Stelle die Verhältnisformeln der Salze auf, die entstehen wenn die

Datum: 04.05.2009
Klasse: 3Md
BIOLOGIE – Vorträge zur Genetik
Bereite einen Kurzvortrag (5 Min) zum zugewiesenen Thema vor und fasse die wichtigsten Punkte auf der
Vorlage zusammen. Schicke das Blatt per Mail bis Di. 5. Mai, 12:30 Uhr an [email protected].
Thema
Name
1. Genmutationen
Hoess Simon
2. Chromosomenmutation
Conrad Anna
3. Genommutation
Buchholz Tim-Oliver
4. Extranukleäre DNA und extranukleäre Mutationen
Tairi Jehona
5. Mutagene
Schürch Benjamin
6. DNA Reparatur
Heller Gloria
7. Krebs
Bösch Michael
8. Genetischer Fingerabdruck
De Santis Gabriele
9. Wie werden in der Gentechnik Gene übertragen?
Hänni Stefanie
10. Stammzellen
Baumann Benjamin
11. Embryonentechnik
Oechslin Sandra
12. Transgener Mais
Wüthrich Sarah
13. Gentherapie
Ostergaard Ole
1. Genmutationen
Simon Hoess, 3Md, 4. Mai 2009
Als Genmutation bezeichnet man eine Veränderung eines Genes.
Schon die Veränderung einer Base in der DNA ist eine Mutation und kann grosse Auswirkungen haben.
Es ist wichtig, zwischen gametischen und somatischen Mutationen zu unterscheiden
(gametische werden weitervererbt).
Genmutationstypen:

Punktmutation durch Substitution: einzelne Base wird umgetauscht (oft harmlos)

Deletionsmutation durch Deletion: Verlust einer oder mehrerer Basen

Insertionsmutation durch Insertion: Einbauen einer oder mehrerer zusätzlicher Basen

Duplikationsmutation durch Duplikation: Kann durch crossing-over entstehen
Mutationen können sich überhaupt nicht, vorteilhaft oder nachteilig auf einen Organismus auswirken.
Sind sie vorteilhaft und gametisch, so hat der Organismus gute Chancen, diese weiter zu vererben
( Evolution)
Genmutationen sind deshalb ein Grundstein der Evolution.
Kantonsschule Kreuzlingen, Klaus Hensler
68624444 14.05.2016
1
2. Chromosomenmutation
Conrad Anna, 3Md, 2.5.09
Eine Chromosomenmutation ist eine vererbbare Veränderung eines
oder mehrerer Chromosomen. Es handelt sich bei
Chromosomenmutationen um größere strukturelle Umbauten, bei denen
sich die Abfolge der Gene und anderer Elemente auf den Chromosomen
ändert.
Man unterscheidet zwischen mehreren verschiedenen Arten von
Chromosomenmutationen:
* Deletion: Ein Teilstück des Chromosoms (Endstück oder
mittlerer Abschnitt) geht verloren
* Translokation: Chromosomen können auseinanderbrechen und
dabei Teilstücke verlieren, welche in die Chromatide eines
anderen Chromosoms angeheftet werden.
* Duplikation: Ein Abschnitt des Chromosoms ist doppelt
vorhanden, da ein auseinandergebrochenes Teilstück in die
Schwesterchromatide eingegliedert wurde.
* Inversion: Innerhalb eines Chromosoms kann sich nach einem
doppelten Bruch ein Stück wieder umgekehrt einfügen. Dies führt
zum Verlust oder zur Änderung der Reihenfolge des entsprechenden
Gens.
* Insertion (auch: Addition): Hier besitzt ein Chromosom
anschliessend intern ein zusätzliches Teilstück.
Nr. Titel
Tim-Oliver Buchholz, 3Md, 04-05-09
Genommutation
In einer Zelle ist das Mengenverhältnis zwischen DNA und
Cytoplasma so eingestellt, dass sich der Stoffwechsel optimal
lenken lässt. Die Menge der DNA ist bei Eukarioten durch die
Anzahl und Grösse der Chromosomenanzahl festgelegt. Nun kann es
sein, dass sich die Chromosomenanzahl verändert. Dies kann
entweder auf eine reguläre Entwicklung zurück geführt werden oder
auch auf eine Mutation. In jenem Fall spricht man dann von einer
Genommutation.Eine Genommutation ist eine Veränderung der
Gesammtanzahl der Chromosomen.
Man unterscheidet zwei Arten der Genommutation:
1. Polyploidie
2. Aneuploidien
In der Pflanzenzucht ist die künstliche Polyploidisierung ein
verbreitetes Verfahen um Pflanzen mit grossen Früchten zu
züchten. Da der Zellkern grösser ausfällt, wenn mehr Chromosomen
in ihm sind, und somit auch die ganze Zelle, und davon abhängig
die ganze Frucht, wird mit dem Zellgift der Herbstzeitlose die
Ausbildung des Spindelapparates verhindert und es kommt zu
keiner Zellteilung.
Das Fehlen eines Chromosoms ist in den meisten Fällen schlimmer
als ein zusätzliches drittes Chromosom (Trisomie). Beim Menschen
gibt es nur wenige Trisomien welche überhaupt lebensfähig sind
und dies auch nur mit schweren Fehlbildungen: Trisomie 21,
Trisomie 18 und Trisomie 13.
Kantonsschule Kreuzlingen, Klaus Hensler
68624444 – 7.2.07
2
4. Extranukleäre DNA und extranukleäre Mutationen
Jehona Tairi, 3Md, 04.05.09
 DNA ausserhalb des Zellkerns = mitochondriale DNA:

