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Biologie · Klasse 9 und 10 · Kapitel

Andere ZahlenBasiswissenAlle Kapitel

Genetik und Vererbung

EntdeckenDie Frage zum Kapitel

Wer fand die Form der DNA heraus?

Schreib eine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Für die Lehrkraft: James Watson und Francis Crick beschrieben 1953 die Doppelhelix. Ein wichtiger Hinweis kam von einer Röntgenaufnahme, die Rosalind Franklin und Raymond Gosling gemacht hatten. Die Aufnahme zeigte die Spiralform. Quelle: Watson und Crick 1953, Nature 171; Franklin und Gosling 1953, Nature 171.

  • Entdecken Frage, Vorstellung, Bild
  • Merken kommt ins Heft
  • Beispiel vorgerechnet, Schritt für Schritt
  • Üben selbst rechnen
  • Achtung typischer Fehler
  • Weiterdenken zum Knobeln und Vernetzen

○ mit Starthilfe, ● für alle, ★ zum Weiterdenken. Du wählst mindestens eine ★-Aufgabe. Du rechnest ins Heft.

1Ich kann DNA, Gen, Chromosom und Allel unterscheiden und den Bau der DNA beschreiben.

EntdeckenFrage

Wer fand die Form der DNA heraus?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

James Watson und Francis Crick beschrieben 1953 die Doppelhelix. Ein wichtiger Hinweis kam von einer Röntgenaufnahme, die Rosalind Franklin und Raymond Gosling gemacht hatten. Die Aufnahme zeigte die Spiralform.

MerkenVon der DNA zum Chromosom

Die DNA ist ein langer Faden aus vier Bausteinen.

Ein Gen ist ein Abschnitt davon, Chromosomen bestehen aus DNA und Eiweißen. Allele sind Varianten desselben Gens.

BeispielDNA, Gen, Chromosom und Allel

Ein Mensch hat in einer Körperzelle zwei Allele für die Blutgruppe. Woher stammen sie? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Jedes Chromosomenpaar hat ein mütterliches und ein väterliches Chromosom.
  2. Auf beiden liegt das Gen.
  1. Jedes Chromosomenpaar hat ein mütterliches und ein väterliches Chromosom.
  2. Auf beiden liegt das Gen.
Ergebnis:
eines von der Mutter und eines vom Vater

AchtungGen und Chromosom gleichgesetzt

So nicht
Ein Gen ist ein Chromosom.
So richtig
Ein Chromosom enthält sehr viele Gene. Ein Gen ist ein Abschnitt der DNA mit dem Bauplan für ein Protein.

Die Ebenen sind verschachtelt: Base, Gen, DNA, Chromosom, Zelle. Ein Gen ist viel kleiner als ein Chromosom.

ÜbenJetzt du

  1. ○1
    Wie viele Chromosomen hat eine menschliche Körperzelle? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der doppelte Satz heißt 2n = 46.
    Lösung zeigen
    1. Der doppelte Satz heißt 2n = 46.
    2. Keimzellen haben nur 23.
    Ergebnis:
    46, also 23 Paare
  2. ●2
    Aus welchen Bausteinen besteht die DNA? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Basen paaren sich: A mit T, G mit C.
    2. Aminosäuren bauen Proteine auf, nicht die DNA.
    Ergebnis:
    aus vier Basen: Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin
  3. ★3
    Wozu wird die DNA in der Zelle aufgewickelt? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Zwei Meter in einem Kern von wenigen Mikrometern.
    2. Chromosomen entstehen durch Aufwickeln.
    Ergebnis:
    Sie passt so in den Zellkern und lässt sich bei der Zellteilung gut verteilen.

2Ich kann Mitose und Meiose unterscheiden und Chromosomenzahlen bestimmen.

EntdeckenFrage

Wie viele Chromosomen haben andere Lebewesen?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Der Mensch hat 46, der Schimpanse 48, der Hund 78, die Erbse 14 und die Fruchtfliege 8. Die Zahl sagt nichts über die Größe oder Klugheit eines Lebewesens.

MerkenMitose und Meiose

Die Mitose erzeugt erbgleiche Körperzellen mit 2n Chromosomen.

Die Meiose halbiert die Zahl: Es entstehen Keimzellen mit n Chromosomen.

