Genetik an Stationen
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Erwin Graf Genetik an Stationen Grundlagen der Genetik: Zelle, Mitose, Meiose arstufe Sekund I raf Erwin G Downloadauszug D ownloadauszug Originaltitel: aus dem Originaltit tel: k i t e n Genetik an Stationen Grundlagen der Genetik: k: Zelle, Mitose, Meiose eiose Dieser Download ist ein Auszug aus dem Originaltitel Genetik Über diesen Link gelangen Sie zur entsprechenden Produktseite im Web. http://www.auer-verlag.de/go/dl7653 Inhalt Hinweise für das Lernen an Stationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Übersicht über die Stationen mit Laufzettel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Test zum Thema „Genetik“ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Station 1: Zellorganellen und ihre Aufgaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Station 2: Zellkern (Nukleus) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Station 3: Chromosomen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Station 4: Mitose (Zellkernteilung) und Zellteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Station 5: tionste ung) . . . . . . . . . . Geschlechtszellenbildung durch Meiose (Reduktionsteilung) 13 Station 6: g.................... Kombination des Erbgutes bei der Befruchtung 17 Station 7: en – die zwei große n Gruppe en Prokaryonten und Eukaryonten großen Gruppen von Lebewesen 18 Lösungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 20 Bildnachweis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Hinweise für das Lernen an Stationen 1. Arbeitet mit eurem Partner oder in Kleingruppen (3er-, 4er- oder 5er-Gruppen) zusammen an den Stationen und unterstützt euch gegenseitig. 2. Geht mit den Materialien an den Stationen sorgfältig um. 3. Holt euch zu Beginn der Stationenarbeit die benötigten Materialien von ihrem Aufbewahrungsort (z. B. Wandschrank, Laborwagen) bzw. bearbeitet die Stationen am jeweiligen Tisch, wo die Station aufgebaut ist bzw. am Platz, den euer Lehrer er / eure Lehrerin euch zugewiesen hat. 4. Bringt die Materialien nach beendeter Arbeit an der Station wieder vorgeseer an den vo henen Platz zurück bzw. legt die Materialien am vorgesehenen Platz enen P atz so bereit, dass die nächste Schülergruppe zügig mit der Arbeit beginnen kann. 5. Achtet darauf, dass die Materialien stets und gutem Zustand bleiben. tets vvollzählig ählig sind u nd in gute en. Meldet eurem Lehrer / eurer Lehrerin, wenn die Stationsmaterialien unvollständig sind. Stationsmateria nd. 6. Bearbeitet die Aufgaben an den Stationen Stationen sorgfältig sorg lti und zügig. 7. Notiert (protokolliert) vollständig ert) eure Ergebnisse E gebnisse übersichtlich, übe tänd und nd optisch opti ch ansprechend. 8. Fertigt Skizzen einem spitzen Bleistift mittlerer HB) an. igt eure Sk izzen mit ein erer Härte (Empfehlung: (Emp 9. Versucht Versucht die aauftretenden Fragen en und u Probleme robleme möglichst mög ichst in der Kleingruppe selbstständig lösen. Kommt ihr dennoch beii bestimmten A Aufgaben nicht weiter, so wendet stä dig zu lö euch an die Lehrperson. euc 10. auff dem Laufz Laufzettel bei jeder Stationenarbeit so aus, dass ihr 1 Füllt das „Arbeitsprotokoll“ protok einen Überblickk über die Stationen und die dafür benötigte Zeit d bereitss bearbeiteten be habt. Erwin Graf: Genetik – Lernen an Stationen im Biologieunterricht © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth ... und nun viel Freude und Erfolg! 2 Übersicht über die Stationen mit Laufzettel Name: Station Klasse: Name Zellorganellen und ihre Aufgaben 2 Zellkern (Nukleus) 3 Chromosomen 4 Mitose (Zellkernteilung) und Zellteilung 5 Geschlechtszellenbildung durch Meiose (Reduktionsteilung) 6 Kombination des Erbgutes bei der Befruchtung 7 Prokaryonten und Eukaryonten – die zwei großen Gruppen von Lebewesen Dauer Zusammen(in Min.) arbeit mit … Bemerkungen Kontrolle Erwin Graf: Genetik – Lernen an Stationen im Biologieunterricht © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth 1 Datum Datum: 3 Datum: erreichbare Punktzahl: 20 Klasse/Lerngruppe: Name: erreichte Punktzahl: Test zum Thema „Genetik” Vortest am Nachtest am 1. Beschrifte die folgende Abbildung und ergänze die zugehörige Tabelle. (10 P.) 4 1 5 4 2 2 2 7 3 8 3 4 3 5 1 1 7 6 7 5 6 8 Tierische Zelle Z e Aufgaben Vorkommen bei … tierischen Zellen pflanzl. Zellen Erwin Graf: Genetik – Lernen an Stationen im Biologieunterricht © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth Zellbestandteile Zellbe tandteile Pflanzliche Zelle 4 2. Ordne den einzelnen Organismenarten die jeweiligen Chromosomenzahlen zu. Lebewesen hier die Verbindungslinien einzeichnen (4 P.) Anzahl der Chromosomen pro Körperzelle Mensch 4 Stechmücke 216 Fruchtfliege (Drosophila) 48 Gorilla 78 Schachtelhalm 46 Hund 8 3. Kreuze an, welche der folgenden Aussage Aussagen auf Mitose und/oder d/ode Meiose zutreffen. treffen (4 P.) trifftt auf Mitose Mito e zu trifft t iff auf Meiose zu Ist eine e ne Form der de Zellkernteilung Ch en sind gleich gro oß Chromosomenzahlen der Tochterzellen groß wie die Chromosomenzahlen hl der Mutterzelle tterzelle Auch erbgleiche Teilung genannt che Te ung ge Erwin Graf: Genetik – Lernen an Stationen im Biologieunterricht © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth Auch erbungleiche Teilung oder Reduktionsteilung genannt e bungleiche Teil dies Art der Zellteilung entsteht aus einer befruchteten Durch diese Eizelle ein vielzelliger Organismus Es entstehen Geschlechtszellen (Gameten) Läuft beim Menschen nur in den Eierstöcken bzw. Hoden ab Ist für das Verheilen einer Wunde verantwortlich 5 Erwin Graf: Genetik – Lernen