ist ein zikuläres, doppelsträngiges DNA- Molekül im Innern der
Mitochondrien

mitochondriale DNA (= mtDNA) ausschliesslich von der Mutter an das
Kind weitergegeben

ist durch die direkte mütterliche Linie bis zu dem Punkt
zurückverfolgen, an dem eine natürliche Mutation passierte
Die 'Mitochondriale Eva' ist dabei die jüngste gemeinsame Vorfahrin
aller Menschen, die heute auf der Welt leben


Mutationen ausserhalb des Zellkerns: Veränderungen der DNA in
Plastiden und Mitochondrien. Sie äussern sich in Funktionsstörungen
der Plastiden oder in komplexen Störungen des Organismus (z.B.
Auftreten panaschierter Blätter, Atmungsdefekte).
5. Mutagene
Benjamin Schürch, 3Md, 04.04.09
Einflüsse, welche Mutationen oder Chromosomenaberrationen (Struktur oder Anzahl der Chromosomen
wird verändert) hervorrufen und somit das Erbgut verändern nennt man Mutagene. Die Mutationen werden
bei der nächsten Replikation. Es entsteht so eine genetische Variabilität. Diese hat Einfluss auf die
natürliche Selektion und das Ganze wiederum ist wichtig für die Evolution.
Schäden werden mit Reparaturenzymen behoben. Der zweite Halbstrang dient hierbei als Sicherheitskopie
für die DNA.
Normale Mutationsrate bei höheren Wesen: 105-109 pro Gen und Generation (kann durch Einfluss von
Mutagenen steigen)
Mutagene sind z.B.: Nitrosamine, Strahlung, Teerstoffe, abnormale Temperaturen, oder chemische Stoffe
wie z.B. Basenanaloga.
3 Kategorien von Mutagenen:
1. Kategorie: beim Menschen bekanntermassen erbgutverändernd. Kann vererbbare Schäden verursachen.
2. Kategorie: erbgutverändernd. Kann vererbbare Schäden verursachen. Über Langzeitversuche
herausgefunden. Sehr ähnlich wie Kategorie 1.
3. Kategorie: mögliche erbgutverändernde Wirkung. Jedoch nicht genügend Informationen als
befriedigende Beurteilung. „Irreversibler Schaden möglich.“
Kantonsschule Kreuzlingen, Klaus Hensler
68624444 – 7.2.07
3
6. DNA Reperatur
Gloria Heller, 3.5.2009
enzymatische Prozesse stellen die DNA wieder her
in einer eukaryotischen Zelle treten in einem Tag mehrere
tausend DNA Schäden auf
ohne Reperaturmechanismen = kein Leben
verschiedene Arten von Reperatur
Auslöser für Schäden: Stoffwechsel oder UV Strahlung
UV Strahlung: Zwei Thyminbasen verbinden sich  Photolyase behebt diesen Fehler (siehe oben)
Korrekturlesen der DNA-Polymerase / Excisionreperatur: Sie erkennt falsche Stellen, trennt diese heraus
und setzt einen neuen Strangabschnitt ein:
7. Krebs
Michael Bösch, 3Md, 04.05.09
Was ist Krebs?
 genetisch bedingt
 Risikogefahr steigt durch:
 Umwelteinflüsse
 Krebserregende Substanzen
 unvernünftige Verhaltensweisen
 Ungehemmte Vermehrung beschädigter Zellen
Was geschieht dabei?
 Vom Körper als fremdartig erkannt und bekämpft, jedoch meist zu schwach
  Gewebswucherung
 Gutartiger Tumor (benigne), keine weiteren Schäden.
 Bösartiger Tumor (maligne), greift umliegendes Gewebe an.
 Lymph- oder Blutbahnen  Verteilung im Körper Metastasen
Behandlung
 Erfolgsquote 30-40%, jedoch keine 100%ige Ergebnisse.
 Gutartiger Tumor  operative, komplette Entfernung
 Ohne Metastasen  radioaktive Bestrahlung und Zellteilhemmende Medikamente.
 Impfungen, Selbstkontrolle (ABCD-Regel)
Kantonsschule Kreuzlingen, Klaus Hensler
68624444 – 7.2.07
4
Nr. 8
De Santis Gabriele, 3Md, 04.05.09
Der genetische Fingerabdruck
Generell ist ein genetischer Fingerabdruck ein DNA-Profil eines Lebewesens, welches für dieses sehr charakteristisch
ist. Die gewünschte DNA wird aus Zellen von bestimmten Gewebeteilen, beispielsweise Haare, Haut, Speichel oder
Sperma, gewonnen. Die Gewinnung des genetischen Fingerabdrucks wird in der Molekularbiologie als Fingerprinting
bezeichnet.
Dieses Verfahren wurde 1984 von Alec John Jeffreys per Zufall entdeckt und weiterentwickelt.
Verfahren: Heute werden zwischen 8 und 15 Abschnitte aus der DNA mit Hilfe der PCR-Methode (PolymeraseKettenreaktion/Polymerase Chain Reaction) multipliziert. Man untersucht nicht die Gene an sich, sondern kleine, sich
wiederholende Abschnitte im Erbgut. Diese heissen Minisatelliten (VNTR; variable number tandem repeats) oder STR
(short tandem repeats). Es handelt sich hierbei um tandemartige Wiederholungen einer bestimmten Sequenz, die im
Genom aller Säugetiere vorkommen. Die Anzahl dieser Wiederholungen ist variabel und ist für die Bestimmung des
genetischen Fingerabdrucks von grosser Bedeutung bzw. wird genau diese Anzahl untersucht.
Verwendung: Der genetische Fingerabdruck kann verwendet werden, um Vaterschaftstest durchzuführen, wobei aber