BeispielMitose und Meiose

Welche Teilung bildet Spermien und Eizellen? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Keimzellen haben einen halben Satz.
  2. Das leistet die Meiose.
  1. Keimzellen haben einen halben Satz.
  2. Das leistet die Meiose.
Ergebnis:
die Meiose

AchtungMitose und Meiose verwechselt

So nicht
Bei der Mitose entstehen Keimzellen mit halbem Chromosomensatz.
So richtig
Die Mitose erzeugt erbgleiche Körperzellen mit vollem Satz. Die Meiose halbiert den Satz und bildet Keimzellen.

Mitose heißt Körperzellen, gleiche Chromosomenzahl. Meiose heißt Keimzellen, halbe Chromosomenzahl.

ÜbenJetzt du

  1. ○4
    Eine Zelle der Fruchtfliege hat 8 Chromosomen. Wie viele Chromatiden hat sie in der Metaphase der Mitose? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    In der Metaphase hat jedes Chromosom zwei Chromatiden.
    Lösung zeigen
    1. In der Metaphase hat jedes Chromosom zwei Chromatiden.
    2. 8 mal 2 sind 16.
    Ergebnis:
    16
  2. ●5
    Eine Körperzelle der Erbse hat 14 Chromosomen. Wie viele Chromosomen hat eine Pollenzelle? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Keimzellen haben den halben Satz.
    2. 14 geteilt durch 2 sind 7.
    Ergebnis:
    7
  3. ★6
    Krebsmittel hemmen oft die Zellteilung. Warum leiden dann auch Haarwurzeln und Schleimhäute? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Mittel wirken auf alle sich teilenden Zellen.
    2. Haarwurzeln und Schleimhäute teilen sich oft.
    Ergebnis:
    Auch diese Zellen teilen sich ständig durch Mitose.

3Ich kann Meiose und Befruchtung als Quellen genetischer Vielfalt erklären.

EntdeckenFrage

Wie viele verschiedene Kinder könnten zwei Eltern theoretisch bekommen?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Jede Person kann durch die Verteilung der Chromosomen etwa 8 Millionen verschiedene Keimzellen bilden, genau 2 hoch 23. Zwei Eltern ergeben 2 hoch 46, das sind mehr als 70 Billionen Kombinationen. Der Austausch von Stücken macht die Zahl noch größer.

MerkenNeukombination

Bei der Meiose werden Chromosomen zufällig verteilt und Stücke getauscht.

Bei der Befruchtung verschmelzen zwei Keimzellen. Jedes Kind ist genetisch einzigartig.

BeispielNeukombination und Befruchtung

Wie viele verschiedene Chromosomen-Kombinationen kann ein Mensch mit 23 Chromosomenpaaren allein durch die Verteilung bilden? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Jedes Paar hat zwei Möglichkeiten.
  2. 23 unabhängige Entscheidungen: 2 hoch 23.
  1. Jedes Paar hat zwei Möglichkeiten.
  2. 23 unabhängige Entscheidungen: 2 hoch 23.
Ergebnis:
2²³, also etwa 8,4 Millionen

AchtungAlle Keimzellen eines Menschen sind gleich

So nicht
Geschwister haben dieselben Erbanlagen, weil sie dieselben Eltern haben.
So richtig
Jede Keimzelle erhält eine andere Auswahl und Mischung der Chromosomen. Geschwister (außer eineiigen Zwillingen) sind genetisch verschieden.

Die Meiose verteilt die Chromosomen zufällig und tauscht Stücke aus. Keine zwei Keimzellen sind gleich.

ÜbenJetzt du

  1. ○7
    Wie ist das Geschlecht eines Kindes festgelegt, wenn ein Spermium mit Y-Chromosom die Eizelle befruchtet? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    XY ergibt männlich.
    Lösung zeigen
    1. XY ergibt männlich.
    2. Das Y kommt vom Vater.
    Ergebnis:
    Das Kind ist ein Junge (XY).
  2. ●8
    Wodurch unterscheiden sich eineiige Zwillinge von zweieiigen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Eineiige teilen eine Zygote.
    2. Zweieiige sind zwei getrennte Befruchtungen.
    Ergebnis:
    Eineiige entstehen aus einer befruchteten Eizelle und sind erbgleich, zweieiige aus zwei Eizellen und sind genetisch verschieden wie Geschwister.
  3. ★9
    Warum sind Spermienzellen eines Mannes alle verschieden, obwohl sie aus derselben Zelle in den Hoden hervorgehen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Die Meiose verteilt Chromosomen zufällig und tauscht Stücke aus.

