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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

Wie nennt man das äußere Erscheinungsbild eines Merkmals? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Der Phänotyp ist sichtbar oder messbar.
  2. Der Genotyp ist die Kombination der Allele.
  1. Der Phänotyp ist sichtbar oder messbar.
  2. Der Genotyp ist die Kombination der Allele.
Ergebnis:
Phänotyp

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
    Was ist ein Gen? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Ein Gen ist ein Stück DNA.
    Lösung zeigen
    1. Ein Gen ist ein Stück DNA.
    2. Es enthält die Bauanleitung für ein Protein.
    Ergebnis:
    ein Abschnitt der DNA mit dem Bauplan für ein Protein
  2. ●2
    Wie verhält sich ein Gen zu einem Chromosom? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Ein Chromosom ist groß, ein Gen ein kleiner Abschnitt.
    2. Der Mensch hat etwa 20.000 Gene.
    Ergebnis:
    Ein Chromosom enthält sehr viele Gene hintereinander.
  3. ★3
    Zwei Personen haben beide die Allele A und a. Warum können sie trotzdem unterschiedliche Merkmale zeigen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Gleicher Genotyp heißt nicht immer gleicher Phänotyp.
    2. Umwelt und andere Gene wirken mit.
    Ergebnis:
    Der Phänotyp hängt von der Dominanz der Allele ab und kann von der Umwelt beeinflusst werden.

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

Eine menschliche Körperzelle hat 46 Chromosomen. Wie viele hat jede Tochterzelle nach der Mitose? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Die Mitose erhält den Satz.
  2. Beide Tochterzellen haben 46.
  1. Die Mitose erhält den Satz.
  2. Beide Tochterzellen haben 46.
Ergebnis:
46

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
    Wie viele Chromosomen hat eine menschliche Körperzelle nach der Meiose in jeder Keimzelle? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Die Meiose halbiert den Chromosomensatz.
    Lösung zeigen
    1. Die Meiose halbiert den Chromosomensatz.
    2. 46 geteilt durch 2 ergibt 23.
    Ergebnis:
    23
  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
    Bei der Anaphase der Mitose werden die Chromatiden getrennt. Wie viele Chromosomen enthält die ganze Zelle dann kurzzeitig? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Vor der Trennung: 46 Chromosomen mit je 2 Chromatiden.
    2. Nach der Trennung: 92 Chromosomen mit je 1 Chromatide.
    Ergebnis:
    92, weil jede Chromatide ein eigenes Chromosom ist

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

Was geschieht bei der Befruchtung? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Jede Keimzelle bringt n Chromosomen mit.
  2. n plus n ergibt 2n.
  1. Jede Keimzelle bringt n Chromosomen mit.
  2. n plus n ergibt 2n.
Ergebnis:
Eizelle und Spermium verschmelzen, die Zygote hat wieder den vollen Satz.

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 viele verschiedene Keimzellen kann ein Mensch allein durch die Verteilung der Chromosomen bilden? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Für jedes der 23 Paare gibt es zwei Möglichkeiten.
    Lösung zeigen
    1. Für jedes der 23 Paare gibt es zwei Möglichkeiten.
    2. 2 hoch 23 sind über 8 Millionen.
    Ergebnis:
    mehr als 8 Millionen
  2. ●8
    Warum sind Geschwister, die nicht eineiige Zwillinge sind, genetisch verschieden? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Zufallsverteilung und Austausch erzeugen Vielfalt.
    2. Jede Befruchtung kombiniert zwei einzigartige Keimzellen.
    Ergebnis:
    Bei der Meiose werden die Chromosomen zufällig verteilt und Stücke getauscht, jede Keimzelle ist anders.
  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 0 mit aa.
  3. braunes Fell: 0 % der Nachkommen.
  1. Keimzellen von AA: A und A. Keimzellen von aa: a und a.
  2. Im Kreuzungsquadrat gibt es vier Felder, davon 0 mit aa.
  3. braunes Fell: 0 % der Nachkommen.
Ergebnis:
0 %

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 Erbsen zeigt sich runde Samen dominant gegenüber runzelige Samen. Es werden zwei Eltern mit den Genotypen aa und aa gekreuzt. Welcher Anteil der Nachkommen hat runzelige Samen?
    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 4 mit aa.
    3. runzelige Samen: 100 % der Nachkommen.
    Ergebnis:
    100 %
  2. ●11
    Bei Erbsen zeigt sich gelbe Samen dominant gegenüber grüne Samen. Es werden zwei Eltern mit den Genotypen Aa und aa gekreuzt. Welcher Anteil der Nachkommen hat grüne Samen?
    Lösung zeigen
    1. Keimzellen von Aa: A und a. Keimzellen von aa: a und a.
    2. Im Kreuzungsquadrat gibt es vier Felder, davon 2 mit aa.
    3. grüne Samen: 50 % der Nachkommen.
    Ergebnis:
    50 %
  3. ★12
    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 gelbe Körner?
    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. gelbe Körner: 75 % der Nachkommen.
    Ergebnis:
    75 %