nicht eine Vaterschaft, sondern eine relativ eindeutige „Nicht-Vaterschaft“ bestimmt wird. Weiter wird der genetische
Fingerabdruck benötigt, um Kriminalfälle zu erleichtern, aber auch zum Aufdecken anderer Straftaten in den Gebieten:
Biologie, Ökologie, Medizin und Sport (Doping).
Mittlerweile gibt es auch viele neue Anwendungsmöglichkeiten für den genetischen Fingerabdruck, beispielsweise
9. Wie werden in der Gentechnik Gene übertragen?
kann
man die
Abstammung
einer Person nur über die mütterliche/väterliche Linie bestimmen.
Stefanie
Hänni,
3Md, 03.05.09
 Erbmaterial aller Lebewesen gleicher Code -> Gene in fremde
Empfängerorganismen einpflanzbar
 Unterschied liegt in Anzahl und Kombination der Gene und
Bausteine
 damit Integration eines Fremdgens in den Empfängerorganismus
erfolgreich verläuft, wurden synthetische Gene entwickelt
 eingeführtes Gen ist Mix von Gensequenzen unterschiedlicher
Organismen, "rekombinante" Gene genannt
 Indirekte Genübertragung: Plasmid aus Bakterium oder Vire als
Transporter eines isolierten, auf eine andere Information
gepflanzte Genstücks
 Direkte Genübertragung: Mikroprojektile aus winzigen Goldoder Wolframkügelchen werden mit zahlreichen Kopien des
Fremdgens beschichtet, dann mit "particle gun" im
"Schrotschussverfahren" mit hohem Druck auf Pflanzengewebe
geschossen
 Mikroinjektion bei Tieren: der Eizelle des weiblichen Tieres
werden fremde Gene zugeführt -> Embryo wird ausgetragen
(Nutzung in der transgenen Zucht)
Kantonsschule Kreuzlingen, Klaus Hensler
68624444 – 7.2.07
5
10. Stammzellen
Benjamin Baumann, 3Md, 05.05.09
Stammzellen sind nicht spezialisierte Zellen. Sie haben die Potenz
(= Fähigkeit), sich in verschiedene Zelltypen (z.B. Herz-, Nerven, Blut-, Muskel- und Knorpelzellen) zu entwickeln.
Nr. 11 Embryonentechnik
Sandra Oechslin, 3Md,
4.05.09
Stammzellen
sind
in der Lage, sich selber zu vermehren ohne ihre
Pluripotenz
die Fähigkeit
Zelle,
sich
in verschiedene
Ein berühmtes (=
Experiment
das maneiner
vor nicht
allzu
langer
Zeit
Typen
von Zellen
zu Klonen
entwickeln)
zuSchaf.
verlieren
sichwurde
in das
durchführte,
war das
von einem
Am 5. sowie
Juli 1996
spezialisierte,
organspezifische
Zellen
auszudifferenzieren.
erste geklonte Säugetier
namens Dolly
geboren.
Kerne wurden von denMan
Euterzellen eines
genommenzwischen
und in die
entkernte, und
unfruchtbare
unterscheidet
je Schafes
nach Herkunft
embryonalen
adulten
Eizelle eines zweiten Tieres eingebracht. Der sich entwickelnde Embryo
Stammzellen.
setzte man dann in die Gebärmutter eines dritten Schafes, welches ein
Junges gebar, das mit dem ersten, also dem Kernspender genau identisch
war. Jedoch musste das Schaf im Alter von 6 Jahren eingeschläfert
werden, da es vorzeitig alterte.
Auch bei Menschen wurde das Klonen versucht. Aber kein Klonembryo
überlebte länger als sechs Tage.
Laut der Schweizerischen Bundesverfassung ist festgehalten, dass das
Klonen jedoch untersagt ist.
Die Embryonen spielen auch bei der künstlichen Befruchtung eine wichtige
Rolle. Bei Unfruchtbarkeit kann man eine Befruchtung im Reagenzglas
vornehmen, wo die Eizellen mit Spermien zusammengebracht werden und man
dann untersucht, ob eine Befruchtung stattgefunden hat. Sind mehrzellige
Embryonen herangewachsen, können sie in die Gebärmutter der Frau
eingespült werden, wo sich der Embryo dann einnisten kann. Während eines
längeren Prozesses, wächst der Embryo immer mehr und erhält langsam die
Grundrisse eines Babys. Die Embryonalzeit endet mit dem Beginn des 3.
Schwangerschaftsmonats.
Kantonsschule Kreuzlingen, Klaus Hensler
68624444 – 7.2.07
6
Nr. 12 Transgener Mais
Sarah Wüthrich, 3Md, 4.5.09
Er wird auch Genmais genannt und bezeichnet gentechnisch
veränderten Mais. Dabei wurde, um eine höhere Resistenz gegenüber
Krankheiten oder Parasiten zu schaffen, eine entsprechend
vorteilbehaftete Erbanlage aus einem anderen Lebewesen im Mais
eingeschleust.
Der Mais weist diese Merkmale auf:
- herbizidresistent (alle anderen Pflanzen ausser der Mais
stirbt nach dem Spritzen von Herbizid ab, weil das Gen
hinzugefügt wurde)
- insektenresistent (der Mais entwickelt selbst Gifte gegen die
Insekten)
- trockentoleranz (auch im trockenen Gebiet gut anbaubar)
- veränderte Produkteigenschaften
Diese Art von Mais ist jedoch sehr umstritten, da er ökologische
und gesundheitliche Schäden hervorrufen kann.
Durchgeführte Tests mit Schweinen, Rindern sowie Mäusen zeigten,
dass der Mais negative Folgen hat. Die Fruchtbarkeit der Tiere
verschlechterte sich.
Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Genmais
13. Gentherapie
Ole Ostergaard, 3Md, 04.05.2009