4Ich kann die Mendelschen Regeln anwenden und Kreuzungen mit dem Kreuzungsquadrat berechnen.

EntdeckenFrage

Wie genau stimmten Mendels Zahlen?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Mendel zählte bei der Form der Erbsensamen 5474 runde und 1850 runzelige Samen. Das Verhältnis ist 2,96 zu 1, also sehr nahe an 3 zu 1. Er schloss daraus auf Erbfaktoren, die sich nicht mischen.

MerkenMendelsche Regeln

Dominante Allele setzen sich gegen rezessive durch.

Aus Aa mal Aa entstehen im Mittel 25 Prozent AA, 50 Prozent Aa und 25 Prozent aa, also 75 Prozent mit dem dominanten Merkmal.

BeispielKreuzungen nach Mendel berechnen

Bei Meerschweinchen zeigt sich schwarzes Fell dominant gegenüber braunes Fell. Es werden zwei Eltern mit den Genotypen aa und aa gekreuzt. Welcher Anteil der Nachkommen hat braunes Fell?
Schritt für Schritt
  1. Keimzellen von aa: a und a. Keimzellen von aa: a und a.
  2. Im Kreuzungsquadrat gibt es vier Felder, davon 4 mit aa.
  3. braunes Fell: 100 % der Nachkommen.
  1. Keimzellen von aa: a und a. Keimzellen von aa: a und a.
  2. Im Kreuzungsquadrat gibt es vier Felder, davon 4 mit aa.
  3. braunes Fell: 100 % der Nachkommen.
Ergebnis:
100 %

AchtungDominant als häufig oder besser gedacht

So nicht
Dominant heißt, dass das Merkmal häufiger oder stärker ist.
So richtig
Dominant heißt nur: Es zeigt sich im Phänotyp, wenn ein Allel vorhanden ist. Häufigkeit und Wert sagt das nicht.

Dominant ist eine Aussage über den Phänotyp bei Aa, nicht über Häufigkeit oder Güte.

ÜbenJetzt du

  1. ○10
    Bei Mais zeigt sich gelbe Körner dominant gegenüber weiße Körner. Es werden zwei Eltern mit den Genotypen Aa und Aa gekreuzt. Welcher Anteil der Nachkommen hat weiße Körner?
    So fängst du an:
    Keimzellen von Aa: A und a. Keimzellen von Aa: A und a.
    Lösung zeigen
    1. Keimzellen von Aa: A und a. Keimzellen von Aa: A und a.
    2. Im Kreuzungsquadrat gibt es vier Felder, davon 1 mit aa.
    3. weiße Körner: 25 % der Nachkommen.
    Ergebnis:
    25 %
  2. ●11
    Bei Fruchtfliegen zeigt sich normale Flügel dominant gegenüber Stummelflügel. Es werden zwei Eltern mit den Genotypen Aa und Aa gekreuzt. Welcher Anteil der Nachkommen hat Stummelflügel?
    Lösung zeigen
    1. Keimzellen von Aa: A und a. Keimzellen von Aa: A und a.
    2. Im Kreuzungsquadrat gibt es vier Felder, davon 1 mit aa.
    3. Stummelflügel: 25 % der Nachkommen.
    Ergebnis:
    25 %
  3. ★12
    Bei Erbsen zeigt sich runde Samen dominant gegenüber runzelige Samen. Zwei Pflanzen oder Tiere mit dem Genotyp Aa werden gekreuzt. Wie viele von 200 Nachkommen mit runzelige Samen sind im Mittel zu erwarten?
    Lösung zeigen
    1. Bei Aa mal Aa haben 25 Prozent der Nachkommen den Genotyp aa.
    2. 25 Prozent von 200 sind 50.
    3. Im Mittel sind 50 Nachkommen mit runzelige Samen zu erwarten.
    Ergebnis:
    50

5Ich kann intermediäre und kodominante Erbgänge sowie die Vererbung der Blutgruppen erklären.

EntdeckenFrage

Wer entdeckte, warum manche Bluttransfusionen tödlich enden?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Karl Landsteiner fand 1901 die Blutgruppen A, B und 0. Mischte er Blut verschiedener Personen, verklumpte es manchmal. Die Gruppe AB wurde 1902 ergänzt. Für diese Entdeckung bekam er 1930 den Nobelpreis.

MerkenNicht jeder Erbgang ist dominant-rezessiv

Intermediär heißt: Mischmerkmal, aber getrennte Allele.