an Stationen im Biologieunterricht © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth 4. Zeichne und beschrifte ein Chromosom. (2 P.) 6 Station 1: Zellorganellen und ihre Aufgaben Name: Klasse: Die Vorgänge in einer Zelle sind überaus kompliziert und von den Wissenschaftlern bis heute noch nicht annähernd verstanden. An dieser Station erhaltet ihr einen Einblick in die Aufgaben der verschiedenen Teile einer Zelle. Datum: Vakuole Mitochondrium Zellmembran Chloroplasten Zellkern Ribosomen Zellwand Material: Biologiebuch, Internet endoplasmatisches end Retik Retikulum Aufgabe Zellbestandteil an eil Aufgaben Vorhanden anden in Pflanzenzellen nze (x) Vorhanden in Tierzellen erzellen (x) Anhand der folgenden Tabelle könnt ihr die Aufgaben der verschiedene verschiedenen n Teile von Pflanzenzelle und Tierzelle miteinander vergleichen. Vervollständigt hierzu Tabelle und nutzt g ggf. en. V lständigt h ierzu die Ta euer Biologiebuch, Biologielexika oder/und nd das Internet. tern Zellwand Z nd aus Zellulos Zellulose nd wand zum Austa sch von Stoffen und Feine Kanäle in der Zellwand Austausch Informationen nen e nach außen; aaktiver ktiver Stoffaustausch zwischen Zellen Stoffbarriere bzw. Zelle und durch diese hauchdünne Biomemnd Umgebung d bran möglich bra h Erwin Graf: Genetik – Lernen an Stationen im Biologieunterricht © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth Zellplasma (Protoplasma, oplasma, Zytoplasma)) „Kraftwerke“ der Zelle; stellen der Zelle Energie für die LebensK vorgänge zur Verfügung Orte der Fotosynthese; Synthese von Glucose (Traubenzucker) mithilfe des Sonnenlichts als Energiequelle Speicherung von Abfall-, Nähr- und Farbstoffen _ _ _ _ _-Apparat Bildung von Sekreten in den Zellen; besonders in Drüsenzellen stark ausgeprägt Endoplasmatisches Retikulum (ER) Steuerzentrale der Zelle Orte der Proteinbiosynthese (Eiweißbildung in den Zellen); hier werden entsprechend der Erbinformation eines Lebewesens verschiedenste Proteine (z. B. Antikörper, Enzyme) gebildet 7 Station 2: Zellkern (Nukleus) Name: Klasse: Die meisten Lebewesen haben einen Zellkern, der von einer Kernmembran zum Plasma hin begrenzt ist. An dieser Station lernt ihr Einzelheiten über den Zellkern und seine Bedeutung kennen. Datum: endoplasmatisches Retikulum Zellkern Material: Biologiebuch, Internet Aufgabe Erwin Graf: Genetik – Lernen an Stationen im Biologieunterricht © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth Entscheidet bei jeder der folgenden Aussagen, ob die Aussage RICHTIG oder FALSCH ist. Kreist den entsprechenden Buchstaben ben ein. Das Lösungswort findet ihr, wenn ihr die eingekreisten Buchstaben von unten nach n na h oben lest. um Mitochondrium Zellme Zellmembran Ribosomen Nr. Aussage R RICHTIG TIG FALSCH LSC 1 e Membran abgegren bewese Durch eine abgegrenzte Ze Zellkerne finden sich bei allen Lebewesen. A L 2 er Zellkern ist st meist kugelför Der kugelförmig. H K 3 is die e Ste ale einer Zelle. Der Zellkern ist Steuer- und Informationszentrale A P 4 Der Zellkern enthält weniger als die Hälf Hälfte dess Erbgutes einer Zelle. E Z 5 membran vom Zellplasma ab Der Zellkern ist durch eine Kernmembran abgegrenzt. N D 6 Die Kernmembran hat zahlreiche Poren, durch die de der Stoffaustausch erfolgt. E G 7 rganell e e ist d Das größte Zellorganell einer Zelle der Zellkern. M H 8 n be nden ssich die Chromosomen. mo Im Zellkern befinden O J 9 er Zellkern liegt in n der V Der Vakuole einer Zelle. I S 0 10 De Zellkern liegt im Zellplasma. Der O U 11 Zelle ein Jede Zelle eines Menschen hat einen Zellkern. W M 12 w Die weißen Blutkörperchen (Leukozyten) eines Menschen sind ohne Zellkern. G O 13 Die roten Blutkörperchen (Erythrozyten) eines Menschen sind ohne Zellkern. R N 14 Alle Lebewesen haben Zellen mit Zellkern. S H 15 Der mit (1) gekennzeichnete Teil der Zelle ist der Zellkern. C A 1 Lösung: 8 Station 3: Chromosomen Name: Klasse: Die Erbinformation ist im Zellkern der Zellen in den Chromosomen gespeichert. An dieser Station lernt ihr Näheres über Chromosomen kennen. Material: Biologiebuch, Biologielexika, ggf. Internet Aufgaben Datum: Zelltyp Chromosomenzahl beim Menschen Nervenzelle 46 Muskelzelle 46 Hautzelle 46 Eizelle 23 Spermienzelle 23 nd Chromos 1. Vervollständigt den folgenden Lückentext zum Thema „Zellkern und Chromosomen“. Der Zellkern ist von einer umgeben, mgeben die man nennt. Diese enthält (kleine Lö Löcher), cher), durch die und Informationen zwischen dem Zellk Zellkern rn un und d dem ausgeaus ge- tauscht werden können. Im Innern des befinden sich Stru Strukturen, en, d die fadenförmig adenförmi aussehen. Die e Gesamtheit diese dieser Strukturen nennt man gerüst. In bestimmten estimmten S Stadien adien d der Zellteilung erkennt man längliche Strukturen trukt (s. Abbildung unte unten n bei 2.), di die man nennt. In n diesen ist die information enth enthalten. Erst im Jahr 1911 konnte onnte der A Amerikaner merikaner Th Thomas Hunt (1866–1945) nachweisen, dasss die (1 Erwin Graf: Genetik – Lernen an Stationen im Biologieunterricht © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth Erb somen die Träger der sind. d. nde Wörter sind e inzus Folgende einzusetzen: Chromatin-, Chromo-, Chromosomen, Erb-, -information (-anK rnhülle, Mem lagen), Kernhülle, Membran (Hüllmembran), Morgan, Poren (Kernporen), Stoffe, Zellkerns, Zellplasma n der Abbildung ist ein 2-Chromatid-Chromosom schematisch dargestellt. Beschriftet die 2. In Skizze. Verwendet folgende Begriffe zum Beschriften: Zentromer, Chromatid1, Chromatid2. 