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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

Aus welchen Bausteinen besteht die DNA? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Die Basen paaren sich: A mit T, G mit C.
  2. Aminosäuren bauen Proteine auf, nicht die DNA.
  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

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
    Wo liegt die DNA einer menschlichen Körperzelle hauptsächlich? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Die Erbinformation steckt im Zellkern.
    2. Ein kleiner Teil liegt in den Mitochondrien.
    Ergebnis:
    im Zellkern, verpackt in Chromosomen
  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

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
    Was entsteht bei der Meiose? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Meiose findet in Hoden und Eierstöcken statt.
    Lösung zeigen
    1. Meiose findet in Hoden und Eierstöcken statt.
    2. Sie halbiert den Chromosomensatz.
    Ergebnis:
    vier Keimzellen mit halbem Chromosomensatz
  2. ●5
    Welche Teilung bildet Spermien und Eizellen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Keimzellen haben einen halben Satz.
    2. Das leistet die Meiose.
    Ergebnis:
    die Meiose
  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 ist das Geschlecht eines Kindes festgelegt, wenn ein Spermium mit Y-Chromosom die Eizelle befruchtet? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. XY ergibt männlich.
  2. Das Y kommt vom Vater.
  1. XY ergibt männlich.
  2. Das Y kommt vom Vater.
Ergebnis:
Das Kind ist ein Junge (XY).

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
    Eine Eizelle und ein Spermium bringen je 23 Chromosomen mit. Wie viele hat die befruchtete Eizelle? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    23 plus 23 sind 46.
    Lösung zeigen
    1. 23 plus 23 sind 46.
    2. Die Zygote hat wieder den doppelten Satz.
    Ergebnis:
    46
  2. ●8
    Was bedeutet Crossing-over? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Das passiert in der ersten Reifeteilung.
    2. Es entstehen neue Allelkombinationen.
    Ergebnis:
    Zwei Chromosomen eines Paares tauschen Stücke aus, bevor sie getrennt werden.
  3. ★9
    Ein Tierzüchter lässt Fruchtfliegen mit 4 Chromosomenpaaren kreuzen. Wie viele Kombinationen sind allein durch die Verteilung in den Keimzellen möglich? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Jedes Paar hat zwei Möglichkeiten.
    2. Bei vier Paaren sind es 2 mal 2 mal 2 mal 2.
    Ergebnis:
    2⁴, also 16

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 hohe Pflanzen dominant gegenüber Zwergpflanzen. Es werden zwei Eltern mit den Genotypen Aa und aa gekreuzt. Welcher Anteil der Nachkommen hat hohe Pflanzen?
    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 2 mit aa.
    3. hohe Pflanzen: 50 % der Nachkommen.
    Ergebnis:
    50 %
  2. ●11
    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 schwarzes Fell?
    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. schwarzes Fell: 0 % der Nachkommen.
    Ergebnis:
    0 %
  3. ★12
    Bei Erbsen zeigt sich hohe Pflanzen dominant gegenüber Zwergpflanzen. Ein Tier oder eine Pflanze mit hohe Pflanzen wird mit einem Partner gekreuzt, der Zwergpflanzen zeigt. Die Hälfte der Nachkommen hat Zwergpflanzen. Welchen Genotyp hat das Elternteil mit hohe Pflanzen?
    Lösung zeigen
    1. Der Partner mit Zwergpflanzen hat den Genotyp aa.
    2. Die Hälfte der Nachkommen zeigt das rezessive Merkmal, also aa.
    3. Das geht nur, wenn das andere Elternteil das Allel a trägt: Genotyp Aa.
    Ergebnis:
    Aa

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

Was kennzeichnet einen intermediären Erbgang? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Rosa aus Rot und Weiß ist ein Beispiel.
  2. In der F2 treten alle drei Farben wieder auf.
  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.

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.

ÜbenJetzt du

  1. ○13
    Was bedeutet Kodominanz? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Bei Blutgruppe AB sind A und B nebeneinander nachweisbar.
    Lösung zeigen
    1. Bei Blutgruppe AB sind A und B nebeneinander nachweisbar.
    2. Es ist kein Mischmerkmal.
    Ergebnis:
    Beide Allele zeigen sich gleichzeitig im Phänotyp.
  2. ●14
    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
  3. ★15
    Was bedeutet es, wenn ein Merkmal dominant ist? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Dominant beschreibt das Verhältnis der Allele.
    2. Mit Häufigkeit hat es nichts zu tun.
    Ergebnis:
    Es zeigt sich schon, wenn nur ein Allel dafür vorhanden ist.

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

Wie wird im Stammbaum eine erkrankte Frau gezeichnet? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Kreise sind Frauen.
  2. Quadrate sind Männer.
  3. Ausgefüllt heißt erkrankt.
  1. Kreise sind Frauen.
  2. Quadrate sind Männer.
  3. Ausgefüllt heißt erkrankt.
Ergebnis:
als ausgefüllter Kreis

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. ○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
    Eltern sind gesund, ihre Tochter ist krank. Welche Aussage über den Erbgang stimmt? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Ein dominantes Allel würde sich zeigen.
    2. Beide Eltern geben ein rezessives Allel weiter.
    Ergebnis:
    Er ist rezessiv, beide Eltern sind Träger.
  3. ★18
    Zwei kranke Eltern bekommen ein gesundes Kind. Was folgt daraus? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Bei rezessivem Erbgang wären beide Eltern aa und alle Kinder krank.
    2. Ein gesundes Kind (aa) von kranken Eltern gibt es nur bei dominantem Erbgang.
    Ergebnis:
    Die Krankheit ist dominant, beide Eltern sind Aa.

