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Experiment mit der einzelligen Schirmalge Acetabularia
Versuchsaufbau:
2 verschiedene Acetabularia werden genommen und von beiden der Fuß (mit Zellkern) und der Schirm abgetrennt.
Der Fuß der Art A wird nun an den Stängel der Art B angefügt. Nun wächst daraus der Schirm der Art A, da der Zellkern die Informationen steuert.
à Informationsträger ist der Zellkern
à Der Zellkern steuert die Abläufe innerhalb der Zelle
Schirm
Stängel
Fuß
Art A Art B
èDie Weitergabe von Informationen über ein Lebewesen nennt man
Vererbung.
è Der Zellkern einer Zelle ist der Speicher der Erbinformationen
Das Innere eines Zellkerns erscheint unter dem Mikroskop wie ein langer verkneulter Faden. Dieser Knäuel wird als Chromatin bezeichnet.
Man fand heraus, dass das Chromatin aus einzelnen Chromatinfäden besteht.
Teilt sich eine Zelle, kommt Ordnung in das scheinbare Chaos. Die Chromatinfäden ziehen sich zusammen, verdichten sich und nehmen eine bestimmte Form an. Nur jetzt sind die einzelnen Chromatinfäden unter dem Mikroskop als Chromosomen zu erkennen.
Aufbau eines Chromosoms:
1 Chromosom = 2 Chromatiden = 4 Chromosomenarme
Der Mensch hat 46 Chromosomen in jeder Körperzelle.
Informationen zu Chromosomen:
Den nach Größe, Gestallt und Bändermuster geordneten Chromosomensatz nennt man Karyogramm.
2 Chromosomen entsprechen sich immer völlig, sie sind homolog.
Jede Körperzelle verfügt über einen doppelten Chromosomensatz à die Körperzellen sind diploid.
Karyogramm:
Mitose (Kernteilung):
Das Chromatingerüst und das Kernkörperchen sind sichtbar.
Zur Vereinfachung wird in den folgenden Bildern nur 1 Chromosom dargestellt!
Beim Menschen sind es 23 homologe Chromosomenpaare also 46 Chromosomen!
Die Chromatinfäden ziehen sich zusammen und werden sichtbar.
à Die Chromosomen
Die Chromosomen bestehen aus 2 Chromatiden ("Original + Kopie")
Die Kernmembran und die Kernkörperchen verschwinden.
Der Spindelapparat entsteht.
Die Chromosomen ordnen sich an der Äquatorialplatte an.
Die Spindelfasern setzten an den Centromeren an.
Der Spindelfasern verkürzen sich.
Die Chromatiden eines jeden Chromosoms wandern zu den entgegen gesetzten Zellpolen.
Eine neue Zellwand bildet sich.
Jede Tochterzelle bildet eine neue Kernhülle und ein neues Kernkörperchen.
Die Spindelfasern haben sich aufgelöst.
Die Chromosomen werden wieder zu Chromatinfäden.
Die 1-Chromatid-Chromosomen verdoppeln sich und werden somit wieder zu 2-Chromatid-Chromosomen.
Jetzt kann die Mitose von neuem beginnen.
Meiose:
Zur Vereinfachung werden in den folgenden Bildern nur 2 Chromosomen dargestellt!
Die Chromatinfäden ziehen sich zusammen und werden als Chromosomen sichtbar.
àDie Chromosomen bestehen aus 2 Chromatiden ("Original + Kopie")
Die homologen Chromosomen paaren sich.
Die Chromosomenpaare ordnen sich an der Äquatorialplatte (Zellmitte) an.
Die Kernmembran und die Kernkörperchen verschwinden.
Der Spindelapparat entsteht.
Die homologen Chromosomen werden durch den Spindelapparat getrennt (Reduktion).
Eine neue Zellwand bildet sich.
Jede haploide Tochterzelle bildet eine neue Kernhülle und ein neues Kernkörperchen.
Die Spindelfasern haben sich aufgelöst.
à 2 haploide Keimzellen
Die Kernmembran und die Kernkörperchen der haploiden Keimzellen verschwinden.
Der Spindelapparat entsteht.
Die Chromosomen ordnen sich in der Zellmitte (Äquatorialplatte) an.
Der Spindelapparat setzt an der Centromeren an.
Die Spindelfasern verkürzen sich.
Die Chromatiden werden getrennt.
Eine neue Zellwand bildet sich.
Jede haploide Tochterzelle bildet eine neue Kernhülle und ein neues Kernkörperchen.
Die Spindelfasern haben sich aufgelöst.
Die Chromosomen werden wieder zu Chromatinfäden.
Die 1-Chromatid-Chromosomen verdoppeln sich und werden somit wieder zu 2-Chromatid-Chromosomen.
Es sind 4 haploide Keimzellen entstanden.
àJede haploide Keimzelle hat 23 Chromosomen.
àJetzt kann die Meiose von neuem beginnen.
Beim Menschen bestehen die Anzahl der Kombinationsmöglichkeiten von Väterlichen und Mütterlichen Chromosomen bei 2²³ = 8.388.608 ~ über 8Mio Möglichkeiten.