9 Station 4: Mitose (Zellkernteilung) und Zellteilung Name: Klasse: Die vielen verschiedenen Zellen einer Rose, einer Eiche, eines Hundes oder eines Menschen sind aus jeweils einer einzigen Zelle hervorgegangen: aus einer befruchteten Eizelle, die man Zygote nennt. An dieser Station erfahrt ihr Näheres über den Vorgang der Zellteilung, durch die die Vermehrung von Zellen erfolgt. Material: Biologiebuch Datum: Chromatid atidEin-Chromatidm Chromosom Zentro Zentromer C Chromatid 1 Chromatid 2 Zwei-ChromatidChromosom Aufgaben Erwin Graf: Genetik – Lernen an Stationen im Biologieunterricht © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth 1. Bevor sich eine teilt, mus muss sich zunächst der Zellkern Zellkernteine Körperzelle tei kern teilen. eilen. Diese e Zel lung nennt Abbildungen, die in der nnt man m Mitose oder erbgleiche Teilung. Ordnet rdnet den en Ab Abbildunge richtigen Reihenfolge eines Zellzyklus angeordnet sind, korrekten igen Reihen folge ei nd, die kor rekten Textbausteine zu. Beispiel: Be p Küchenzwiebel piel: chen eb Die erste e Phase der Kernteilung (Mitose) die Prophase. Die Kernmembran ist d ran löst sich allmählich auf. Aus dem f. A Chromatingerüst des Zell Zellkerns bilden den sich die Chromosomen mosomen heraus. Diese verkürzen zunehmend und erkürzen sich zune werden den erden sichtbar. An d en beiden Zellpolen werden fe feine Fasern, die Zellpol Kernspindelfasern, erkennbar. rnspinde f Vor der erneuten Teilung einer Zelle müssen sich die Ein-Chromatid-Chromosomen zu ZweiChromatid-Chromosomen verdoppeln. Diesen Zeitabschnitt zwischen zwei Zellteilungen nennt man Interphase. In der Anaphase, der dritten Phase der Kernteilung, verkürzen sich die Kernspindelfasern. Die beiden Chromatiden jedes Chromosoms werden am Zentromer getrennt und als Ein-Chromatid-Chromosomen von den Kernspindelfasern zu den Zellpolen gezogen. 10 In der Telophase verlängern sich die Chromosomen und bilden wieder ein Fadenknäuel im Zellkern. Die Kernmembranen bilden sich neu und grenzen den Zellkern wieder vom Zellplasma ab. Die Spindelfasern sind nicht mehr zu erkennen. Am Ende der Telophase teilt sich die Ausgangszelle und es sind zwei kleinere Tochterzellen entstanden. In der Metaphase ordnen sich die Chromosomen in einer Ebene, der Äquatorialebene, an. Jedes Metaphase-Chromosom besteht aus zwei identischen Längshälften, den Chromatiden. Die Chromatiden jedes Zwei-Chromatid-Chromosoms werden am Zentromer zusammengehalten. 5 1 2 Erwin Graf: Genetik – Lernen an Stationen im Biologieunterricht © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth 3 4 11 2. Vervollständigt zunächst den folgenden Lückentext zur „Zellteilung“. Alle vielzelligen sind aus einer einzigen befruchteten Ei (Fachbegriff: Z ) durch Zell hervorgegangen. Neue Zellen entstehen in einem Lebewesen ausschließlich durch teilung. Auch wenn Wunden heilen, Knochenbrüche verheilen, Blutzellen gebildet werden usw., geschieht dies durch . Nicht in allen Lebewesen lassen sich teilungen gleich gut erkennen. rkenn Um Zell- teilungen mikroskopisch gut zu untersuchen, eignen sich insbesondere ondere die zarten spitzen von Pflanzen wie beispielsweise die e Kü Küchen en Hier finden nebeneinander gleichzeitig zahlreiche Verfolgt man eine sich teilende teilungen teilun statt. beispielsweise beispie sweise an anhand von Zeitrafferfer- Filmaufnahmen, so beobachtet man vorr der eigentlichen eine Kern l. teilung eilung zun zunächst chst , die e man mit d dem m bio biologischen Fachbegriff nennt. Durch diese besondere Form d der K Kernteilung, die dass die beid beiden n , wird sich sichergestellt, zellen die gleiche EErbinformation rbinfo wie die zelle haben: Ha Hat die zzelle im Zellkern 16 Chro- mosomen (wie die Küchenzwiebel), haben moso bel), so ha n die beiden zellen, die bei auch jeweils wieder be der Teilung der Mutterzelle entstehen, au Chromosomen. Diese Art der Zellteilung nennt man auch erbgleiche Teilung, weil die beiden Tochterzellen teilung n an au . Erwin Graf: Genetik – Lernen an Stationen im Biologieunterricht © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth vollständigen Kreislauf einer Zellteilung nennt man Zell Den vo lständigen Kr i . Zellkerne Zellkern Zellteilung Mutterzelle Zellplasma Tochterzelle 1 Tochterzelle 2 Setzt in den obigen Lückentext die folgenden Begriffe/Wörter ein: Zellteilungen; Lebewesen (Organismen); -zelle; Mitose; Zell-; Zygote; Zell-; Wurzel-; -zwiebel; Zell-; Zelle; Zell-; -teilung; Mitose; -teilung/en; Tochter-; Mutter-; Tochter-; 16; die gleiche Erbinformation haben wie die Mutterzelle (Ausgangszelle); -zyklus; Mutter- 12 Station 5: Geschlechtszellenbildung durch Meiose (Reduktionsteilung) Name: Klasse: Datum: Die Befruchtung einer Eizelle durch eine männliche Keimzelle ist der Beginn eines neuen Lebewesens. Bei der geschlechtlichen (sexuellen) Fortpflanzung verschmilzt der Zellkern einer Spermienzelle (Samenzelle) mit dem Zellkern einer Eizelle. An dieser Station lernt ihr, wie durch den Vorgang der Meiose die Geschlechtszellen (Eizellen, Samenzellen) entstehen. Eizelle Material: Informationstext, ggf. Biologiebuch Aufgaben 1. Enthielten die Zellkerne von Eizelle und Samenzelle eines Menschen jeweils 46 Chromozelle eine somen wie die Körperzellen, so würde Befruchtung Folgendes bedeuten: e dies bei einer Befru chtung Fo en: a) In den Körperzellen dieser Kinder (1. Gene Generation) wären dann bereits ation) wäre somen pro Zelle. er 2 ären b) In den Körperzellen der 2. Generation w wären Chromoromo- Chromosomen nu und nd len der 10 moso zahl sc on auf c) in den Körperzellen 10. Generation wäre die Chromosomenzahl schon Chromosomen hromosomen ang angewachsen. ach Erwin Graf: Genetik – Lernen an Stationen im Biologieunterricht © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth 2. Bei Lebewesen bei allen Menschen) befindet ebewesen (d. h. auch b ndet sich in n den Körperzellen jedoch stetss ein eine konstante Anzahl von Chromosomen. Menschen st onst eA en. Da beim Men he die Kinder aber auch Chromosomen haben wie iihre Eltern, muss sspätestens nur 46 Chromo päteste vor der Befruchtung die Chromosomenzahl halbiert worden sein. Chro mosome orden sei In der d folgenden Abbildung istt der Vorgang Vorgang der Keimzellenbildung schematisch dargestellt. Beschriftet die Abbildung und nutzt als In Information den Informationstext zu dieser ste Station. 