Chromatid, Chromosom, Chromatin: die Unterschiede

Vertiefung zum ThemaChromosomen

Chromatin, Chromatid, Chromosom – drei Wörter, die fast gleich klingen und in vielen Klausuren durcheinandergeraten. Dabei beschreiben sie ganz verschiedene Dinge: ein Material, eine Hälfte und ein Ganzes. Wer den Unterschied einmal verstanden hat, zählt auch Chromosomen und Chromatiden in jeder Phase sicher.

Einfach erklärt

Diese Seite vertieft das Thema Chromosomen. Drei Wörter klingen hier fast gleich. Sie meinen aber verschiedene Dinge.

• Chromatin ist das Material. Es besteht aus Erbgut und Eiweißen. Meist liegt es locker im Zellkern.
• Ein Chromosom ist ein einzelner langer Erbgut-Faden mit Eiweißen. Es ist das Ganze.
• Ein Chromatid ist eine Hälfte von einem verdoppelten Chromosom.

Vor einer Teilung verdoppelt die Zelle ihr Erbgut. Danach besteht jedes Chromosom aus zwei gleichen Chromatiden. Sie hängen an einer engen Stelle zusammen. Diese Stelle heißt Zentromer. Wichtig: Zwei Chromatiden an einem Zentromer sind immer noch ein Chromosom. Erst bei der Teilung trennen sie sich. Dann ist jedes Chromatid ein eigenes Chromosom.

Beim Zählen hilft eine Regel: Zähle die Zentromere. So viele Chromosomen hat die Zelle. Eine Körperzelle hat 46 Chromosomen. Vor der Teilung sind das 92 Chromatiden.

Merke: Zwei Chromatiden an einem Zentromer ergeben ein Chromosom.

Chromatin: das Material, aus dem Chromosomen bestehen

Die DNA liegt im Zellkern nie nackt vor. Sie ist um Proteinkugeln aus Histonen gewickelt und mit vielen weiteren Proteinen verbunden. Dieses Gemisch aus DNA und Proteinen heißt Chromatin (griechisch chroma, Farbe – es lässt sich gut anfärben). Chromatin ist also kein eigenes Bauteil wie ein Organell, sondern das Material, aus dem alle Chromosomen bestehen.

Die meiste Zeit, während der Interphase, ist das Chromatin locker gepackt. In diesem Zustand können Gene abgelesen werden. Unter dem Lichtmikroskop sieht man dann keine einzelnen Chromosomen, sondern nur eine körnige Masse im Kern. Trotzdem sind die Chromosomen da: Jedes liegt als langer, lockerer Faden vor und nimmt sogar einen eigenen Bereich im Kern ein, ein sogenanntes Chromosomenterritorium. Erst zu Beginn der Kernteilung verdichtet sich jedes Chromosom so stark, dass es als einzelnes Gebilde sichtbar wird.

Chromatid und Chromosom: der Unterschied

Ein Chromosom besteht aus einem einzigen, durchgehenden DNA-Doppelstrang mit seinen Proteinen. Nach einer Zellteilung, in der G1-Phase, ist das der Normalzustand: Jedes Chromosom besteht aus genau einem Chromatid. In der S-Phase wird die DNA verdoppelt. Danach besteht jedes Chromosom aus zwei identischen Kopien, den Schwesterchromatiden. Sie bleiben zunächst eng verbunden, besonders fest an einer eingeschnürten Stelle, dem Zentromer. Dort setzen bei der Teilung die Spindelfasern an.

Entscheidend: Ein Chromosom aus zwei Chromatiden ist immer noch ein Chromosom. Erst in der Anaphase der Mitose, wenn sich die Schwesterchromatiden trennen, wird aus jedem Chromatid ein eigenständiges Ein-Chromatid-Chromosom. Wie die Kernteilung im Einzelnen abläuft, zeigt die Seite zur Mitose; den Bau eines Chromosoms mit Telomeren und p- und q-Arm stellt die Hauptseite über Chromosomen und ihren Aufbau vor.

Schwesterchromatiden oder homologe Chromosomen?

