stark aufgezwirbelt und aufgewickelt, dadurch verkürzt und optisch verdichtet, so dass sie im Mikroskop gut sichtbar werden. 

Diese sichtbare Form, die du auch auf dem Bild siehst, ist die sog. "Transportform" der DNA. Die fädige locker verteilte Form der DNA, wenn die Zelle sich nicht teilt, ist hingegen die "Funktionsform" der DNA. Wann immer man also solche verdichteten Gebilde sieht, wie auf dem Foto und man weiß, es handelt sich um sichtbare Chromosomen, dann kann man schlussfolgern, dass die DNA die man dort sieht, in ihrer Transportform vorliegt und d.h. wiederum die Zelle ist gerade teilungsaktiv und darauf angewiesen, ihre DNA zu bewegen. Deswegen wurde sie aufgewickelt. 

Bevor sich eine Zelle teilen kann, muss sie das genetische Material, ihre DNA, verdoppeln, dieser Vorgang ist die Replikation. Nach der Replikation liegt ein Chromosom in Form von zwei identischen Fäden vor, die zusammengehalten werden und nebeneinander liegen, die Chromatiden.

In deinem Bild sieht man 4 Chromosomen aus je 2 Chromatiden neben und übereinander liegen. D.h. diese Zelle ist nicht nur teilungsaktiv, weil die DNA in der Transportform vorliegt, sondern sie ist auch bereits so weit fortgeschritten, dass die Chromosomen durch Replikation bereits verdoppelt wurden. Es liegen dort also insgesamt 4 2-Chromatidchromosomen vor, wobei zwischen je 2 2-Chromatidchromosmen eigenartige Kontaktstellen zu beobachten sind. Eine davon ist mit dem Pfeil markiert. 

Dort scheinen die Chromosomen eines homologen Paares so etwas aneinander zu haften. Dort liegen die Stränge 2 homologer Chromosomen an einer Anhaftungsstelle ganz eng aneinander oder übereinander. Diese Überkreuzungsstellen nennt man "Chiasma". Die Chiasma sind Übrigbleibsel von Vorgängen, die zuvor stattgefunden haben: Strangbrüche und Segmentaustauchvorgängen zwischen Nicht-Schwesterchromatiden, also zwischen einer Chromatide des einen homologen Chromosoms und einer Chromatide des anderen homologen Chromosoms, aber nicht zwischen den Chromatiden des selben Chromosoms. Diesen Vorgang des Segmentaustausches nennt man "Crossing-Over". Dort kommt es also zu einem Austausch von genetischem Material zwischen zwei homologen Chromosomen, z.B. 2-mal Chromosom Nr. 12 liegen nebeneinander, Nicht-Schwesterchromatiden überkreuzen sich und es werden einander entsprechende Strangstücke zwischen den Chromosomen hin und her verschoben und neu verknüpft (dazu habe ich dir im Anhang eine schematische Skizze gemacht, s.u.). Das meint die Überschrift des Bildes: "Intrachromosomale Rekombination". Das ist ein Austausch von DNA Stücken zwischen 2 homologen Chromosomen (einem Chromosomen Paar).  

Diesen Vorgang findet man nur an einer Stelle des ganzen Teilungsgeschehens, nämlich in der Prophase der Meiose I. 

Das Stadium, das auf dem Foto eingefangen wurde, sieht nach dem sog. "Diplotän" der Prophase der Meiose I aus. Die homologen Chromosomen, die sich gepaart haben, streben bereits wieder auseinander, es bleiben aber, relativ gut sichtbar, diese Anhaftungspunkte bestehen, die man beobachten kann und in denen zuvor die Rekombination (Crossing-Over) stattgefunden hat. Das Ziel ist dann eine Aufteilung der homologen Chromosomen auf 2 Tochterzellen, um den Chromosomensatz zu halbieren (Meiose), damit bei der späteren Befruchtung (Verschmelzung von Ei und Spermium) nicht doppelt soviel DNA im Verschmelzungsprodukt vorliegt, sondern wieder ein normaler diploider Chromosomensatz. 

D.h. also in Bezug auf die Fragen

1.: Chiasmabildung, das Überkreuzung von Chromatiden zweier Chromosmen eines Chromosomenpaares (zwischen homologen Chromosomen).  

2.: Meiose. Rekombination von genetischem Material tritt bei der Bildung von Geschlechtszellen auf. Ebenso beobachtet man die Paarung homologer Chromosomen typischerweise in der Prophase der Meiose I. Die Mitose soll zu genetisch identischen Zellen führen. Bei diesem Vorgang ist Rekombination eher unerwünscht.

3.: Beteiligt sind 2 Nicht-Schwesterchromatiden zweier homologer Chromosomen (eines Chromosomen-Paares). 

4. Chiasma: Das sichtbare Überkreuzen oder Anhaften zweier Chromatidenstränge. Crossing-Over: Segmentaustausch zwischen Nicht-Schwesterchromatiden, der dem mikroskopisch beobachtbaren Chiasma zugrunde liegt, aber bei Beobachtung z.B. im Diplotän bereits stattgefunden hat. 

5. Beständige Neukombination des genetischen Materials. Verschiedenheit der Geschlechtszellen von Männern und Frauen, die zur Befruchtung gelangen können. Verschiedenartigkeit der Nachkommen und Individuen einer Art. Anpassungsfähigkeit der Art, durch Entwicklung neuer Merkmale an sich verändernde Umweltbedingungen (Evolution). Wenn die genetische Information ganz starr erhalten bleiben würde (ohne Rekombination), hätten wir keine sich sich weiterentwickelnde genetische Vielfalt und keine Anpassungsfähigkeit der Arten. Voraussetzung von Evolution. 

6.: Denkbar wären auch Selektionsnachteile, denn bei weitem nicht alle genetischen Veränderungen, die dem Zufall unterliegen, müssen zum Vorteil des Organismus sein. Gruß, Cliff
Segmentaustausch homol. Chromosomen bei Chromosomenpaarung - (Schule, Biologie)