13 3. Vervollständigt den folgenden Lückentext. Setzt dazu die unten stehenden kursiv gedruckten Begriffe an den richtigen Stellen in die Lücken ein. Untersucht man die Chromosomen einer Körperzelle, so stellt man fest, dass jeweils _____ Chromosomen sich in ____________ und Größe gleichen. Man sagt, dass jeweils zwei solche Chromosomen _____________ (gleich) sind. Man spricht deshalb von einem _________________ (diploiden) Chromosomensatz. Beim Menschen besteht der Chromosomensatz einer Körperzelle aus 2-mal _____ Chromosomen, da der Mensch pro Körperzelle einen Chromosomensatz von insgesamt _____ Chromosomen hat. In einerr Kö Körperzelle eines Menschen befinden sich demnach _____ Chromosomenpaare. ellt man fest Untersucht man dagegen Keimzellen (_____________zellen), so stellt fest, dass sie e mensch iche Eizelle o nur einen _______________ Chromosomensatz haben. Eine menschliche oder eine men, die aalle ______________ _ menschliche ____________zelle hat nur __ _____ Chromoso Chromosomen, hlecht ellen findet m an kkeine ____________________(unterschiedlich) sind, d. h., in den Geschlechtszellen man ellen sin id wie die Zyg gote paare. Man sagt, die Geschlechtszellen sind _____ ___________ ((und nicht diploid Zygote oder die Körperzellen). Den Vorgang, bei dem einer _____ _________________ Körperzelle oder Ur-Geschlechtszelle em aus eine zelllle o er Ur-Gesc chlech _______ _____ _________________ Keimzellen mit jeweils _______ ______________ Chromosomensatz ____________ Ke ________ _____ Chrom entstehen, ent hen, nennt man an mit dem Fachbegriff _________ose. ______o ose. Schem a der Meios Schema Meiose (Keimzellender G chlech oder Geschlechtszellenbildung): Erwin Graf: Genetik – Lernen an Stationen im Biologieunterricht © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth Diploide Urgeschlechtszelle 4 haploide Keimzellen Ergebnis Meiose sind _____ haploide _______________zellen (Gameten), die alle die Das Erge bnis der Meio gleiche Chromosomen___________ haben. Eine menschliche Geschlechtszelle hat also im eiche Chr Zellkern lker nur _____ Chromosomen. Verschmelzen bei der Befruchtung zwei ___________ Zellkerne von Eizelle und Samenzelle miteinander, so hat die dabei entstehende __________ (= befruchtete Eizelle) wieder einen diploiden (doppelten) _____________________; beim Menschen sind dies _____ Chromosomen. Setzt in den obigen Lückentext die folgenden Begriffe / Wörter ein: haploide, 23, doppelten, haploid, Chromosomensatz, -zahl, einfachen, Mei-, vier, Chromosomen-, diploiden, Geschlechts-, 46, 46, vier, einfachem, Samen-, homolog, zwei, 23, Form, Geschlechts-, 23, verschieden, 23, haploide, Zygote 14 Informationstext zu Station 5: Geschlechtszellenbildung durch Meiose Mitose (Teilung von Körperzellen): Wenn Lebewesen wachsen, werden die Körperzellen nicht nur einfach größer, sondern ab einer bestimmten Größe teilen sich die Mutterzellen und es entstehen Tochterzellen. Diese Teilungen der Körperzellen laufen während unseres gesamten Lebens ununterbrochen ab und stellen sicher, dass absterbende Zellen durch neue ersetzt werden. Jede dieser Zellteilungen beginnt mit der Kernteilung, der Mitose. Durch die Mitose wird sichergestellt, dass die beiden Tochterzellen die gleiche Erbinformation haben wie die Mutterzelle. Beispiel: Beim Menschen haben die Körperzellen im Zellkern 46 Chromosomen. osome Bevor sich der Zellkern teilt, werden die Chromosomen im Zellkern verdoppelt und dann werden die Chromosomen auf zwei Zellkerne verteilt. Erst anschließend teilt sich die Mutterz Mutterzelle und es entstehen zwei Tochterzellen. So wird sichergestellt, dass beide Tochterzellen de Tochte rzellen jeweils 46 Chromosomen haben wie die Mutterzelle. Schema: 2T Tochterzellen To chterzellen Mutterzelle Verdopplung V Verdopp der Chromosomen mit jew jeweils eils 46 Chromo Chromoso somen Erwin Graf: Genetik – Lernen an Stationen im Biologieunterricht © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth Zellkern (46 Chromosomen) somen) Meiose eiose (Reifeteilung, Geschlechtszellenbildung): htszellenb dung) Wenn We sich Lebewesen geschlechtlich fortpflanzen, so verschmelzen bei der Befruchtu Befruchtung fortpf ng EEizelle und Samenzelle. Wenn Eizelle und Samenzelle beim Menschen Sa che verschmelzen, hmelzen, so hat die befruchtete Eizelle die Chromosomen von Eizelle und Samenzelle enzelle erhalten.. Beim Menschen befruchtete Ei Eizelle 46 Chromosomen. Enthielten Eizelle und Samenzeln hat die be le je 46 Chromosomen, müsste die befruchtete Eizelle 72 Chromosomen haben; dies ist aber hromosomen, so m nicht sorgfältigen ht der Fall. Aus sorg ältig mikroskopischen Untersuchungen weiß man, dass eine Eizelle nur jeweils 23 Chromosomen haben, die Geschlechtsmutterzellen haben und eine Samenzelle amenzelle n jedoch Chromosomen. Folglich muss beim Prozess der Eizellenbildung und der Samenzeledoch 46 C hrom lenbildung bildung die d Chromosomenzahl halbiert worden sein. Diesen Vorgang der Halbierung der Chromosomenzahl nennt man Meiose, Reduktionsteilung oder