Bei Kodominanz zeigen sich beide Allele, wie bei Blutgruppe AB.

BeispielIntermediär, kodominant und Blutgruppen

Rosa Wunderblumen werden untereinander gekreuzt. Welche Farben treten bei den Nachkommen auf? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. RW mal RW ergibt RR, RW, RW und WW.
  2. Die Allele haben sich nicht vermischt.
  1. RW mal RW ergibt RR, RW, RW und WW.
  2. Die Allele haben sich nicht vermischt.
Ergebnis:
rot, rosa und weiß im Verhältnis 1 : 2 : 1

AchtungSpaltungsverhältnis falsch bestimmt

So nicht
Aa mal Aa ergibt je zur Hälfte dominant und rezessiv.
So richtig
Aa mal Aa ergibt 25 Prozent AA, 50 Prozent Aa, 25 Prozent aa, also 75 Prozent dominant und 25 Prozent rezessiv.

Zeichne das Kreuzungsquadrat. Jede Zelle hat dieselbe Wahrscheinlichkeit. Zähle die Zellen nach Phänotyp.

ÜbenJetzt du

  1. ○13
    Welche Genotypen führen zur Blutgruppe A? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    A ist dominant über 0.
    Lösung zeigen
    1. A ist dominant über 0.
    2. Mit A0 zeigt sich A, aber 0 bleibt als Allel.
    Ergebnis:
    AA und A0
  2. ●14
    Wie oft tritt bei der Kreuzung Aa mal aa das rezessive Merkmal auf? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Aa liefert A und a.
    2. aa liefert nur a.
    3. Entstehen Aa und aa.
    Ergebnis:
    bei der Hälfte der Nachkommen
  3. ★15
    Was kennzeichnet einen intermediären Erbgang? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Rosa aus Rot und Weiß ist ein Beispiel.
    2. In der F2 treten alle drei Farben wieder auf.
    Ergebnis:
    Heterozygote zeigen ein Merkmal zwischen den Eltern, die Allele bleiben unverändert.

6Ich kann einen Stammbaum auswerten und den Erbgang bestimmen.

EntdeckenFrage

Wie viele Menschen in Deutschland tragen das Allel für Mukoviszidose, ohne selbst krank zu sein?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Etwa jeder 25. Mensch. Krank wird nur, wer von beiden Eltern das Allel erbt. Zwei Träger bekommen mit einer Wahrscheinlichkeit von 25 Prozent ein krankes Kind.

MerkenStammbäume lesen

Haben gesunde Eltern ein krankes Kind, ist die Krankheit rezessiv.

Bei rezessivem Erbgang sind die Eltern Träger, sie zeigen die Krankheit nicht, geben das Allel aber weiter.

BeispielStammbäume auswerten

Eltern sind gesund, ihre Tochter ist krank. Welche Aussage über den Erbgang stimmt? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Ein dominantes Allel würde sich zeigen.
  2. Beide Eltern geben ein rezessives Allel weiter.
  1. Ein dominantes Allel würde sich zeigen.
  2. Beide Eltern geben ein rezessives Allel weiter.
Ergebnis:
Er ist rezessiv, beide Eltern sind Träger.

AchtungErbgang aus dem Stammbaum falsch abgeleitet

So nicht
Zwei gesunde Eltern haben ein krankes Kind, also ist die Krankheit dominant.
So richtig
Bei einem dominanten Erbgang wäre ein Elternteil krank. Gesunde Eltern mit krankem Kind weisen auf einen rezessiven Erbgang.

Suche zuerst gesunde Eltern mit krankem Kind. Das zeigt sofort: rezessiv.

ÜbenJetzt du

  1. ○16
    Ein Elternteil mit einer dominanten Krankheit hat den Genotyp Aa. Der andere ist gesund (aa). Wie viele Kinder sind im Mittel krank? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Aa mal aa ergibt 50 Prozent Aa und 50 Prozent aa.
    Lösung zeigen
    1. Aa mal aa ergibt 50 Prozent Aa und 50 Prozent aa.
    2. Aa ist krank.
    Ergebnis:
    die Hälfte
  2. ●17
    Warum kann man mit einem Stammbaum einen Erbgang nicht immer eindeutig bestimmen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Wenige Personen geben wenig Information.
    2. Man prüft, welche Erbgänge ausgeschlossen sind.
    Ergebnis:
    Bei kleinen Familien passen oft mehrere Erbgänge zu den Beobachtungen.
  3. ★18
    Woran erkennt man im Stammbaum einen dominanten Erbgang? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Dominante Merkmale zeigen sich in jeder Generation.
    2. Sie werden nicht übersprungen.
    Ergebnis:
    Jedes erkrankte Kind hat mindestens einen erkrankten Elternteil.

