AUFGABENSAMMLUNG Wachstum und Entwicklung II

AUFGABENSAMMLUNG
Wachstum und Entwicklung II
Lösungen
Im Entwicklungszyklus einer Samenpflanze treten neben diploiden und haploiden Zellen auch
triploide Zellen auf. Erläutern Sie!
Verweise:
Abbildung 186.1: Von der Bestäubung zur Samenbildung
Seite 186 f.: Entwicklung bei Samenpflanzen
Lösung:
Bei den triploiden Zellen im Entwicklungszyklus einer Samenpflanze handelt es sich um das Nährgewebe
eines Samens, das Endosperm. Wenn nach der Bestäubung der Pollenschlauch bis zum Embryosack
vorgedrungen ist, entlässt er seine drei haploiden Kerne in diesen. Der vegetative Kern stirbt ab. Einer der
beiden Spermakerne verschmilzt mit der ebenfalls haploiden Eizelle zur diploiden Zygote. Der andere
Spermakern vereinigt sich mit dem diploiden sekundären Embryosackkern zum triploiden Endospermkern.
Dieser teilt sich wiederholt mitotisch. Dabei entsteht das Endosperm.
Wenn sich durch zahlreiche Mitosen aus einer befruchteten Eizelle ein vielzelliger Organismus
entwickelt hat, zeigen die Zellen der verschiedenen Organe unterschiedliche Strukturen und Funktionen.
Welche Prozesse sind die Ursache dieser Unterschiede? Wie lässt sich zeigen, dass die genetische Information dieser Zellen unverändert geblieben ist? Erläutern Sie!
Verweise:
Abbildung 38.2: Differenzierung pflanzlicher Zellen
Abbildung 39.2: Differenzierung tierischer Zellen
Seite 190 ff.: Determinierende Faktoren
Seite 199: Exkurs: Regeneration
Abbildung 463.1: Stammzellentechnik
Abbildung 464.2: Somatische Kerntransplantation beim Rind
Seite 464: Reproduktionstechniken bei Tieren
Lösung:
Mitose
Wenn sich im Laufe der Embryonalentwicklung eines Lebewesens die verschiedenen Organsysteme entwickeln, müssen die Zellen sich differenzieren. Diese Differenzierung besteht im Wesentlichen in einer
Steuerung der Genexpression. Zellen eines bestimmten Typs, etwa Nerven- oder Drüsenzellen, verfügen
zwar noch über die gesamte Erbinformation, exprimieren aber nur noch einen Bruchteil davon. Daher
unterscheiden sich die verschiedenen Zelltypen in ihrem Bestand an Enzymen und folglich auch in Bau
und Funktion.
 2005 Schroedel, Braunschweig
Dass bei der Vielzahl von Mitosen und trotz erfolgter Differenzierung die genetische Information in den
Zellkernen unverändert blieb, lässt sich durch Experimente nachweisen:
Die Regeneration kompletter Pflanzen aus den Zellen eines Blattes oder die Regeneration einer verloren
gegangenen Extremität eines Salamanders zeigt, dass Zellen, die viele Mitosen von der befruchteten
Eizelle entfernt sind und sich möglicherweise schon stark differenziert haben, noch über die komplette
Erbinformation verfügen.
Auch das Ergebnis von Kerntransplantationen unterstützt die Behauptung, trotz Differenzierung bliebe die
Erbinformation im Kern unverändert. Selbst bei einem Säugetier, beispielsweise dem Schaf Dolly, oder
auch beim therapeutischen Klonen von Menschen konnte der Zellkern einer differenzierten Körperzelle
nach Übertragung in eine entkernte Eizelle die Bildung eines vollständigen Tieres oder zumindest eines
Embryos steuern.
1