2.1 DNA

2.1.3 Die Organisation der DNA

Siehe hierzu auch meine Seite zum Thema Chromosomen.

Der DNA-Faden eines typischen menschlichen Chromosoms ist bis zu 8 cm lang - wenn man ihn vollständig auseinanderziehen würde. Ein Metaphase-Chromosom ist aber nur 1/100 Millimeter lang; es ist also 8000 mal kürzer als der darin enthaltene DNA-Faden!

Wie kommt diese starke Verkürzung (Kondensierung) zustande?

Abbildung 1:
Zwei Nucleosomen
Blau: Histone, grün: DNA
(C) Ulrich Helmich - Bleistiftzeichnung, mit Photoshop bearbeitet

Zunächst einmal wickelt sich die DNA-Doppelhelix um kugelförmige Körper, die sich aus Histonen zusammensetzen. Histone sind basische Proteine, daher habe ich sie in Abb. 1 blau gezeichnet. Die DNA windet sich ungefähr 2 mal um jede Histon-Kugel; jedes Nucleosom (so heißt eine Histon-Kugel mit der zugehörigen DNA) enthält ca. 200 Basenpaare der DNA.

Die Nucleosomen sind nebeneinander aufgereiht wie die Perlen einer Perlenkette. Der 8 cm lange DNA-Faden könnte durch dieses Aufwickeln auf ca. 1 cm gekürzt werden. Tatsächlich sind Chromosomen aber nur 1/100 mm lang. Es muss also weitere Methoden der Verkürzung geben.

Die Nucleosomen-Fäden (die Perlenketten) sind selbst zu einer Spirale gewunden:

Abbildung 2:
Eine spiralförmig gewundene Kette von Nucleosomen
Die DNA ist nicht eingezeichnet, man muss sie sich ähnlich wie in Abb. 4 um die Histonkugeln gewunden vorstellen.
(C) Ulrich Helmich - reine Photoshop-Zeichnung

Die in Abb. 2 gezeigten Spiralen aus Nucleosomen winden sich um ein fadenförmiges Histon, das in der Abbildung dunkelblau dargestellt wurde. Diese Fäden sind selbst auch wieder spiralförmig aufgewunden, so dass noch dickere Fäden entstehen, die dann auch wieder eine Spirale noch höherer Ordnung bilden. Das Zeichnen all dieser komplizierten Strukturen habe ich mir jetzt einmal erspart; ich denke, jeder kann sich jetzt vorstellen, wie ein Chromosom von innen aufgebaut ist.

Meine Schülerin Nadja Gorohow hat im Januar 2007 diese ganzen Zusammenhänge einmal schön aufgezeichnet. Ich möchte Ihnen diese tolle Zeichnung, die natürlich auch entsprechend positiv bewertet wurde, nicht vorenthalten:

Abbildung 3:
Aufbau eines Chromosoms, gezeichnet von Nadja Gorohow, bearbeitet von Ulrich Helmich. Wenn Sie das Bild mit der Maus absuchen, kommen Sie zu den Detaildarstellungen der einzelnen Komponenten.