Geschlechtszellenbildung. om Geschlechtszellen haben also nur halb so viele Chromosomen wie die diploiden Körperzellen oder Geschlechtsmutterzellen, d. h., Geschlechtszellen haben nur den halben Chromosomensatz. Beim Menschen sind dies 23 Chromosomen im Zellkern von Geschlechtszellen. Man sagt auch, dass Geschlechtszellen haploid sind, während Körperzellen beim Menschen (mit 46 Chromosomen im Zellkern) diploid sind. In einem ersten Schritt der Meiose wird die Anzahl der Chromosomen halbiert („reduziert“), es entstehen also zwei haploide Zellen. Anschließend teilen sich die Chromosomen in jeweils zwei identische Chromatiden. In einem dritten Schritt entstehen dann die Geschlechtszellen, wie dem folgenden Schema zu entnehmen ist. 15 Schema der Geschlechtszellenbildung: a) Bildung von Samenzellen (Spermien) Reduktion 1. Schritt: Reduktion (Halbierung) der Chromosomenzahl Trennung der Chromatiden enn 2. Schritt: Trennung derr beiden Chromatiden tiden im Chromosom hromosom 4S Spermien i 3. Schritt: Zellteilung und Bildung von 4 Samenzellen b) Bildung von Eizellen 3 Polkörper körpe Reduktion Erwin Graf: Genetik – Lernen an Stationen im Biologieunterricht © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth 1. Schritt: Reduktion eduktion (Ha (Halbierung) bierung der Chromosomenzahl h omosomenzahl Trennung der Chromatiden Trenn 2. Schritt: Trennung der beiden Chromatiden im Chromosom 1 Eizelle 3. Schritt: Zellteilung und Bildung von 1 Eizelle (und 3 Polkörpern, die „eingeschmolzen“ werden) Wie im obig obigen Schema erkennbar, entstehen bei der Bildung von Samenzellen aus einer Samenmutterzelle mit 46 Chromosomen insgesamt vier Samenzellen mit jeweils 23 Chromomenmu somen. Bei der Eizellenbildung entstehen aus einer Eimutterzelle mit 46 Chromosomen drei Polkörper und eine Eizelle. Die drei entstandenen Polkörper werden „eingeschmolzen“, d. h. aufgelöst, und es bleibt nur eine Eizelle mit 23 Chromosomen übrig. Fazit: Die Mitose kann kurz als „erbgleiche Teilung“ von Körperzellen beschrieben werden. Durch die Mitose wird die Anzahl der Chromosomen bei der Zellteilung konstant gehalten. Durch die Meiose wird sichergestellt, dass die Geschlechtszellen nur halb so viele Chromosomen haben wie die Körperzellen, d. h., bei der Befruchtung der Eizelle wird die Anzahl der Chromosomen wieder verdoppelt. 16 Station 6: Kombination des Erbgutes bei der Befruchtung Name: Klasse: Datum: Bei der Befruchtung der Eizelle wird das Erbgut jeweils neu kombiniert, da jede Samenzelle bzw. Eizelle eine Erbinformation trägt, die sich von der einer anderen Samen- oder Eizelle unterscheidet. An dieser Station lernt ihr die Grundlagen hierfür kennen sowie die Vorteile, die die Neukombination des Erbgutes hat. Material: Biologiebuch, ggf. Internet, Skatkartenspiel Aufgaben 1. In der Abbildung sind eine Samenzelle und eine Eizelle schematisch Die Zahlen hematisch dargestellt. D 1, 2, 3 und 4 bzw. 1*, 2*, 3* und 4* entsprechen den angenommenen Chromosomen enommenen vier C in jeder der beiden Geschlechtszellen. 1* 4* 4 3 2 3* 3 2* a) Wie viele Kombinationsmög Kombinationsmöglichkeiten gibt es? Stellt sie schematisch chke hematisch dar. Antwort: Kombinationswort: Es gibt 2 / 4 / 6 / 8 / 10 / 12 / 14 / 16 / 18 / 20 / 40 / 80 0 Komb möglichkeiten. mö ichkeit Schema Modell: chema / Mo 2n = 8 Erwin Graf: Genetik – Lernen an Stationen im Biologieunterricht © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth echnet, wie viele Kombinationsmöglichkeiten K b) Errechnet, es beim Menschen gibt. Wie lautet die mathematische ma thematische Formel orme hierfür? An Antwort: ort: Math Mathematische Formel Das heißt, es gibt beim Menschen Kombinationsmöglichkeiten. 2. Worin liegt der biologische Vorteil, dass es bei der Kombination des Erbgutes so viele Kombinationsmöglichkeiten gibt? Kreuzt die nach eurer Ansicht zutreffende(n) Antwort(en) an. Die Neukombination des Erbgutes bei der Befruchtung hat den Vorteil, dass … immer wieder zufällige genetische Konstellationen entstehen, die unterschiedlich gut an neue Lebensbedingungen angepasst sind und die „besser angepassten“ eher überleben und sich fortpflanzen können. die Natur gerne spielt und nach Belieben die Gene neu kombiniert. die Variationsbreite unter den „Geschwistern“ recht groß ist und die Natur damit offen bleibt für sich ändernde Lebensbedingungen. 17 Station 7: Prokaryonten und Eukaryonten – die zwei großen Gruppen von Lebewesen Name: Klasse: Datum: Die Biologen teilen die Lebewesen in zwei große Gruppen ein: Prokaryonten und Eukaryonten. Prokaryonten haben keinen abgegrenzten Zellkern, während Eukaryonten einen durch eine Membran vom Plasma abgegrenzten Zellkern aufweisen. An dieser Station lernt ihr einige Besonderheiten und Unterschiede von Prokaryonten und Eukaryonten kennen. Material: Informationstext, Biologiebuch, Internet, Lexika Aufgaben 1. Füllt die folgende Tabelle aus und entscheidet, ob das betreffende effende Lebewesen zu den Prokaryonten oder zu den Eukaryonten gehört. Prokaryonten rokar en (Zellen oh ohne ne abgegrenzten Zellkern) abgeg zten Zellkern Eukaryonten Euk (Zellen mit it abgegrenztem Zellkern) rn) Mensch Darmbakterium Escherichia coli Regenwurm Rose Schwefelbakterien der Tiefsee enbakterien zzur Sticksto Knöllchenbakterien Stickstofffixierung (Bild g von Nitrat aaus Luftstickstoff) ufts (Bildung Wurmf rn Wurmfarn rünalg Grünalge Typh Typhusbakterium Erwin Graf: Genetik – Lernen an Stationen im Biologieunterricht © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth 2. In der Abbildung g seht ih ihr zwei Zellen: ellen eine prokaryontische und eine eukaryontische Zelle. Beschriftet die Ab Abbildungen und