Die Gentherapie ist eine Methode der Behandlung, bei Menschen, bei denen ein Gendefekt
vorliegt.
Man kann damit alte Methoden ersetzen, bei denen die durch den Defekt fehlenden Stoffe
Spendern entnommen wurden.
Die Information für den fehlenden Stoff ist als Gen codiert.
Dabei gibt es zwei verschiedene Vorgehensweisen:


Zellen anderer organismen lassen sich so verändern, dass diese das Protein herstellen.
 → Gewinnung des fehlenden Stoffes, kann entnommen und verabreicht werden.
Das defekte Gen kann direkt in den Zellen des Patienten repariert werden. Dafür wird ein
intaktes Gen ausserhalb des Objekts benötigt (von Spendern). Dieses kann in die Zellen des
Patienten integriert werden.
 → Es ist sehr schwer, dass Gen genau in die Zelle zu bringen, wo es benötigt wird.
 → Es besteht das Risiko, bei der Integration die Zelle zu zerstören oder zu beschädigen.

Ausgenommen von der zweiten Möglichkeit ist die Behandlung von nicht somatischen Zellen
(Keimzellen). Durch eine Behandlung dieser Zellen, könnte verhindert werden, dass der Defekt
vererbt wird. Dies ist aber aus ethnischen Gründen verboten (Im Gesetz).
Kantonsschule Kreuzlingen, Klaus Hensler
68624444 – 7.2.07
7