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

Zwei Heterozygote (Aa) mit dominantem A werden gekreuzt. Wie viele Nachkommen zeigen im Mittel das dominante Merkmal? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Das Kreuzungsquadrat hat vier Felder.
  2. AA, Aa und Aa zeigen A.
  1. Das Kreuzungsquadrat hat vier Felder.
  2. AA, Aa und Aa zeigen A.
Ergebnis:
75 Prozent

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 Blutgruppen können Kinder haben, wenn beide Eltern Blutgruppe 0 haben? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    0 ist rezessiv.
    Lösung zeigen
    1. 0 ist rezessiv.
    2. Beide Eltern geben nur 0 weiter.
    Ergebnis:
    nur 0
  2. ●14
    Rosa Wunderblumen werden untereinander gekreuzt. Welche Farben treten bei den Nachkommen auf? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    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
  3. ★15
    Warum beweist die Blutgruppe allein keine Vaterschaft? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Blutgruppen sind häufig.
    2. Sie können eine Vaterschaft nur ausschließen.
    Ergebnis:
    Mehrere Männer können dieselbe Blutgruppe haben und dieselben Allele weitergeben.

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

Ein Stammbaum zeigt: Jede erkrankte Person hat mindestens ein erkranktes Elternteil. Welcher Erbgang ist wahrscheinlich? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Dominante Krankheiten springen keine Generation.
  2. Ein Elternteil muss das Allel tragen und krank sein.
  1. Dominante Krankheiten springen keine Generation.
  2. Ein Elternteil muss das Allel tragen und krank sein.
Ergebnis:
dominant

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
    Wie wahrscheinlich ist es, dass ein Kind zweier Träger weder krank noch Träger ist? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Aa mal Aa: 25 Prozent AA.
    2. AA ist gesund und trägt das Allel nicht.
    Ergebnis:
    25 Prozent

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

Bei der Sichelzellanämie ist eine Base im Gen für das Hämoglobin verändert. Was folgt? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Aus Glutaminsäure wird Valin.
  2. Das Protein faltet sich anders.
  3. Die Zellen werden sichelförmig.
  1. Aus Glutaminsäure wird Valin.
  2. Das Protein faltet sich anders.
  3. Die Zellen werden sichelförmig.
Ergebnis:
Eine Aminosäure ändert sich, das Hämoglobin verformt die roten Blutzellen.

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
    Was legt die Basenfolge eines Gens fest? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Drei Basen codieren eine Aminosäure.
    Lösung zeigen
    1. Drei Basen codieren eine Aminosäure.
    2. Die Folge der Aminosäuren ergibt das Protein.
    Ergebnis:
    die Reihenfolge der Aminosäuren im Protein
  2. ●20
    Sind alle Mutationen schädlich? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    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.
  3. ★21
    Warum nennt man den genetischen Code universell? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das erlaubt Gentechnik über Artgrenzen.
    2. Es ist auch ein Beleg für gemeinsame Abstammung.
    Ergebnis:
    Fast alle Lebewesen übersetzen dieselben Basentripletts in dieselben Aminosäuren.

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

Wieso sind Fragen wie „Soll man Embryonen auf Erbkrankheiten testen?“ nicht allein mit Biologie zu beantworten? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Biologie sagt, was möglich ist.
  2. Ethik fragt, was man tun soll.
  1. Biologie sagt, was möglich ist.
  2. Ethik fragt, was man tun soll.
Ergebnis:
Sie enthalten Wertentscheidungen, für die man Argumente und Werte abwägt.