vermerkt auch, welche von beiden eine prokaryontische bildu und welch welche eine e eukaryontische Zelle ist. ukaryo Zelle (Schema) Zelle (Schema) 18 Informationstext zu Station 7: Prokaryonten und Eukaryonten Prokaryonten und Eukaryonten. In der Biologie unterscheidet man zwei große Gruppen von Lebewesen: Prokaryonten (auch Prokaryoten genannt; von griech. pro = vor und karyon = Kern) und Eukaryonten (auch Eukaryoten genannt; von griech. eu = gut und karyon = Kern). Die Prokaryonten haben in ihren Zellen im Gegensatz zu Eukaryonten keinen vom Plasma abgegrenzten Zellkern. Zu den Prokaryonten gehören alle Bakterien und Blaualgen. Alle anderen Lebewesen (Moose, Farne, Blütenpflanzen, Insekten, Wirbeltiere usw.) gehören zu den Eukaryonten llen. und haben einen durch eine Membran abgegrenzten Zellkern in ihren Zellen. Prokaryonten sind so klein, dass man sie mit dem bloßen Auge nicht sehen kan kann. Trotzdem en), in koche sind sie da, ob im Meer (auch in der Tiefsee), im Boden (auch in Mooren), kochend heißen zigen Mensch Quellen oder auf und in Lebewesen: Allein im Verdauungstraktt eines ein einzigen Menschen gibt es nschen, die bislang gelebt haben. zahlenmäßig weit mehr Prokaryonten als die Zellen aller Menschen, Steckbrief Prokaryonten Erwin Graf: Genetik – Lernen an Stationen im Biologieunterricht © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth älteste Lebewesen Größe: 0,5 bis 10 μm (1 μm = 10–6 m) einzellig kein vom Plasma ma abgegrenzte abgegrenzter Zellke Zellkern n: alle Bakterien u dazu gehören: und Blaualgen DNA als nackte nackter, r, ringförmige ringförmiger Faden an der Zellmembran mbran ang angeeh heftet et Fort Fortpflanzung pflanzung un und Vermehrung: ungeschlechtlich ng chtlich durch Querteil teilung einig einige Arten m mit Fotosynthese oder Che Chemosynthese osynthese weit weniger als 1 ‰ der Prokaryonten ryonten sind Krankheitserreger Krankheit produzieren z. T. sehr starke Gifte wie pro fte (Toxine) w ie beispielsweise das Botulin (= Gift der Botulinusbakterien, otu terien, die in verdorbenem Fleisch oder Fisch leben; schon die winzige ige Menge von 0,01 mg ist für einen Menschen en tö tödlich dlich infolge Lähmung u. a. der Atem- und Herzmuskulatur) ulatu Eukaryonten Steckbrief Eukary E Zellen m mit Zellkern, der durch eine Membran vom Zellplasma l abgegrenzt ist ein- oder vielzellige Organismen membranumhüllte Organellen (z. B. Chloroplasten, Mitochondrien) Zellskelett (Zytoskelett) stabilisiert die Form der Zelle haben sich aus Prokaryonten entwickelt (so die Theorie) hierzu gehören alle höheren Lebewesen und auch wir Menschen Zellen stark in verschiedene Reaktionsräume gegliedert 19 Lösungen 1. 1 endoplasmatisches Retikulum 2 Mitochondrium 4 5 4 2 2 7 3 Zellkern 4 Zellmembran 5 Ribosomen 6 Zellwand 7 Vakuole 8 Chloroplast 8 3 1 Erwin Graf: Genetik – Lernen an Stationen im Biologieunterricht © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth Zellbestandteile 3 1 Aufgaben 5 6 Vorkommen kommen bei … tierischen Zellen len pflanzl. Zellen llen Zellkern Steuert die Stoffwechselvorgänge ffwechselvorgänge in der Zelle; enthält die Chromosomen romosomen aals Träger der Erbinformation Er Zellwand Schützt die Zelle vor mechanischen cha Umwelteinflüssen; ibt der Zelle ihre Form For gibt Mitochondrien ien „Kr „Kraftwerke“ werke“ der Zelle × × Kernmembran Kernmemb ran Gre Grenzt den Zellkern vom P Plasma ab b × × Chloroplasten Chloroplast Fotosynthese Zellplasma Zellplasm Ort zahlreicher Stoffwechselvorgänge; Speicherung echselvorgänge; Speic S von Stoffen Vakuole Speicherung cherung von Abfall-- und Farbstoffen Ribosomen Synth Synthese se von Proteinen × × Zellmembran mbran Abgrenz Abgrenzung ng des Zellplasmas × × Mensch × × × 2. Lebewesen × hier die Verbindungslinien einzeichnen × × × Anzahl der Chromosomen pro Körperzelle 4 Stechmücke 216 Fruchtfliege (Drosophila) 48 Gorilla 78 Schachtelhalm 46 Hund 8 20 Lösungen Test zum Thema „Genetik“ trifft auf Mitose zu trifft auf Meiose zu Ist eine Form der Zellkernteilung × × Chromosomenzahlen der Tochterzellen sind gleich groß wie die Chromosomenzahlen der Mutterzelle × Auch erbgleiche Teilung genannt × × Auch erbungleiche Teilung oder Reduktionsteilung genannt Durch diese Art der Zellteilung entsteht aus einer befruchteten Eizelle ein vielzelliger Organismus × × × Es entstehen Geschlechtszellen (Gameten) Läuft beim Menschen nur in den Eierstöcken bzw. Hoden ab × Ist für das Verheilen einer Wunde verantwortlich 4. Lösungen 3. Chromatid1 Zentromer Chromatid2 Erwin Graf: Genetik – Lernen an Stationen im Biologieunterricht © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth Zellbestandteil Zellbe tandteil Aufgaben Vorhanden in Pflanzenzellen (x) Lösu Lösungen gen Vorhanden in Tierzellen (x) Station 1: Zellorganellen und ihre Aufgaben Zellwand au aus Zellulose Umschließt die Pflanzenzelle u und d gibt ihr Form und Festigkeit; Schutz des Zellinnern × Tüpfel Tüpf Feine ne K Kanäle in der er Zellwand zzum Austausch von Stoffen und Informationen × Plasmamembran (Zellmembran)) Stoffb Stoffbarriere nach außen; aktiver Stoffaustausch zwischen Zellen bzw. Zelle und nd Um Umgebung durch diese hauchdünne Biomembran möglich × × Zellplasma ma (P (Protoplasma, otoplasma, Zytoplasma) oplasma) Zäh- bi Zähbis dünnflüssige Grundsubstanz der Zelle; besteht vor allem aus Wa Wasser; hier laufen viele Stoffwechselreaktionen ab; in Zellplasma sind die Zellorganellen eingebettet × × Mitochondrien ondrien „Kraftwerke“ der Zelle; stellen der Zelle Energie für die Lebensvorgänge zur Verfügung × × Chloroplasten (Chlorophyllkörner) Orte der Fotosynthese; Synthese von Glucose (Traubenzucker) mithilfe des Sonnenlichts als Energiequelle × Vakuole Speicherung von Abfall-, Nähr- und Farbstoffen × Golgi-Apparat Bildung von Sekreten in den Zellen; besonders in Drüsenzellen stark ausgeprägt × × Endoplasmatisches Retikulum (ER) Netzwerk verzweigter Biomembranen; Synthese von Fetten und Proteinen; Transportsystem in Zellen × × Zellkern (Nukleus, früher: Nucleus) Steuerzentrale der Zelle × × Ribosomen Orte der Proteinbiosynthese (Eiweißbildung in den Zellen); hier werden entsprechend der Erbinformation eines Lebewesens verschiedenste Proteine (z. B. Antikörper, Enzyme) gebildet × × 21 Nr. Lösungen Aussage RICHTIG 1 Durch eine Membran abgegrenzte Zellkerne finden sich bei allen Lebewesen. 