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

Was ist eine Punktmutation? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Punktmutationen verändern eine Base.
  2. Manche ändern die Aminosäure, andere nicht.
  1. Punktmutationen verändern eine Base.
  2. Manche ändern die Aminosäure, andere nicht.
Ergebnis:
der Austausch einer einzelnen Base in der DNA

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
    Eine Mutation ändert ein Triplett so, dass dieselbe Aminosäure entsteht. Was folgt für das Protein? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Der Code ist redundant.
    Lösung zeigen
    1. Der Code ist redundant.
    2. Mehrere Tripletts können dieselbe Aminosäure kodieren.
    Ergebnis:
    Das Protein bleibt gleich.
  2. ●20
    Wodurch können Mutationen entstehen? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Mutationen sind zufällig.
    2. UV-Strahlung ist ein bekannter Auslöser.
    Ergebnis:
    durch Kopierfehler oder Strahlung und bestimmte Stoffe
  3. ★21
    Bei der Sichelzellanämie ist eine Base im Gen für das Hämoglobin verändert. Was folgt? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    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.

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

Was bedeutet es, dass ein Gentest nur eine Wahrscheinlichkeit angibt? Begründe die Wahl.
Schritt für Schritt
  1. Viele Krankheiten hängen von mehreren Genen und der Umwelt ab.
  2. Das Risiko wird nur verändert.
  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.

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 eine Sachaussage? Begründe die Wahl.
    So fängst du an:
    Ein Gesetz lässt sich nachlesen.
    Lösung zeigen
    1. Ein Gesetz lässt sich nachlesen.
    2. Moral und Pflichten sind Wertungen.
    Ergebnis:
    Das Gendiagnostikgesetz schützt auch das Recht, ein Testergebnis nicht zu erfahren.
  2. ●23
    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.
  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
    Was ist ein Gen? Begründe die Wahl.
    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. ●26
    Was geschieht vor der Mitose in der S-Phase? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Erst wird die DNA kopiert.
    2. Danach hat jedes Chromosom zwei Chromatiden.
    3. Die Mitose verteilt sie.
    Ergebnis:
    Die DNA wird verdoppelt.
  3. ●27
    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.
  4. ●28
    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 0 mit aa.
    3. gelbe Samen: 100 % der Nachkommen.
    Ergebnis:
    100 %
  5. ●29
    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
  6. ●30
    Zwei Träger einer rezessiven Krankheit bekommen Kinder. Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit für ein krankes Kind? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    1. Aa mal Aa: 25 Prozent aa.
    2. Das gilt für jedes Kind neu.
    Ergebnis:
    25 Prozent

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.

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.

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.

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
    Wie nennt man das äußere Erscheinungsbild eines Merkmals? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Phänotyp

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

    32
    Wozu dient die Mitose? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    zu Wachstum, Erneuerung und Wundheilung

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

    33
    Warum ähneln sich Geschwister, sind aber nicht gleich? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Sie erhalten von beiden Eltern je eine zufällige Auswahl der Chromosomen.

  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:
    0 %

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

    35
    Was bedeutet Kodominanz? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Beide Allele zeigen sich gleichzeitig im Phänotyp.

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

    36
    Woran erkennt man im Stammbaum einen dominanten Erbgang? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    Jedes erkrankte Kind hat mindestens einen erkrankten Elternteil.

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

    37
    Was ist eine Mutation? Begründe die Wahl.
    Lösung zeigen
    Ergebnis:
    eine Veränderung der Basenfolge der DNA

  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. im Zellkern, verpackt in Chromosomen
  3. Sie passt so in den Zellkern und lässt sich bei der Zellteilung gut verteilen.
  4. vier Keimzellen mit halbem Chromosomensatz
  5. die Meiose
  6. Auch diese Zellen teilen sich ständig durch Mitose.
  7. 46
  8. Zwei Chromosomen eines Paares tauschen Stücke aus, bevor sie getrennt werden.
  9. 2⁴, also 16
  10. 50 %
  11. 0 %
  12. Aa
  13. Beide Allele zeigen sich gleichzeitig im Phänotyp.
  14. alle AB
  15. Es zeigt sich schon, wenn nur ein Allel dafür vorhanden ist.
  16. die Hälfte
  17. Er ist rezessiv, beide Eltern sind Träger.
  18. Die Krankheit ist dominant, beide Eltern sind Aa.
  19. Das Protein bleibt gleich.
  20. durch Kopierfehler oder Strahlung und bestimmte Stoffe
  21. Eine Aminosäure ändert sich, das Hämoglobin verformt die roten Blutzellen.
  22. Das Gendiagnostikgesetz schützt auch das Recht, ein Testergebnis nicht zu erfahren.
  23. So sieht man, was belegt ist, und kann begründet abwägen, was einem wichtiger ist.
  24. für die Entwicklung der Genschere CRISPR/Cas9, mit der sich Gene gezielt verändern lassen
  25. ein Abschnitt der DNA mit dem Bauplan für ein Protein
  26. Die DNA wird verdoppelt.
  27. Eineiige entstehen aus einer befruchteten Eizelle und sind erbgleich, zweieiige aus zwei Eizellen und sind genetisch verschieden wie Geschwister.
  28. 100 %
  29. rot, rosa und weiß im Verhältnis 1 : 2 : 1
  30. 25 Prozent
  31. Phänotyp
  32. zu Wachstum, Erneuerung und Wundheilung
  33. Sie erhalten von beiden Eltern je eine zufällige Auswahl der Chromosomen.
  34. 0 %
  35. Beide Allele zeigen sich gleichzeitig im Phänotyp.
  36. Jedes erkrankte Kind hat mindestens einen erkrankten Elternteil.
  37. eine Veränderung der Basenfolge der DNA
  38. Die Bakterien stellen dann menschliches Insulin her.