Aufgaben
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������������ Reproduktion Bakterien und einzellige Lebewesen pflanzen sich durch Zweiteilung fort und können als potentiell unsterblich angesehen werden, da die Bestandteile jeder Zelle in den Tochterzellen wieder vorhanden sind. Als eine vergleichbare ungeschlechtliche Vermehrung kann man z. B. auch die Bildung der Brutzwiebeln bei der Tulpe oder die Entstehung von Ausläufern bei der Erdbeerpflanze betrachten. Die meisten höher entwickelten Lebewesen besitzen jedoch spezielle Fortpflanzungszellen, die in männlichen oder weiblichen Geschlechtsorganen heranreifen. Diese können wie bei den Zwittern in einem Organismus vorhanden sein oder zur Ausbildung des getrennten männlichen oder weiblichen Erscheinungsbildes beitragen. Manche Pflanzen zeigen mit der Einhäusigkeit eine Besonderheit: Hier sind männliche und weibliche Organe getrennt, aber auf der gleichen Pflanze vorhanden. Durch die Entstehung von Eizelle und Spermium und die Bildung der Zygote, d. h. durch das Verschmelzen der männlichen und weiblichen Keimzellen werden Erbinformationen neu kombiniert. Dies ist einer der Mechanismen, die zu einer besseren Angepasstheit der Organismen an ihre Umwelt führen. Befruchtungsstoffe Als sogenannte Gamone werden geschlechtsspezifische Wirkstoffe bezeichnet, welche die Anlockung und Verschmelzung der Keimzellen bewirken. Sie sind bei einzelligen Algen und Seeigeln gut untersucht. Beim Seeigel erfolgt der Ei-Sperma-Kontakt durch spezifische Makromoleküle, die sowohl an der Gallerthülle des Eies als auch an den Kopfkappen der Spermien lokalisiert sind. Eine Sperma-Substanz reagiert spezifisch mit einem Rezeptor an der Oberfläche der Eizelle und ermöglicht dadurch die Anheftung von Spermien. Klonen Befruchtungs­ stoffe ����������� ����������� �������� �������� ������������ ����� ������������ ����� ���� ���� Mitose und Meiose Jedes Lebewesen besitzt im Zellkern seiner Körperzellen eine gleich bleibende und für seine Art charakteristische Anzahl von Chromosomen. Die Kern- und Zellteilungen beim Ersatz von Zellen oder beim Wachstum müssen also den Chromosomenbestand unverändert erhalten. Dies gewährleistet die Mitose. �������� �������� ������� ������� ����� ����� ������ ������ Da bei der Befruchtung die Zellkerne der beiden Geschlechtszellen verschmelzen, muss die Chromosomenzahl vorher halbiert werden. Ansonsten würde sich die Zahl der Chromosomen von Generation zu Generation verdoppeln. Die Kernund Zellteilungen, die zur Entstehung der Eizelle und der Spermien führen, müssen sich also von den normalen Zellteilungen deutlich unterscheiden. Das zeigt die Meiose. Befruchtung Alle Lebewesen pflanzen sich fort, d. h. sie erzeugen Nachkommen. Obwohl jede Art dabei Besonderheiten aufweist, gibt es Gemeinsamkeiten, die die Befruchtung der Eizelle betreffen. Mitose und Meiose Viren bestehen nur aus Erbsubstanz und einer umgebenden Hülle aus Proteinen. Sie haben kein Zellplasma und keinen eigenen Stoffwechsel. Viren können sich somit auch nicht selbstständig fortpflanzen, sondern nur mit Hilfe einer Wirtszelle. Das Virus dringt in das Innere dieser Zelle ein. Die Erbinformation des Virus steuert deren Stoffwechsel dann so um, dass neue Viren gebildet werden. Die Wirtszelle platzt auf und viele neue Viren werden frei. Basiskonzept Auch ohne Eingriff des Menschen entstehen in verschiedenen Organismengruppen natürliche Klone: Einzeller vermehren sich durch Zellteilung, Pflanzen bilden Ableger und durch Teilung der Zygote gibt es eineiige Zwillinge. Klonen in der Forschung nutzt verschiedene Methoden: Entweder wird der Embryo im 8- oder 16-Zellen-Stadium in einzelne Zellen aufgeteilt (Embryonensplitting) oder wie bei der Dolly-Methode der Zellkern aus einer differenzierten „Mutterzelle“ in eine ent­kernte Eizelle übertragen (Zellkerntransfer). �������� ������� �������� ������� ������������ ������������ �������� �������� Viren lassen sich fortpflanzen 154 Klonen ������ ������ ��������� ��������� ������� ������� ����� ����� ������ ������ �������� �������� ���� ���� Befruchtung Nur bei Blütenpflanzen muss man zwischen Bestäubung und Befruchtung unterscheiden, da der Pollen zunächst nur auf die Narbe kommt und die Befruchtung erst mit der Verschmelzung der Zellkerne vollzogen ist. Außerdem wird noch zwischen äußerer und innerer Befruchtung unterschieden. Äußere Befruchtung findet z. B. bei Fischen und Amphibien statt. Bastardisierung ����� ����� Viren lassen sich fortpflanzen ���� ���� �������� �������� Bastardi­ sierung Angehörige verschiedener Arten können sich nicht miteinander fruchtbar fortpflanzen. Die Chromosomensätze oder die Informationen auf den einander entsprechenden Chromosomen der Keimzellen sind nicht mehr miteinander zu vereinbaren. Die Möglichkeit zur so genannten Bastardierung und die Fruchtbarkeit der Nachkommen hängen von der Ähnlichkeit der Gene beider Eltern ab. Zwischen Haushund und Wolf ist noch eine Fortpflanzung möglich, da zu jedem Chromosom des haploiden Satzes ein Gegenstück existiert. Die seit dem Altertum bekannte Bastardierung von Pferd (2 n=64) und Esel (2 n=62) führt aufgrund vermehrt auftretender Abweichungen zu Nachkommen (Maultier bzw. Maulesel), die sich nicht fortpflanzen können. Aufgaben 1 Können einzelne Themen mit anderen Basiskonzepten verknüpft werden? Wähle aus und begründe. 2 Die Reaktion des Spermiums mit der Oberfläche der Eizelle ermöglicht die Besamung, stellt aber noch nicht die Befruchtung dar. Begründe. 3 Beschreibe und begründe die besondere Bedeutung der Meiose. 4 Viren werden oft nicht als Lebewesen betrachtet. Begründe das aus ihrer Vermehrungsstrategie. 5 Vergleiche die Befruchtung bei Mensch und Blütenpflanze. 6 Beschreibe die Unterschiede zwischen dem natürlichen und dem experimentellen Klonen. Wodurch unterscheiden sich diese Lebewesen von solchen, die durch eine Befruchtung entstehen? 7 Pflanzen, deren Bestäubung durch den Wind erfolgt, produzieren wesentlich mehr Pollen als solche, die durch Insekten bestäubt werden. Auch bei äußerer Befruchtung ist die Zahl der produzierten Keimzellen jeweils viel größer als bei innerer Befruchtung. Erkläre die Zusammenhänge. Basiskonzept 155
