Balbianiring

Polytänchromosomen in einer Speicheldrüsenzelle von Chironomus sp.

Präparierte Polytänchromosomen von Drosophila

Als Riesenchromosom oder Polytänchromosom wird eine Vervielfachung eines einzelnen Chromosoms bezeichnet, die ohne eine Teilung der Zelle vollzogen wird (dieser Vorgang wird auch als Polytänisierung bezeichnet). Sie sind viel größer als normale Chromosomen und können durch ein Lichtmikroskop gut gesehen werden.

Riesenchromosomen entstehen durch mehrfache Replikation während der Interphase. Die einzelnen homologen Chromosomen liegen exakt ausgerichtet eng aneinander, sodass dichter gepackte Bereiche (Heterochromatin) als „Banden“ sichtbar werden. Auf Grund dieser Banden hat man schon frühzeitig Chromosomenkarten herstellen können.

Beispielsweise bilden Zellen mit acht Chromosomen (vier Chromosomenpaaren) vier Riesenchromosomen. Die Polytänisierung geht oft mit zehn oder mehr Replikationsrunden einher, so dass „Kabel“ von 1024–2048 identischen ausgestreckten Chromatin-Fäden entstehen.

In transkribierten Bereichen kommt es zu einer Aufspiralisierung, wodurch der Gen-Ort heller erscheint. Solche Regionen bezeichnet man als Puff, besonders große Puffs bezeichnet man als Balbiani-Ring, nach ihrem Entdecker Édouard-Gérard Balbiani (1823-1899).

Besonders große Polytänchromosomen finden sich in den Speicheldrüsen der Larven von Insektenarten wie der Zuckmücke (Chironomus sp.), wo sie 1881 von Balbiani erstmals beschrieben wurden, oder bei der Fruchtfliege Drosophila melanogaster. Zumindest bei D. melanogaster sind aber auch viele andere Gewebe polytän. In Spinndrüsen von Insektenlarven kurz vor und während der Verpuppung findet man ebenfalls polytäne Chromosomen. Die Gene, die für die Seidenproteine kodieren, sind dort als Balbiani-Ringe (sehr hohe Transkriptionsraten) zu identifizieren.

Polytänchromosomen treten auch bei Springschwänzen (Collembola), bei einigen Pflanzen in den Suspensorzellen, bei Wimpertierchen (Ciliophora) und Zweiflüglern (Diptera) in den Speicheldrüsen, Borstenbildungszellen und Nährzellen auf.