7Ich kann den Weg vom Gen zum Merkmal beschreiben und Mutationen einordnen.

EntdeckenFrage

Wie kann ein einziger Buchstabe der DNA eine schwere Krankheit auslösen?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Bei der Sichelzellanämie ist eine einzige Base verändert. Dadurch sitzt eine falsche Aminosäure im Blutfarbstoff Hämoglobin. Die roten Blutzellen verformen sich zur Sichel und verstopfen kleine Gefäße.

MerkenVom Gen zum Protein

Ein Gen enthält den Bauplan für ein Protein.

Die Basenfolge wird abgelesen und in eine Aminosäurefolge übersetzt. Eine Mutation verändert die Basenfolge und kann das Protein verändern.

BeispielVom Gen zum Protein, Mutationen

Sind alle Mutationen schädlich? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Wirkung hängt vom Protein und von der Umwelt ab.
  2. Manche Mutationen sind der Anfang neuer Merkmale.
  1. Wirkung hängt vom Protein und von der Umwelt ab.
  2. Manche Mutationen sind der Anfang neuer Merkmale.
Ergebnis:
Nein, viele haben keine Folge, einige schaden, wenige nützen.

AchtungGene bestimmen alles

So nicht
Wer ein bestimmtes Allel hat, bekommt sicher die zugehörige Krankheit.
So richtig
Gene legen eine Veranlagung fest. Umwelt und Lebensweise wirken mit; bei vielen Krankheiten erhöhen Allele nur das Risiko.

Ein Gen ist ein Bauplan, kein Schicksal. Umwelt und Zufall entscheiden mit.

ÜbenJetzt du

  1. ○19
    Wodurch können Mutationen entstehen? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Mutationen sind zufällig.
    Lösung zeigen
    1. Mutationen sind zufällig.
    2. UV-Strahlung ist ein bekannter Auslöser.
    Ergebnis:
    durch Kopierfehler oder Strahlung und bestimmte Stoffe
  2. ●20
    Wie wirkt sich die Umwelt auf Gene aus? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Ernährung und Training verändern den Phänotyp.
    2. Die Gene bleiben gleich.
    Ergebnis:
    Sie beeinflusst, wie stark ein Merkmal ausgeprägt wird.
  3. ★21
    Eine Mutation löscht in einem Gen eine einzelne Base. Warum ist diese Mutation oft besonders schwerwiegend? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Code wird in Dreiergruppen gelesen.
    2. Eine fehlende Base verschiebt den Raster.
    3. Das nennt man Rasterschub.
    Ergebnis:
    Alle folgenden Tripletts verschieben sich, die Aminosäurefolge ändert sich ab dieser Stelle.

8Ich kann Chancen und Risiken von Gentests und Gentechnik nach Sachaussage und Werturteil bewerten.

EntdeckenFrage

Woher kommt das Insulin für Menschen mit Diabetes?

Was meinst du? Schreib deine Vermutung auf, bevor du weiterliest.

Auflösung

Seit 1982 wird Humaninsulin gentechnisch hergestellt. Das menschliche Gen wird in Bakterien oder Hefe eingebaut, und diese bilden das Hormon. Vorher musste man Insulin aus der Bauchspeicheldrüse von Schweinen und Rindern gewinnen.

MerkenGentechnik bewerten

Gentests zeigen Wahrscheinlichkeiten, keine sicheren Schicksale.

Ob man etwas tun darf, ist ein Werturteil. Es braucht Sachwissen und eine begründete Wertung.

BeispielGentechnik bewerten

Warum ist es sinnvoll, bei der Bewertung von Gentechnik Chancen und Risiken getrennt zu sammeln? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Eine Bewertung braucht Argumente beider Seiten.
  2. Die Gewichtung ist eine Wertung.
  1. Eine Bewertung braucht Argumente beider Seiten.
  2. Die Gewichtung ist eine Wertung.
Ergebnis:
So sieht man, was belegt ist, und kann begründet abwägen, was einem wichtiger ist.