2 Der Zellkern ist meist kugelförmig. H 3 Der Zellkern ist die Steuer- und Informationszentrale einer Zelle. A 4 Der Zellkern enthält weniger als die Hälfte des Erbgutes einer Zelle. 5 Der Zellkern ist durch eine Kernmembran vom Zellplasma abgegrenzt. N 6 Die Kernmembran hat zahlreiche Poren, durch die der Stoffaustausch erfolgt. E 7 Das größte Zellorganell einer Zelle ist der Zellkern. M 8 Im Zellkern befinden sich die Chromosomen. O 9 Der Zellkern liegt in der Vakuole einer Zelle. FALSCH L Z S 10 Der Zellkern liegt im Zellplasma. O 11 Jede Zelle eines Menschen hat einen Zellkern. M 12 yten) eines Menschen M nschen sind ohne Zellkern. Die weißen Blutkörperchen (Leukozyten) O 13 (Erythroz ten) eines Menschen Mens llkern Die roten Blutkörperchen (Erythrozyten) sind ohne Zellkern. 14 Ze rn. Alle Lebewesen haben Zellen mit Zellkern. 15 gekennzeichnete Teil Der mitt (1) gekennzeichnete ern. der Zelle ist der Ze Zellkern. R H C 1 Lösung: C H R O M O S O M E N Z A H L Erwin Graf: Genetik – Lernen an Stationen im Biologieunterricht © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth Station 3: Chromosome C Chromosomen Lösungen 1. Der er Zellkern ist von einer Membran (Hüllmembran) umgeben, die man Kernhülle nennt. Diese enthält Poren (Kernporen) nporen) (kleine ( Löcher), durch die Stoffe und Informationen zwischen dem Zellkern und dem Zellplasma ausgetauscht etausc werden können. Im Innern des Zellkerns befinden sich Strukturen, die fadenförmig aussehen. Die Gesamtheit dieser Strukturen nennt man Chromatingerüst. In bestimmten Stadien der Zellteilung erkennt man längliche Strukturen (s. Abbildung unten bei 2.), die man Chromosomen nennt. In diesen ist die Erbinformation enthalten. Erst im Jahr 1911 konnte der Amerikaner Thomas Hunt Morgan (1866 – 1945) nachweisen, dass die Chromosomen die Träger der Erbinformation (-anlagen) sind. 2. Chromatid1 Zentromer Chromatid2 22 Lösungen Station 2: Zellkern (Nukleus) Lösungen 1. 5 Die erste Phase der Kernteilung (Mitose) ist die Prophase. Die Kernmembran löst sich allmählich auf. f Aus dem Chromatingerüst des es Zellkerns Ze bilden sich die Chromosomen men he heraus. Diese verkürzen sich ch zuneh zunehmend und werden sichtbar. beiden r. An den beid Zellpolen en werden we en feine Fasern, die Kernspindelfasern, nspindelfasern, erkennbar. 1 2 1 In der Metaphase ordnen sich ch die Chromosomen e in einer Ebene, der Äquatorialebene, uatorialebene, an. Jedes Metaphase-Chromophase-Chromosom besteht aus zwei identischen Längshälften, sch ngshälft n, den Chr Chromatiden. o tiden Die Chromatide Chromatiden jedes edes Z Zwei-Chromatidwei-Chromat dChromosoms hromo oms werde werden am Zentromer ntrome zusammengehalten. 2 In de der Anaphase, der dritten Phase der Kernteilung, verkürzen sich die Kernspindelfasern. Die beiden Chromatiden jedes Chromosoms werden am Zentromer getrennt und als Ein-Chromatid-Chromosomen von den Kernspindelfasern zu den Zellpolen gezogen. 3 In der Telophase verlängern sich die Chromosomen und bilden wieder ein Fadenknäuel im Zellkern. Die Kernmembranen bilden sich neu und grenzen den Zellkern wieder vom Zellplasma ab. Die Spindelfasern sind nicht mehr zu erkennen. Am Ende der Telophase teilt sich die Ausgangszelle und es sind zwei kleinere Tochterzellen entstanden. 4 Erwin Graf: Genetik – Lernen an Stationen im Biologieunterricht © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth 3 4 Vor der erneuten Teilung einer Zelle müssen sich die Ein-Chromatid-Chromosomen zu ZweiChromatid-Chromosomen verdoppeln. Diesen Zeitabschnitt zwischen zwei Zellteilungen nennt man Interphase. 5 23 Lösungen Station 4: Mitose (Zellkernteilung) und Zellteilung Station 5: Geschlechtszellenbildung durch Meiose (Reduktionsteilung) g) Lösungen 1. a) 1. Generation: 92 Chromosomen pro Zelle b) 2. Generation: 184 Chromosomen c) 10. Generation: 47 104 Chromosomen 2. 4 Spermien Reduktion Reduktio Erwin Graf: Genetik – Lernen an Stationen im Biologieunterricht © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth 3 Polkörper Trennung dder Chromatiden 1 Eizelle rsucht man m die Chromosomen einer Körperzelle, so stellt man fest, dass jeweils zwei Chromosomen sich 3. Untersucht m und Größe gleichen. Man sagt, dass jeweils zwei solche Chromosomen homolog (gleich) sind. Man in Form spricht deshalb von einem doppelten (diploiden) Chromosomensatz. Beim Menschen besteht der Chromosomensatz einer Körperzelle aus 2-mal 23 Chromosomen, da der Mensch pro Körperzelle einen Chromosomensatz von insgesamt 46 Chromosomen hat. In einer Körperzelle eines Menschen befinden sich demnach 23 Chromosomenpaare. Untersucht man dagegen Keimzellen (Geschlechtszellen), so stellt man fest, dass sie nur einen einfachen Chromosomensatz haben. Eine menschliche Eizelle oder eine menschliche Samenzelle hat nur 23 Chromosomen, die alle verschieden (unterschiedlich) sind, d. h., in den Geschlechtszellen findet man keine Chromosomenpaare. Man sagt, die Geschlechtszellen sind haploid (und nicht diploid wie die Zygote oder die Körperzellen). Den Vorgang, bei dem aus einer diploiden Körperzelle oder Ur-Geschlechtszelle vier haploide Keimzellen mit jeweils einfachem Chromosomensatz entstehen, nennt man mit dem Fachbegriff Meiose. 