Histone und Nukleosomen und ihr Einfluss auf die - StV Biologie ...

1) Einleitung
Die wichtigste Funktion der DNA ist das Übertragen von Genen, der Information, die alle Proteine spezi-
fiziert, die ein Lebewesen aufbauen – einschließlich der Informationen, wann, in welchem Zelltyp und in
welchen Mengen jedes Protein hergestellt werden soll.
Die Genome der Eukaryoten sind dabei in mehrere Chromosomen aufgeteilt, wobei Eukaryotische Chro-
mosomen größer sind als prokaryotische, und auch einen höheren Grad an struktureller Organisation be-
sitzen: z.B. enthalten die Genome der Hefe, der Taufliege und des Menschen etwa 4-, 40- und 1000mal
soviel DNA wie das E. coli Genom.
Tabelle 1 DNA-Gehalt verschiedener prokaryotischer und eukaryotischer Genome.
Anmerkung: Die Werte gelten für das haploide Genom (Stryer S.1023)
Organismus
Anzahl der
Basenpaare
DNA-Länge
(in mm)
Anzahl der
Chromosomen
E. coli 4 x 10 6 1,4 1
Hefe (S. cerevisiae) 1,4 x 10 7 4,6 16
Taufliege (D. melangonaster) 1,7 x 10 8 56 4
Mensch 2,9 x 10 9 990 23
Jede Zelle des Menschen enthält z.B., von Ende zu Ende ausgestreckt, etwa 2 Meter DNA; während der
die DNA enthaltende Kern nur einen Durchmessen von etwa 6 µm hat.
Die komplexe Aufgabe der DNA-Verpackung wird durch spezialisierte Proteine erreicht, die an die DNA
binden und sie in eine Folge von Windungen und Schleifen auffalten, die stufenweise eine höhere Orga-
nisation bieten, und gleichzeitig verhindern, dass die DNA ein unauflösbares Knäuel bildet. Trotzdem
bleibt die DNA aber noch für viele Proteine leicht zugänglich, die sie verdoppeln, reparieren, und ihre
Gene zur Herstellung der Proteine nutzen.
1.1) Das Chromatin
Die DNA eukaryotischer Chromosomen liegt in vivo nie nackt vor. Sie ist fest mit einer Gruppe kleiner
basischer Proteine, den Histonen verbunden, wobei diese sogar die Hälfte der Masse von Eukaryotench-
romosomen ausmachen. Dieser Histon-DNA-(Nucleoprotein-)Komplex wird Chromatin genannt; Chro-
matin besitzt eine kompakte Organisation, in der die meisten DNA-Sequenzen strukturell unzugänglich
und funktionell inaktiv sind. Innerhalb dieser Masse liegt die geringere Zahl der aktiven, d.h. transkribier-
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