Prokaryotische Chromosomen
Das Genom von Prokaryoten besteht normalerweise aus einem “Chromosom“ und Plasmiden. Eukaryoten hingegen enthalten eine größere Anzahl von Chromosomen – man unterscheidet zwei Arten von Chromosomen (Kernchromosomen und Mitochondrienchromosomen) und manchmal sogar Plasmide.
Das meiste, was wir über die Chromosomen von Prokaryoten wissen, haben wir aus Untersuchungen an E. coli gewonnen – es ist der Organismus der Wahl für solche Untersuchungen von Prokaryoten. Das Chromosom besteht aus doppelsträngiger zirkulärer DNA. Prokaryoten enthalten weder einen Zellkern noch andere membrangebundene Organellen. Der Begriff „Prokaryoten“ bedeutet eigentlich „vor dem Zellkern“. Das Chromosom ist in einem speziellen Bereich gespeichert, der Nukleoid genannt wird.
Das Genom von Prokaryoten ist oft wesentlich größer als die Zelle selbst. Wie ist es möglich, dass die genetische Information dennoch in die Zelle passt? Eukaryoten lösen dieses Problem, indem sie die DNA um die Histone wickeln. Prokaryonten enthalten jedoch keine Histone (mit wenigen Ausnahmen). Prokaryoten komprimieren ihre DNA mithilfe von Fasern, die zu kleinen Rollen aufgerollt sind – Supercoiling (Abbildung 1). Die Fasern sind so eng verdrillt, dass sich die Endschleifen überlappen und eine große Kugel bilden. Es werden zwei Arten des Kollapses unterschieden – positiv (die DNA-Windungen sind in der gleichen Richtung wie die Helix) oder negativ (die DNA ist in die entgegengesetzte Richtung zur Helix gewickelt). Die meisten Bakterien sind während des normalen Wachstums negativ gewickelt.
Spezifische Eigenschaften von Prokaryoten
Prokaryoten vermehren sich meist ungeschlechtlich und sind haploid (es gibt immer nur eine Kopie des Gens). Prokaryoten enthalten oft mehrere Plasmide (extrachromosomal gespeicherte DNA-Moleküle – linear oder zirkulär). Im Gegensatz zur chromosomalen DNA ist die Plasmid-DNA in der Regel kleiner und kodiert Gene, die für das Überleben nicht notwendig sind. Oft verschaffen sie der Zelle jedoch einen gewissen Vorteil (z. B. Resistenz gegen Antibiotika,…). Die Replikation von Plasmiden ist unabhängig von der Replikation der Chromosomen.
Prokaryoten müssen alle ihre Gene in einem Chromosom unterbringen, damit nicht zu viel Platz für die nicht codierenden Sequenzen bleibt. Während bei Eukaryoten der Anteil der nicht codierenden Teile der DNA etwa 98 % beträgt, sind es bei Prokaryoten nur 12 %.
Die prokaryotischen Chromosomen
- Die meisten Prokaryonten enthalten ein zirkuläres Chromosom.
- Die DNA kommuniziert mit dem Zytoplasma – so ermöglicht sie eine direkte Verbindung zur Transkription und Translation.
- Sie enthalten nur eine Kopie des Gens (haploid).
- Nicht essentielle Gene sind außerhalb des Chromosoms gespeichert – in Plasmiden.
- Prokaryotisches Genom ist sehr kompakt – enthält sehr wenig nicht-kodierende DNA-Sequenzen.
Links
- Transkription
- Translation
- Kern
- Histone
- Prokaryotische und eukaryotische Chromosomen: What’s the Difference?
Quellen
- GRISWOLD, Ann. Genomverpackung in Prokaryoten: das zirkuläre Chromosom von E. coli . ©2008. Die letzte Revision 2008, . <http://www.nature.com/scitable/topicpage/genome-packaging-in-prokaryotes-the-circular-chromosome-9113>.