Grundlagen der Vererbung

46 02830 / 55 01643 Die Zelle: Reifeteilung – Meiose
Arbeitsblatt 1
Grundlagen der Vererbung
Betrachtet man die äußeren Merkmale einer Familie, kann man feststellen, dass Kinder in manchen
Merkmalen ihrer Mutter und in anderen Merkmalen ihrem Vater ähnlich sehen. Selbst Geschwister
unterscheiden sich in einigen Merkmalen. Wie kann es dazu kommen, dass bestimmte Merkmale von
einer Generation an die nächste weitergegeben werden und andere Merkmale nicht?
Die DNA – Baustein des Lebens
Im
die
Zellkern
einer jeden Zelle befindet sich die
Chromosomen
sogenannten
DNA . Während der Zellteilung bildet die DNA
aus. Ein Chromosom besteht aus zwei gleichartigen Schenkeln, den
Chromatiden . Zusammengehalten werden die Chromatiden durch das
Zentromer
.
Die Chromosomen sind wichtig für das Verständnis, wie Merkmale vererbt werden.
Karyogramm eines Menschen
In jeder einzelnen Zelle des menschlichen Körpers gibt es 46
Chromosomen
Chromosomen von der Mutter und 23 Chromosomen vom Vater. In einem
. Dabei stammen 23
Karyogramm
sortiert
man die Chromosomen nach Größe und Gestalt. Dabei kann man feststellen, dass es immer zwei
gleichartige
Chromosomen gibt. Diese Chromosomenpaare werden als
homologe
Chromosomen
bezeichnet.
Die Merkmale eines Menschen werden auf solchen
Chromatid
Chromosomenpaaren vererbt. Dazu ist auf beiden
Chromosomen der genaue Ort für ein bestimmtes
Zentromer
Merkmal lokalisiert. Auf dem dritten Chromosomenpaar ist z. B. ein Genort für die Haarfarbe festgelegt.
Allerdings kann sich die Information auf den beiden
Genort (z. B. Haarfarbe)
Chromosomen unterscheiden, da ein Chromosom
von der Mutter (rot) bzw. dem Vater (blau) stammt.
homologes Chromosomenpaar
Das Chromosomenpaar 23 bestimmt das
Chromosomen auch als
unterschiedliche
hat hingegen zwei
Geschlecht
Geschlechtschromosomen
eines Menschen. Daher werden die beiden
bezeichnet. Ein Junge besitzt zwei
Geschlechtschromosomen, also ein X- und ein Y -Chromosom. Ein Mädchen
X -Chromosomen.
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Befruchtung
Der menschliche Körper entsteht aus nur einer einzigen Zelle, der
der
Befruchtung
. Sie entsteht, wenn bei
Ei- und Spermienzelle miteinander verschmelzen.
Die Eizellen der Frau werden im
Eileiter
Zygote
Eierstock
gebildet. Beim
Eisprung
wird eine Eizelle in den
geschleudert und wandert in Richtung Gebärmutter. Hier kann sie von einer Spermienzelle
befruchtet werden. Verschmelzen die
Zellkerne
von Ei- und Spermienzelle miteinander, entsteht
die Zygote. Aus ihr reift durch ständige
mitotische
Zellteilungen das Kind im Mutterleib heran.
Jede menschliche Körperzelle besitzt 46 Chromosomen. Damit die Chromosomenzahl nicht mit jeder
Generation zunimmt, muss der Chromosomensatz von Ei- und Spermienzelle um die Hälfte
werden. Dieser Vorgang findet in den
und wird als
Meiose
Eierstöcken
der Frau bzw. den
Hoden
reduziert
des Mannes statt
bezeichnet. Dabei entstehen Ei- bzw. Spermienzellen mit
haploidem
Chromosomensatz. In der Zygote befinden sich nach der Befruchtung also 23 mütterliche und 23 väterliche Chromosomen. Daher spricht man auch vom doppelten oder
diploiden
Chromosomensatz.
Aufgabe: Ergänze in den Abbildungen die folgenden Begriffe: Spermienzelle, diploid, Zellkern,
Befruchtung, DNA, Zygote, Eizelle, haploid.
Zellkern
DNA
Spermienzelle
(haploid)
Eizelle
(haploid)
Zygote
(diploid)
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Arbeitsblatt 3
Meiose
Die Meiose findet in den Eierstöcken der Frau bzw. den Hoden des Mannes statt. Dabei wird aus dem
diploiden Chromosomensatz der Ei-Mutterzelle bzw. der Spermien-Mutterzelle der haploide Chromosomensatz gebildet. Die Meiose läuft in zwei aufeinanderfolgenden Zellteilungen ab:
Aufgabe: Ergänze den Lückentext und nummeriere die Bilder entsprechend der Zahlen im Text.
In der
3
Prophase I
der ersten Reifeteilung löst sich die
Kernmembran auf. Die freien
Chromosomen
finden ihren