24 Lösungen 2. Alle vielzelligen Lebewesen (Organismen) sind aus einer einzigen befruchteten Eizelle (Fachbegriff: Zygote) durch Zellteilung/en hervorgegangen. Neue Zellen entstehen in einem Lebewesen ausschließlich durch Zellteilung. Auch wenn Wunden heilen, Knochenbrüche verheilen, Blutzellen gebildet werden usw., geschieht dies durch Zellteilungen. Nicht in allen Lebewesen lassen sich Zellteilungen gleich gut erkennen. Um Zellteilungen mikroskopisch gut zu untersuchen, eignen sich insbesondere die zarten Wurzelspitzen von Pflanzen wie beispielsweise die Küchenzwiebel. Hier finden nebeneinander gleichzeitig zahlreiche Zellteilungen statt. Verfolgt man eine sich teilende Zelle beispielsweise anhand von Zeitraffer-Filmaufnahmen, so beobachtet man vor der eigentlichen Zellteilung zunächst eine Kernteilung, die man mit dem biologischen Fachbegriff Mitose nennt. Durch diese besondere Form der Kernteilung, die Mitose, wird sichergestellt, dass die beiden Tochterzellen die gleiche Erbinformation wie die Mutterzelle haben: Hat die Mutterzelle im Zellkern 16 Chromosomen (wie die Küchenzwiebel), so haben die beiden Tochterzellen, die bei der Teilung der Mutterzelle entstehen, auch jeweils wieder 16 Chromosomen. Diese Art der Zellteilung nennt man auch erbgleiche Teilung, weil die beiden Tochterzellen die gleiche Erbinformation haben wie die Mutterzelle (Ausgangszelle). Den vollständigen Kreislauf einer Zellteilung nennt man Zellzyklus. Lösungen Schema der Meiose (Keimzellen oder Geschlechtszellenbildung): Diploide Urgeschlechtszelle 4 haploide Keimzellen Das Ergebnis der Meiose sind vier haploide Geschlechtszellen (Gameten), die alle die g gleiche Chromosomenzahl haben. Eine menschliche Geschlechtszelle hat also im Zellkern nur 23 Chromosomen. some Verschmelzen bei der Befruchtung zwei haploide Zellkerne von Eizelle und Samenzelle elle miteinander, mi so hat die n) Chromosomensatz; Chrom dabei entstehende Zygote (= befruchtete Eizelle) wieder einen diploiden (doppelten) beim Menschen sind dies 46 Chromosomen. Station 6: Kombination des Erbgutes bei der er Befruchtung chtung Lösungen 1. a) Antwort: Es gibt 2 / 4 / 6 / 8 / 10 / 12 / 14 / 16 / 18 / 20 20 / 40 / 80 Kom Kombinationsmöglichkeiten. Schema/Modell: 2n = 8 b) Antw Antwort: ort: Mathema Mathematische Formel 2n (n = Anzahl der Chromoso Chromosomen) men) 23 Kombinatio Das heiß heißt, es gibt beim Menschen nschen 2 = 8 388 608 Kombinationsmöglichkeiten. Erwin Graf: Genetik – Lernen an Stationen im Biologieunterricht © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth e Neukombination Neuk g hat den V 2. Die des Erbgutes bei der Befruchtu Befruchtung Vorteil, dass … immer wieder zufällige genetische Konstellationen onstellationen entstehen, en ntst die unterschiedlich gut an neue Lebensbedin8 imm gungen angepasst sind und die „besser angepassten“ eher überleben und sich fortpflanzen können. ser angepasste die Natur gerne spielt elt und nach n Belieben ben die Gene neu kombiniert. breite unter den d „Geschwistern“ wis recht groß ist und die Natur damit offen bleibt für sich ändern8 die Variationsbreite de Lebensbedingungen. sbedingungen. 25 1. Prokaryonten (Zellen ohne abgegrenzten Zellkern) Lösungen Eukaryonten (Zellen mit abgegrenztem Zellkern) × Mensch × Darmbakterium Escherichia coli × × Regenwurm Rose Schwefelbakterien der Tiefsee × Knöllchenbakterien zur Stickstofffixierung (Bildung von Nitrat aus Luftstickstoff) × × × Wurmfarn Grünalge × Typhusbakterium 2. Zellmembran Zellmemb and Zellwand Plasmid Mitochondrium rium Z e mem Zellmembran Zytoplasma Bakt Bakteriench chromosom (DNA) Vakuole Chloro Chloroplast plast Zellke Z Zellkernn Erwin Graf: Genetik – Lernen an Stationen im Biologieunterricht © Auer Verlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth Ribosomen Bakteriengeißel endop endoplasmatisches Retikulum RRibosomen some Memb ran Membrannstü einstülpung Zellwand Eukary Eukaryontische Zelle (Schema) Prokaryontische Zelle (Schema) 26 Lösungen Station 7: Prokaryonten und Eukaryonten – die zwei großen Gruppen von Lebewesen Bildnachweis S. 5 Gorilla © MEV46032 27 Impressum © 2016 Auer Verlag rlag AAP Lehrerfachverlage fachverlage GmbH Alle Rechte vorbehalten. hte vorbe halten. Das Werk als Ganzes sowie in seinen Teilen unterliegt dem deutschen Urheberrecht. Der Erwerber des Werkess ist berechtigt, das Werk als Ganzes oder in seinen Teilen für den eigenen Gebrauch berec und den Einsatz nsatz im Unterricht zu nutzen. Die Nutzung ist nur für den genannten Zweck gestattet, nicht jedoch für einen weiteren kommerziellen Gebrauch, für die Weiterleitung an Dritte oder für die Veröffentlichung im Internet oder in Intranets. Eine über den genannten Zweck hinausgehende Nutzung bedarf in jedem Fall der vorherigen schriftlichen Zustimmung des Verlages. Die AAP Lehrerfachverlage GmbH kann für die Inhalte externer Sites, die sie mittels eines Links oder sonstiger Hinweise erreichen, keine Verantwortung übernehmen. Ferner haftet die AAP Lehrerfachverlage GmbH nicht für direkte oder indirekte Schäden (inkl. entgangener Gewinne), die auf Informationen zurückgeführt werden können, die auf diesen externen Websites stehen. Autor: Erwin Graf Illustrationen: Karin Giegerich, Steffen Jähde, Hendrik Kranenberg, Frau Schüler, Inge Wittig Covergestaltung: Daniel Fischer – Grafikdesign München Umschlagfoto: ktsdesign/fotolia.com www.auer-verlag.de
