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WebQuest; Father of Genetics - Einprägen
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Grundbegriffe
Eltern vererben ihren Nachkommen die Erbanlagen (Gene), welche die Ausbildung der Merkmale (Phäne) bestimmen. Bei vielen
Merkmalen wird die Merkmalsform von der Umwelt beeinflusst.
Allele sind Varianten eines Gens, die zu unterschiedlichen Formen eines Merkmals führen.
Zytologische Grundlagen der Vererbung
Jede Zelle enthält das ganze Erbgut. Es liegt im Zellkern in Form feiner Chromatinfasern aus DNA (Desoxyribonukleinsäure) und
Eiweissen vor. Die langen Moleküle der DNA sind Ketten aus vier Sorten von Nucleotiden. Die genetische Information ist in der
Abfolge der vier verschiedenen Bausteine gespeichert. Ein Gen ist ein Abschnitt der DNA.
Die Chromatinfasern werden in der Interphase verdoppelt und zu Beginn der Mitose zu Chromatiden spiralisiert. Durch die
Spiralisierung der verdoppelten Chromatinfasern entstehen zwei identische Schwesterchromatiden, die am Centromer zu einem
Chromosom verbunden sind. Jedes Chromosom hat eine charakteristische Grösse und Gestalt und trägt bestimmte Gene.
Zellen mit einfachem Chromosomensatz nennt man haploid. Diploide Zellen besitzen einen doppelten Chromosomensatz: Je zwei
Chromosomen sind homolog. Sie sehen gleich aus und tragen die Gene für die gleichen Merkmale. Bei den meisten Lebewesen sin d
die Keimzellen haploid. Bei ihrer Bildung aus diploiden Zellen findet eine Meiose statt. Durch die Verschmelzung von zwei
Gameten entsteht eine diploide Zygote, aus der durch Mitosen die diploiden Zellen des Lebewesens entstehen. Von den homologen
Chromosomen jedes Paares ist also eines mütterlicher und eines väterlicher Herkunft.
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Mitose, Meiose und Rekombination
Die Meiose oder Reduktionsteilung teilt einen diploiden Kern in zwei Teilungsschritten in vier haploide, die sich im Erbgut
unterscheiden:

Prophase I:
1. Spiralisierung der Chromatinfasern
2. Auflösung der Kernhülle
3. Bildung des Spindelapparats
4. Paarung der homologen Chromosomen - Crossing-over.

Metaphase I:
Chromosomen werden in die Äquatorialebene gezogen.

Anaphase I:
Ein Chromosom von jedem Paar wandert zu einem Pol. Mütterliche und väterliche Chromosomen werden zufällig
verteilt. Der Chromosomensatz wird halbiert.

Telophase I:
Chromosomen entspiralisieren sich teilweise, Cytoplasma wird geteilt.

Prophase II:
Chromatinfasern spiralisieren sich wieder, Spindelapparat entsteht.

Metaphase II:
Chromosomen werden in die Äquatorialebene gezogen.

Anaphase II:
Schwesterchromatiden werden getrennt.

Telophase II:
Kernhülle entsteht, Chromatiden entspiralisieren sich zu Chromatinfasern.
Die erste Teilung der Meiose halbiert den Chromosomensatz, indem die homologen Chromosomen getrennt werden. In der zweiten
Teilung werden die Schwesterchromatiden getrennt wie in der Mitose. Diese sind aber als Folge des Crossing-overs nicht
identisch.
Die Rekombination geschieht interchromosomal durch die zufällige Verteilung mütterlicher und väterlicher Chromosomen in der
Anaphase I und innerchromosomal durch Rekombination der Gene beim Crossing-over in der Prophase I.
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Fortpflanzung
Fortpflanzung ist die Bildung von artgleichen Nachkommen.
Bei der ungeschlechtlichen oder vegetativen Fortpflanzung entstehen die Nachkommen aus Körperzellen eines Lebewesens. Das Erbgut
der Nachkommen ist identisch mit dem Erbgut des Elters. Ziel der vegetativen Fortpflanzung ist die Vermehrung.
Bei der geschlechtlichen oder sexuellen Fortpflanzung entwickelt sich der Nachkomme aus einer Zygote, die durch das Verschmelzen
von zwei haploiden Gameten (meist einer Eizelle und eines Spermiums) entsteht. Der Nachkomme erhält in der Regel Erbgut von zwei
verschiedenen Eltern und besitzt eine neue Kombination von Genen beider Eltern. Das primäre Ziel ist die Bildung von Lebewesen
mit neuen Merkmalskombinationen.
Bei der geschlechtlichen Fortpflanzung der Blütenpflanzen wird der männliche Gamet im Pollenkorn auf die Narbe übertragen
(Bestäubung). Vom Pollenkorn wachst ein Schlauch mit zwei Pollenkernen durch den Griffel zur Samenanlage. Ein haploider
Pollenkern verschmilzt mit dem haploiden Kern der Eizelle, einer mit dem Embryosackkern. Aus der befruchteten Eizelle entsteht
der Embryo, der sich zur Tochterpflanze entwickeln kann. Aus dem befruchteten Embryosackkern entsteht das Nährgewebe des Samens,
das den Embryo versorgt. Die ganze Samenanlage wird zum Samen, der Fruchtknoten zur Frucht. Samenschale und Frucht dienen dem
Schutz und der Verbreitung des Embryos.
Geschlechtsbestimmung
Die Differenzierung des Geschlechts wird durch Gene gesteuert. Sie kann schon nach der Befruchtung genetisch festgelegt sein
oder bei der Entwicklung durch Umwelteinflüsse ausgelöst werden.
Bei allen Säugetieren inkl. Mensch wird das Geschlecht durch die beiden Geschlechtschromosomen (Gonosomen) bestimmt. Frauen
besitzen zwei X-Chromosomen, Männer ein X und ein Y-Chromosom. Eizellen enthalten immer ein X-Chromosom. Von den Spermien haben
je 50 % ein X- bzw. ein Y-Chromosom. Wird die Eizelle durch ein X-Spermium befruchtet, entsteht ein Mädchen, bei Befruchtung
durch ein Y-Spermium ein Knabe.
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