AchtungGentechnik und Gentest falsch eingeschätzt

So nicht
Ein Gentest sagt sicher voraus, ob man erkrankt.
So richtig
Ein Gentest zeigt Allele und Wahrscheinlichkeiten. Bei den meisten Krankheiten ist das Ergebnis keine sichere Vorhersage.

Ein Test zeigt, welche Allele vorliegen. Was daraus für das Leben folgt, ist meist unsicher.

ÜbenJetzt du

  1. ○22
    Welche Aussage ist ein Werturteil? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Ein Werturteil sagt, was sein soll.
    Lösung zeigen
    1. Ein Werturteil sagt, was sein soll.
    2. Die anderen Sätze beschreiben, was ist.
    Ergebnis:
    Gentests sollten allen frei zugänglich sein.
  2. ●23
    Was bedeutet es, dass ein Gentest nur eine Wahrscheinlichkeit angibt? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Viele Krankheiten hängen von mehreren Genen und der Umwelt ab.
    2. Das Risiko wird nur verändert.
    Ergebnis:
    Das Ergebnis ist keine sichere Vorhersage der Erkrankung.
  3. ★24
    Wofür erhielten Charpentier und Doudna 2020 den Nobelpreis? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Genschere schneidet DNA an einer gewählten Stelle.
    2. Was man damit tun darf, ist eine gesellschaftliche Frage.
    Ergebnis:
    für die Entwicklung der Genschere CRISPR/Cas9, mit der sich Gene gezielt verändern lassen

Vermischte Übungen

Alles durcheinander – wie in der Arbeit. Überleg bei jeder Aufgabe zuerst: Welches Ziel ist das?

Üben

  1. ●25
    Wie nennt man das äußere Erscheinungsbild eines Merkmals? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der Phänotyp ist sichtbar oder messbar.
    2. Der Genotyp ist die Kombination der Allele.
    Ergebnis:
    Phänotyp
  2. ●26
    Wie viele Chromosomen hat eine menschliche Körperzelle nach der Meiose in jeder Keimzelle? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Meiose halbiert den Chromosomensatz.
    2. 46 geteilt durch 2 ergibt 23.
    Ergebnis:
    23
  3. ●27
    Bei Erbsen zeigt sich hohe Pflanzen dominant gegenüber Zwergpflanzen. Es werden zwei Eltern mit den Genotypen aa und aa gekreuzt. Welcher Anteil der Nachkommen hat Zwergpflanzen?
    Lösung zeigen
    1. Keimzellen von aa: a und a. Keimzellen von aa: a und a.
    2. Im Kreuzungsquadrat gibt es vier Felder, davon 4 mit aa.
    3. Zwergpflanzen: 100 % der Nachkommen.
    Ergebnis:
    100 %
  4. ●28
    Rotblühende Wunderblumen mit RR werden mit weißblühenden WW gekreuzt. Welche Farbe haben alle Nachkommen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Bei intermediärer Vererbung zeigen Heterozygote ein Mischmerkmal.
    2. Rosa Blüten haben RW.
    Ergebnis:
    rosa, weil der Erbgang intermediär ist
  5. ●29
    Wie wird im Stammbaum eine erkrankte Frau gezeichnet? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Kreise sind Frauen.
    2. Quadrate sind Männer.
    3. Ausgefüllt heißt erkrankt.
    Ergebnis:
    als ausgefüllter Kreis
  6. ●30
    Wie viele Basen kodieren eine Aminosäure? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der genetische Code arbeitet in Dreiergruppen.
    2. Jedes Triplett steht für eine Aminosäure.
    Ergebnis:
    drei, ein Basentriplett

Auf einen Blick

MerkenDas Wichtigste

Von der DNA zum Chromosom
Die DNA ist ein langer Faden aus vier Bausteinen.
Mitose und Meiose
Die Mitose erzeugt erbgleiche Körperzellen mit 2n Chromosomen.
Neukombination
Bei der Meiose werden Chromosomen zufällig verteilt und Stücke getauscht.
Mendelsche Regeln
Dominante Allele setzen sich gegen rezessive durch.
Nicht jeder Erbgang ist dominant-rezessiv
Intermediär heißt: Mischmerkmal, aber getrennte Allele.
Stammbäume lesen
Haben gesunde Eltern ein krankes Kind, ist die Krankheit rezessiv.
Vom Gen zum Protein
Ein Gen enthält den Bauplan für ein Protein.
Gentechnik bewerten
Gentests zeigen Wahrscheinlichkeiten, keine sicheren Schicksale.