entsprechenden Partner und legen sich nebeneinander (1). Die
Centriolen
wandern zu den Zellpolen und bilden dort die
Fasern aus, die am
andocken. In der
1
Centromer
Metaphase I
paare durch die Fasern zur
der Chromosomen
werden die Chromosomen-
Äquatorialebene
gezogen.
Dort liegen sie als Paare nebeneinander (2). In der folgenden
Anaphase I
werden die
homologen
Chromosomen
voneinander getrennt und zu den Zellpolen gezogen (3). Dabei
4
ist die Verteilung der Chromosomen völlig
Anschließend bildet sich in der
2
zufällig.
Telophase I
eine
Zellmembran. In jeder der nun entstandenen Zellen befindet sich
der
haploide
Chromosomensatz (4). Da also bei der ersten
Reifeteilung der Meiose der
um
die
Hälfte
reduziert
Reduktionsteilung
6
diploide
wird,
Chromosomensatz
spricht
man
von
einer
.
k
Bei der zweiten
Reifeteilung
teilen sich die beiden
haploiden Zellen erneut. Dieser Vorgang entspricht dem der
Mitose
: Die Chromosomen werden dabei am
Centromer
getrennt (5) und es entstehen vier Zellen mit jeweils 23
5
Einchromatid
-Chromosomen (6). Aus diesen Zellen werden
die Ei- bzw. Spermienzellen gebildet. Am Ende der
Meiose
lösen sich die Chromosomen auf und bilden die normale, die
Arbeits-Form, der DNA aus.
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Bildung der Geschlechtszellen
Im
Hoden
des Mannes reifen ständig Zellen mit
entstehen aus der diploiden
Spermienmutterzelle
zwei haploide Zellen mit jeweils 23
Reifeteilung
mit 23
Zweichromatid
werden die Chromatiden am
Einchromatid
haploidem
Chromosomensatz heran. Dabei
während der
Reduktionsteilung
-Chromosomen. In der nun folgenden zweiten
Centromer
getrennt. Es entstehen vier Zellen
-Chromosomen.
Aufgabe: Ergänze in der folgenden Abbildung die Verteilung des Erbmaterials während der Meiose. Zur
Übersichtlichkeit sind hierbei nur drei Chromosomenpaare dargestellt.
Zuletzt bilden sich bei den Zellen
Spermien
aus, wodurch vier
werden die
homologen
Eizelle
voneinander getrennt. Dabei entstehen eine
große
der zweiten Reifeteilung teilen sich diese Zellen erneut. Von den
überlebt
Polkörperchen
bewegliche
entstehen.
Auch bei der Entstehung der
Reifeteilung
Geißeln
nur die große Zelle, welche die
Eizelle
Chromosomen in der ersten
und eine
vier
kleine
Zelle. Bei
entstandenen Zellen
bildet. Die drei kleinen Zellen, die sogenannten
, sterben ab.
Aufgabe: Ergänze in der folgenden Abbildung die entstehenden Zellen und die Verteilung des
Erbmaterials während der Meiose.
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Arbeitsblatt 5
Meiose und Mitose
Aufgabe: Verbinde die folgenden Satzteile sinnvoll miteinander. Bringe anschließend die Sätze durch
Nummerierung in der linken Spalte in eine logische Reihenfolge.
4
Nachdem bei der ersten Reifeteilung der
Meiose der diploide Chromosomensatz
auf die Hälfte reduziert wurde …
… werden die Chromatiden am
Zentromer getrennt, was dem
Vorgang der Mitose entspricht.
1
Nach Auflösung der Kernmembran und
Paarung der homologen Chromosomen
in der Prophase I …
… sind zwei Zellen mit dem
haploiden Chromosomensatz
entstanden.
Bei der zweiten Reifeteilung der
Meiose …
… erfolgt die Verteilung der
Chromosomen völlig zufällig.
Wenn in der Anaphase I der Meiose die
homologen Chromosomenpaare getrennt
und zu den Zellpolen gezogen werden …
… teilen sich bei der zweiten
Reifeteilung die haploiden Zellen
erneut.
Nach Abschluss der Telophase I …
… werden die Chromosomenpaare
durch Fasern der Zentriolen zur
Äquatorialebene der Zelle gezogen.
5
2
3
Die
Meiose
der
ist für die Bildung der Keimzellen verantwortlich. Dadurch wird sichergestellt, dass bei
Befruchtung
, also dem Verschmelzen von Ei- und Samenzelle, nicht der doppelte
Chromosomensatz an die nächste Generation weitergegeben wird. Durch die Befruchtung entsteht die
Zygote
, aus der mit mitotischer Zellteilung der Organismus wächst. Die
Mitose
das Wachstum eines Organismus verantwortlich.
Aufgabe: Ordne die folgenden sieben Punkte der Meiose bzw. der Mitose zu. Kreuze an.