Aufgabe der Meiose:
- Bei der Meiose bilden sich Keimzellen (Spermien und Eizellen) die einen haploiden Chromosomensatz haben.
- Umordnung des Erbgutes nach dem Zufallsprinzip.
DNS= DAN
à Desoxyribonucleinsäure
à Desoxyribonucleinacid
Die DNA ist ein langes, zweisträngiges Molekül. Es ist mit einer Strickleiter vergleichbar. Die beiden "Seile" zeigen einen regelmäßigen Wechsel zwischen einem Molekül Phosphorsäure und einem Zuckermolekül (Desoxyribose). Vier weitere Bausteine nämlich Adenin, Thymin, Cytosin und Guanin bilden jeweils paarweise eine "Sprosse" der Leiter. Diese Moleküle werden wegen ihrer chemischen Eigenschaften auch als Basen bezeichnet. dabei stehen sich immer Adenin und Thymin bzw. Cytosin und Guanin als Basenpaare gegenüber. Da beide Stränge gleichmäßig miteinander verdreht sind, ergibt sich eine "Doppelschraube", die Doppelhelix.
Mit der Enträtselung des DNA-Aufbaus war auch eine Antwort auf die Frage gefunden, wie die "Merkmale" der Lebewesen auf den Chromosomen angeordnet sind. Die Abschnitte, die für die Ausbildung eines Merkmals verantwortlich sind, bezeichnet man als Gen.
Sie bestehen aus einer bestimmten Reihenfolge von Basen. Ihre Zahl schätzt man beim Menschen auf einige zehntausend. Sie liegen hintereinander auf den 46 Chromosomen.
Nukleotiden sind immer eine 3erbaustein
Grundstoffe der DNA:
Desoxyribose (Zucker) - Z
Phosphorsäure - P
Die 4 Basen
Thymin - T
Adenin - A
Guanin - G
Cytosin - C
Mendel und seine Versuche:
Versuchspflanze : Gartenerbse
Grund: Verschiedene Erbsensorten zeigen Merkmale die über Generationen hinweg unverändert blieben àErbsen sind reinerbig.
(Erbsen sind reinerbig, da sie sich selbst bestäuben)
Vorgehensweise: Mendel bestäubte gelbe Erbsen mit den Pollen von grünen Erbsen und umgekehrt. (Das heißt er verhindert die Selbstbestäubung)
Elterngeneration P: x
GG gg
m
w
g
g
G
Gg
Gg
G
Gg
Gg
Tochtergeneration F1:
Gg Gg
m
w
G
g
G
GG
Gg
g
Gg
gg
1. mendelsche Regel: Kreuzt man zwei Individuen einer Art, die sich in einem Merkmal reinerbig unterscheiden, so sind die Nachkommen in der F1-Generation in Bezug auf dieses Merkmal untereinander gleich.
Das gilt auch bei reziproker Kreuzung (Uniformitäts- und Reziprozitätsregel).
2. mendelsche Regel: Kreuzt man die Mischlinge der F1-Generation untereinander, so treten in der F2-Generation auch die Merkmale der Eltern (P) in einem festen Zahlenverhältnis wieder auf. Beim dominant-rezessiven Erbgang erfolgt die Aufspaltung im Verhältnis 3:1 (Spaltungsregel).
Mendel unterschied als erster Wissenschaftler zwischen beobachtbaren Merkmalen und den zugrunde liegenden Erbfaktoren, den Genen.
Gen = Erbinformation für ein Merkmal
beobachtbares Merkmal = Phänotyp z.B. gelbe Farbe
GG
Gg
Erbfaktor = Genotyp z.B.
Er zog folgenden Schluss aus seinem Versuch: Erbanlagen vermischen sich nicht! Jedem Merkmal z.B. die Erbsenfrabe liegen 2 Erbanlagen zugrunde (Vater + Mutter). (Allelen ~ Funktionsformen eines Gens)
Nur eine Erbanlage prägt sich nach außen sichtbar aus.
Die nach außen sichtbare Erbanlage wird als dominant bezeichnet
Die überdeckte Erbanlage wird als rezessiv bezeichnet.
GG
reinerbig à Genotyp = GG
Phänotyp = gelb
Gg
mischerbig à Genotyp = Gg
Phänotyp = gelb
g = grün = rezessiv
G = gelb = dominant
3. mendelsche Regel: Kreuzt man zwei Lebewesen einer Art, die sich in mehr als einem Merkmal reinerbig unterscheiden, so werden die einzelnen Gene bei der Keimzellenbildung der Nachkommen unabhängig voneinander verteilt. Sie können bei der Befruchtung in neuen Kombinationen zusammentreten (unabhängigkeits- Neukombinationsregel).
Die Geschlechtschromosomen:
w m
xx xy
w m
x
y
x
xx
xy
x
xx
xy
Die Frau kann nur Eizellen mit x-Chromosomen bilden. Beim Mann gibt es zwei verschiedene Möglichkeiten: x- und y-Chromosom.
à Das Geschlecht eines Kindes wird durch die Spermienzelle bestimmt.
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