AchtungGen und Allel verwechselt

So nicht
Aa ist ein Gen mit zwei Merkmalen.
So richtig
Aa sind zwei Allele desselben Gens. Allele sind Varianten, das Gen ist die Stelle auf dem Chromosom.

Gen heißt die Stelle, Allel die Variante. Von jedem Gen hat man zwei Allele, eines von jedem Elternteil.

AchtungChromosomen und Chromatiden falsch gezählt

So nicht
Nach der Verdopplung hat die Zelle 92 Chromosomen statt 46.
So richtig
Nach der Verdopplung hat jedes der 46 Chromosomen zwei Chromatiden. Gezählt wird am Centromer: 46.

Zähle die Chromosomen am Centromer. Zwei Chromatiden sind ein Chromosom mit verdoppelter DNA.

AchtungGeschlecht des Kindes der Mutter zugeschrieben

So nicht
Die Mutter bestimmt, ob es ein Junge oder Mädchen wird.
So richtig
Alle Eizellen tragen ein X-Chromosom. Das Spermium trägt X oder Y und bestimmt das Geschlecht.

Die Eizelle hat immer X. Ob X oder Y von der Spermienzelle kommt, entscheidet über das Geschlecht.

AchtungErbanlagen mischen sich wie Farben

So nicht
Rot und Weiß vermischen sich bei den Eltern zu Rosa und sind danach nicht mehr trennbar.
So richtig
Bei intermediärer Vererbung entsteht ein Mischmerkmal, aber die Allele bleiben unverändert. In der nächsten Generation treten Rot, Rosa und Weiß wieder auf.

Die Allele mischen sich nicht. Sie werden weitergegeben und zeigen sich in neuen Kombinationen.

AchtungVererbung der Blutgruppen falsch bestimmt

So nicht
Eltern mit A und B bekommen nur Kinder mit AB.
So richtig
A und B sind kodominant, 0 ist rezessiv. Eltern mit Genotyp A0 und B0 können Kinder mit A, B, AB und 0 haben.

Schreibe die Genotypen der Eltern auf. A und B sind dominant über 0 und kodominant zueinander.

AchtungTräger als krank gedacht

So nicht
Wer ein rezessives Krankheitsallel hat, ist krank.
So richtig
Träger haben ein Krankheitsallel, aber auch ein gesundes. Sie sind gesund und geben das Allel mit 50 Prozent Wahrscheinlichkeit weiter.

Träger sind gesund und haben ein Allel von jeder Sorte. Krank sind nur Personen mit zwei Krankheitsallelen.

AchtungMutationen falsch eingeordnet

So nicht
Mutationen sind immer schädlich und entstehen, weil das Lebewesen sie braucht.
So richtig
Mutationen entstehen zufällig. Die meisten sind ohne Folge, einige schaden, wenige nützen.

Mutationen sind zufällige Veränderungen der DNA. Ob sie schaden, nützen oder nichts bewirken, hängt von der Umwelt ab.

AchtungWerturteil als Sachaussage behandelt

So nicht
Man darf Embryonen testen, das ist einfach wissenschaftlich richtig.
So richtig
Was technisch geht, ist eine Sachaussage. Ob man es tun soll, ist ein Werturteil und braucht Gründe.

Trenne: Was ist möglich und belegt (Sache)? Was soll geschehen (Wert)? Beides gehört in eine Bewertung.

Kannst du das?

Je Ziel eine Aufgabe. Rechne sie ins Heft, dann kreuz ehrlich an. Keine Punkte, keine Note – der Test ist für dich.

ÜbenSelbsttest

  1. Ich kann DNA, Gen, Chromosom und Allel unterscheiden und den Bau der DNA beschreiben.

    31
    Welche Base paart sich in der DNA mit Adenin? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Thymin

  2. Ich kann Mitose und Meiose unterscheiden und Chromosomenzahlen bestimmen.

    32
    Wie viele Chromosomen hat eine menschliche Körperzelle nach der Meiose in jeder Keimzelle? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    23

  3. Ich kann Meiose und Befruchtung als Quellen genetischer Vielfalt erklären.

    33
    Was ist die Aufgabe der Befruchtung für die Chromosomenzahl? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Sie stellt den vollen Satz von 46 Chromosomen wieder her.

