Was ist ein Centromer?
Ein Zentromer bildet einen Teil der Chromosomenstruktur während der Kernteilung, sowohl der Mitose als auch der Meiose. Chromosomen bestehen aus langen DNA-Strängen, die sich vor jeder Teilungsart zusammenrollen. Dieses Aufwickeln der DNA erfolgt während der Zwischenphase, bevor eine Mitose oder Meiose stattfindet. Es ist ein äußerst wichtiger Zeitraum, da die DNA-Moleküle eine identische Kopie von sich selbst anfertigen, um sicherzustellen, dass die Nachkommen nach Abschluss der Teilung die richtige Menge an DNA haben.
Wenn sich die DNA selbst repliziert hat, bestehen die Chromosomen aus zwei identischen Armen, den Chromatiden . Jedes Chromatid enthält eine Kopie der replizierten DNA, und der Bereich, in dem die Chromatiden zusammengehalten werden, wird als Centromer bezeichnet. Centromere können überall entlang der Länge des Chromosoms gefunden werden, aber die Position ist für jedes bestimmte Chromosom spezifisch. Die Zentromere plus die beiden Chromatiden bilden die Struktur eines einzelnen Chromosoms.
Mitose ist der Prozess, bei dem sich Zellen vermehren, indem sie sich teilen, um zwei identische Nachkommen zu bilden. Mitose tritt in den meisten Zellen auf und produziert neue Zellen, um alte oder beschädigte zu ersetzen oder den Organismus wachsen zu lassen. Meiose tritt nur in Fortpflanzungsorganen auf und bewirkt die Produktion von Gameten, Spermien und Eiern beim Menschen. Centromere spielen sowohl bei der Mitose als auch bei der Meiose eine wichtige Rolle.
Die Mitose besteht aus vier Phasen und am Ende der ersten werden die doppelten Kopien der DNA gebildet, wobei das Zentromer die beiden identischen Chromatiden miteinander verbindet. Gleichzeitig bildet sich eine Spindel aus Proteinmikrotubuli quer durch den Kern. Während der Metaphase, der zweiten Stufe der Mitose, liegen die Chromosomen in der Mitte der Spindel. Jedes Chromosom ist an seinem Zentrum mit einem Mikrotubulus der Spindel verbunden.
Während der Prophase werden die identischen Chromatiden jedes Chromosoms auseinandergezogen. Sie werden durch die Mikrotubuli, die an jedem Zentromer befestigt sind, zu entgegengesetzten Polen des Kerns gezogen. Nachdem jedes Chromosom geteilt wurde, teilt sich die Zelle und es entstehen zwei identische Zellen mit jeweils identischer DNA. Alle Zellen außer Gameten haben zwei Kopien jedes Chromosoms. Ein Chromosom jedes Paares stammt vom Vater und eines von der Mutter. Diese Chromosomen haben dieselbe genetische Information, Gene, die sich an derselben Stelle befinden und werden homologe Chromosomen genannt.
Meiose ist im Grunde eine zweimal in derselben Zelle auftretende Mitose mit einigen spezifischen Unterschieden. Erstens richten sich während der Meiose die homologen Chromosomen entlang der Spindel aus. Wenn die Spindelfasern an den Zentromeren haften, werden die Chromosomen auseinandergezogen. Es werden zwei Zellen gebildet, die jedoch nur eine Kopie jedes Chromosoms oder die Hälfte der DNA besitzen.
Die zweite Aufspaltung der DNA ist identisch mit der Mitose. Die Chromosomen reihen sich entlang des Äquators der Spindel aneinander und jedes Mikrotubulus verbindet sich mit einem Zentromer jedes Chromosoms. Die Chromatiden werden an die entgegengesetzten Pole des Kerns gezogen und es bildet sich eine neue Zelle. Da die Chromatiden identische Kopien der DNA besitzen, besitzt jede Endzelle eine einzige Kopie jedes Chromosoms. Das Endergebnis der Meiose ist die Existenz von vier Gameten mit nur der Hälfte der DNA.