Die zweite große Verwechslungsgefahr betrifft Paare. Schwesterchromatiden sind Kopien voneinander: Sie entstehen in der S-Phase aus einem einzigen Chromosom und tragen – von seltenen Kopierfehlern abgesehen – exakt dieselbe Basenfolge. Homologe Chromosomen dagegen sind zwei verschiedene Chromosomen, eines von der Mutter und eines vom Vater. Sie tragen dieselben Gene an denselben Genorten, aber oft unterschiedliche Varianten davon, die Allele.

Ein Chromatid des mütterlichen und eines des väterlichen Chromosoms heißen zueinander Nicht-Schwesterchromatiden. Zwischen ihnen findet in der Meiose das Crossing-over statt, bei dem Abschnitte ausgetauscht werden. Danach sind auch die Schwesterchromatiden nicht mehr in jedem Abschnitt identisch.

Chromosomen und Chromatiden zählen

Mit der Zentromer-Regel lässt sich jede Zählaufgabe lösen: Die Zahl der Chromosomen ist die Zahl der Zentromere. Die Zahl der Chromatiden ist die Zahl der DNA-Doppelstränge. Für eine menschliche Körperzelle ergibt sich:

Zeitpunkt	Chromosomen	Chromatiden	Zustand
G1-Phase	46	46	Chromatin, je 1 Chromatid
G2-Phase	46	92	Chromatin, je 2 Chromatiden
Metaphase	46	92	verdichtete Zwei-Chromatid-Chromosomen
Anaphase (ganze Zelle)	92	92	getrennte Schwesterchromatiden, jedes ein Chromosom
Tochterzelle nach der Teilung	46	46	wieder Chromatin, je 1 Chromatid

Wie man daraus die Angaben n und c bestimmt und wie sich die Zahlen in der Meiose ändern, übst du auf der Seite n und c: Chromosomensatz und DNA-Gehalt. Was passiert, wenn bei der Trennung von Chromosomen ein Fehler unterläuft, zeigt das Beispiel Trisomie 21.

Vertiefung Oberstufe: Was hält Schwesterchromatiden zusammen?

Dass Schwesterchromatiden bis zur Anaphase verbunden bleiben, ist kein Zufall. Schon während der DNA-Verdopplung in der S-Phase legen sich ringförmige Proteinkomplexe, das Kohäsin, um die beiden neuen DNA-Stränge und halten sie zusammen wie ein Ring zwei Fäden. So weiß die Zelle auch später, welche zwei Chromatiden zusammengehören.

Getrennt werden die Schwestern erst, wenn alle Chromosomen in der Metaphaseplatte richtig an den Spindelfasern hängen. Dann wird ein Hemmstoff abgebaut, und ein Enzym namens Separase wird aktiv. Es schneidet die Kohäsinringe durch – die Schwesterchromatiden lösen sich und werden zu den Polen gezogen. Weil der Schnitt erst nach dieser Kontrolle erfolgt, landet in der Regel in jeder Tochterzelle genau eine Kopie jedes Chromosoms.

In der Meiose ist die Lage komplizierter: In der Meiose I werden homologe Chromosomen getrennt, die Schwesterchromatiden müssen aber bis zur Meiose II zusammenbleiben. Ein Schutzprotein mit dem japanischen Namen Shugoshin („Schutzgeist“) bewahrt dafür das Kohäsin am Zentromer vor dem Schnitt. Bei Eizellen kommt eine Besonderheit hinzu: Ihr Kohäsin wird schon vor der Geburt angelegt und danach nicht erneuert. Dass es über Jahrzehnte allmählich nachlässt, gilt als eine Ursache dafür, dass Fehlverteilungen von Chromosomen mit dem Alter der Mutter häufiger werden.

Fachbegriffe

Chromatin

DNA mit ihren Verpackungsproteinen; Material der Chromosomen im Zellkern.

Chromosom

Ein DNA-Molekül mit Proteinen; gezählt wird es an seinem Zentromer.

Chromatid

Eine der beiden identischen Längshälften eines verdoppelten Chromosoms.

Schwesterchromatiden

Die zwei durch Replikation entstandenen, identischen Chromatiden eines Chromosoms.

Zentromer

Eingeschnürte Stelle, an der Schwesterchromatiden verbunden sind und die Spindelfasern ansetzen.

Kohäsin

Ringförmiger Proteinkomplex, der Schwesterchromatiden bis zur Anaphase zusammenhält.

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