  4. Ich kann die Mendelschen Regeln anwenden und Kreuzungen mit dem Kreuzungsquadrat berechnen.

    34
    Bei Erbsen zeigt sich hohe Pflanzen dominant gegenüber Zwergpflanzen. Es werden zwei Eltern mit den Genotypen Aa und aa gekreuzt. Welcher Anteil der Nachkommen hat hohe Pflanzen?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    50 %

  5. Ich kann intermediäre und kodominante Erbgänge sowie die Vererbung der Blutgruppen erklären.

    35
    Welche Blutgruppen können Kinder haben, wenn ein Elternteil A0 und das andere B0 ist? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    A, B, AB und 0

  6. Ich kann einen Stammbaum auswerten und den Erbgang bestimmen.

    36
    Wer ist eine Trägerin einer rezessiven Krankheit? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    eine gesunde Frau mit einem gesunden und einem Krankheitsallel

  7. Ich kann den Weg vom Gen zum Merkmal beschreiben und Mutationen einordnen.

    37
    Wie wirkt sich die Umwelt auf Gene aus? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Sie beeinflusst, wie stark ein Merkmal ausgeprägt wird.

  8. Ich kann Chancen und Risiken von Gentests und Gentechnik nach Sachaussage und Werturteil bewerten.

    38
    Was tut ein Gentechniker, wenn er ein Insulin-Gen in Bakterien einbaut? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Die Bakterien stellen dann menschliches Insulin her.

Bei „unsicher“ oder „noch nicht“: Lies den Abschnitt zum Ziel noch einmal und rechne seine drei Aufgaben.

Die Frage vom Anfang

EntdeckenRückschau

Wer fand die Form der DNA heraus?

Lies deine Vermutung vom Anfang. Kannst du die Frage jetzt mit dem Kapitel beantworten?

Auflösung

James Watson und Francis Crick beschrieben 1953 die Doppelhelix. Ein wichtiger Hinweis kam von einer Röntgenaufnahme, die Rosalind Franklin und Raymond Gosling gemacht hatten. Die Aufnahme zeigte die Spiralform.

Wörter

Prozentsatz
wie viel Prozent es sind
Prozentwert
der Teil, um den es geht
Wahrscheinlichkeit
wie sicher etwas passiert

Lösungen

  1. 46, also 23 Paare
  2. aus vier Basen: Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin
  3. Sie passt so in den Zellkern und lässt sich bei der Zellteilung gut verteilen.
  4. 16
  5. 7
  6. Auch diese Zellen teilen sich ständig durch Mitose.
  7. Das Kind ist ein Junge (XY).
  8. Eineiige entstehen aus einer befruchteten Eizelle und sind erbgleich, zweieiige aus zwei Eizellen und sind genetisch verschieden wie Geschwister.
  9. Die Meiose verteilt Chromosomen zufällig und tauscht Stücke aus.
  10. 25 %
  11. 25 %
  12. 50
  13. AA und A0
  14. bei der Hälfte der Nachkommen
  15. Heterozygote zeigen ein Merkmal zwischen den Eltern, die Allele bleiben unverändert.
  16. die Hälfte
  17. Bei kleinen Familien passen oft mehrere Erbgänge zu den Beobachtungen.
  18. Jedes erkrankte Kind hat mindestens einen erkrankten Elternteil.
  19. durch Kopierfehler oder Strahlung und bestimmte Stoffe
  20. Sie beeinflusst, wie stark ein Merkmal ausgeprägt wird.
  21. Alle folgenden Tripletts verschieben sich, die Aminosäurefolge ändert sich ab dieser Stelle.
  22. Gentests sollten allen frei zugänglich sein.
  23. Das Ergebnis ist keine sichere Vorhersage der Erkrankung.
  24. für die Entwicklung der Genschere CRISPR/Cas9, mit der sich Gene gezielt verändern lassen
  25. Phänotyp
  26. 23
  27. 100 %
  28. rosa, weil der Erbgang intermediär ist
  29. als ausgefüllter Kreis
  30. drei, ein Basentriplett
  31. Thymin
  32. 23
  33. Sie stellt den vollen Satz von 46 Chromosomen wieder her.
  34. 50 %
  35. A, B, AB und 0
  36. eine gesunde Frau mit einem gesunden und einem Krankheitsallel
  37. Sie beeinflusst, wie stark ein Merkmal ausgeprägt wird.
  38. Die Bakterien stellen dann menschliches Insulin her.