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
    Was tut ein Gentechniker, wenn er ein Insulin-Gen in Bakterien einbaut? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der genetische Code ist universell.
    Lösung zeigen
    1. Der genetische Code ist universell.
    2. Bakterien lesen das menschliche Gen.
    Ergebnis:
    Die Bakterien stellen dann menschliches Insulin her.
  2. ●23
    Was kann ein Gentest über das Risiko für eine Krankheit aussagen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Meist erhöht ein Allel nur das Risiko.
    2. Umwelt und Lebensweise spielen mit.
    Ergebnis:
    Er zeigt, welche Allele vorliegen, und damit eine Wahrscheinlichkeit.
  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 viele Chromosomen hat eine menschliche Körperzelle? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Der doppelte Satz heißt 2n = 46.
    2. Keimzellen haben nur 23.
    Ergebnis:
    46, also 23 Paare
  2. ●26
    Bei Erbsen zeigt sich gelbe Samen dominant gegenüber grüne Samen. Es werden zwei Eltern mit den Genotypen Aa und aa gekreuzt. Welcher Anteil der Nachkommen hat gelbe Samen?
    Lösung zeigen
    1. Keimzellen von Aa: A und a. Keimzellen von aa: a und a.
    2. Im Kreuzungsquadrat gibt es vier Felder, davon 2 mit aa.
    3. gelbe Samen: 50 % der Nachkommen.
    Ergebnis:
    50 %
  3. ●27
    Welche Blutgruppe haben Kinder, wenn ein Elternteil AA und das andere BB hat? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. AA gibt nur A.
    2. BB gibt nur B.
    3. A und B sind kodominant.
    Ergebnis:
    alle AB
  4. ●28
    Wer ist eine Trägerin einer rezessiven Krankheit? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Träger sind heterozygot.
    2. Sie zeigen die Krankheit nicht.
    Ergebnis:
    eine gesunde Frau mit einem gesunden und einem Krankheitsallel
  5. ●29
    Warum ist es sinnvoll, bei der Bewertung von Gentechnik Chancen und Risiken getrennt zu sammeln? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    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.
  6. ●30
    Was ist ein Allel? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Von jedem Gen gibt es oft mehrere Varianten.
    2. Jede Variante ist ein Allel.
    Ergebnis:
    eine Variante eines Gens

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
    Was ist ein Allel? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    eine Variante eines Gens

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

    32
    Wann entsteht ein Chromosom mit zwei Chromatiden? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    nach der Verdopplung der DNA vor der Teilung

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

    33
    Was geschieht bei der Befruchtung? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Eizelle und Spermium verschmelzen, die Zygote hat wieder den vollen Satz.

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

    34
    Bei Erbsen zeigt sich gelbe Samen dominant gegenüber grüne Samen. Es werden zwei Eltern mit den Genotypen Aa und Aa gekreuzt. Welcher Anteil der Nachkommen hat grüne Samen?
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    25 %

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

    35
    Kann ein Kind mit Blutgruppe 0 Eltern mit den Blutgruppen A und B haben? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Ja, wenn beide Eltern das Allel 0 tragen.

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

    36
    Ein Kind ist erkrankt, beide Eltern sind gesund, ein Geschwister ist gesund. Welchen Genotyp haben die Eltern? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    beide Aa, also Träger

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

    37
    Was legt die Basenfolge eines Gens fest? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    die Reihenfolge der Aminosäuren im Protein

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

    38
    Bei welcher Krankheit ist ein positiver Gentest eine sichere Vorhersage? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    bei der Huntington-Krankheit, die mit hoher Sicherheit ausbricht, wenn das Allel vorliegt

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. ein Abschnitt der DNA mit dem Bauplan für ein Protein
  2. Ein Chromosom enthält sehr viele Gene hintereinander.
  3. Der Phänotyp hängt von der Dominanz der Allele ab und kann von der Umwelt beeinflusst werden.
  4. 23
  5. 7
  6. 92, weil jede Chromatide ein eigenes Chromosom ist
  7. mehr als 8 Millionen
  8. Bei der Meiose werden die Chromosomen zufällig verteilt und Stücke getauscht, jede Keimzelle ist anders.
  9. Die Meiose verteilt Chromosomen zufällig und tauscht Stücke aus.
  10. 100 %
  11. 50 %
  12. 75 %
  13. nur 0
  14. rot, rosa und weiß im Verhältnis 1 : 2 : 1
  15. Mehrere Männer können dieselbe Blutgruppe haben und dieselben Allele weitergeben.
  16. die Hälfte
  17. Bei kleinen Familien passen oft mehrere Erbgänge zu den Beobachtungen.
  18. 25 Prozent
  19. die Reihenfolge der Aminosäuren im Protein
  20. Nein, viele haben keine Folge, einige schaden, wenige nützen.
  21. Fast alle Lebewesen übersetzen dieselben Basentripletts in dieselben Aminosäuren.
  22. Die Bakterien stellen dann menschliches Insulin her.
  23. Er zeigt, welche Allele vorliegen, und damit eine Wahrscheinlichkeit.
  24. für die Entwicklung der Genschere CRISPR/Cas9, mit der sich Gene gezielt verändern lassen
  25. 46, also 23 Paare
  26. 50 %
  27. alle AB
  28. eine gesunde Frau mit einem gesunden und einem Krankheitsallel
  29. So sieht man, was belegt ist, und kann begründet abwägen, was einem wichtiger ist.
  30. eine Variante eines Gens
  31. eine Variante eines Gens
  32. nach der Verdopplung der DNA vor der Teilung
  33. Eizelle und Spermium verschmelzen, die Zygote hat wieder den vollen Satz.
  34. 25 %
  35. Ja, wenn beide Eltern das Allel 0 tragen.
  36. beide Aa, also Träger
  37. die Reihenfolge der Aminosäuren im Protein
  38. bei der Huntington-Krankheit, die mit hoher Sicherheit ausbricht, wenn das Allel vorliegt