Entstehung von genetisch identischen Tochterzellen

Bildung von Keimzellen

Trennung der Chromatiden

Entstehung von zwei diploiden Zellen

Ablauf in zwei aufeinanderfolgenden Zellteilungen

Trennung der homologen Chromosomen

Entstehung von vier haploiden Zellen
□ Meiose
□ Meiose
□ Meiose
□ Meiose
□ Meiose
□ Meiose
□ Meiose
□ Mitose
□ Mitose
□ Mitose
□ Mitose
□ Mitose
□ Mitose
□ Mitose
ist somit für
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Arbeitsblatt 6
Meiose – zufällige Verteilung des Erbgutes
Aufgabe: Vervollständige die Sätze und trage die ergänzten Wörter in die entsprechende Zeile ein.
2.
5.
10.
S
1.
E
D
U
Z
I
E
R
L
L
E
N
P
E
R
M
I
N
Z
E
3.
Z
E
L
L
E
R
N
4.
Z
Y
G
T
E
R
C
E
N
T
R
O
E
6.
V
E
R
E
R
T
7.
M
T
8.
D
A
9.
H
P
L
M
A
I
D
11.
E
Z
E
P
L
I
D
13.
A
A
P
C
H
12.
R
D
O
I
T
1.
2.
3.
4.
5.
6.
O
S
E
7.
O
I
8.
D
9.
10.
L
L
E
H
A
S
11.
E
12.
13.
Bei der Meiose wird der doppelte
Chromosomensatz ...
Bei der Meiose entstehen vier …
in den Hoden des Mannes.
Der … enthält das Erbmaterial.
Der Mensch entwickelt sich aus
einer einzigen Zelle, der …
Bei der 2. Reifeteilung werden
die Chromatiden am … geteilt.
Einige Merkmale werden von
einer Generation an die nächste
Generation …
Die … ist für die Bildung von
Körperzellen verantwortlich.
Die Erbinformation ist in der …
gespeichert.
Eizelle und Spermienzelle sind …
Der Schenkel eines Chromosoms
wird als … bezeichnet.
Beim Eisprung wird die … in den
Eileiter geschleudert.
Alle Körperzellen sind ...
In der … werden die homologen
Chromosomen getrennt.
Aufgabe: Definiere das Lösungswort und erläutere dessen Entstehung innerhalb der Meiose.
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Aufgabe: Die Kombinationsmöglichkeiten der Erbinformation werden durch den Stückaustausch
zwischen homologen Chromosomen erhöht. Nenne das Fachwort und erkläre den Vorgang.
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Aufgabe: Kann es dennoch Menschen geben, die in ihren Erbinformationen völlig übereinstimmen?
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