Laura Overhoff
Slide Set by , created over 4 years ago

Hier findest du gebündeltes Wissen zu Humanbiologiethemen.

8498
105
0
Tags
Laura Overhoff
Created by Laura Overhoff over 4 years ago
Kleines Biologie-Quiz
AntonS
Allgemeine Pathologie / Einführung
Nicole Nafzger
Biologie - Genetik
Flemming H
9 History- The Treaty of Versailles
melgallagher
What are they doing?
Tamara Urzhumova
Genetik Quiz
Laura Overhoff
Zellen (Pflanze)
Hans Peter
Schulfach Biologie - Was gehört alles dazu?
Laura Overhoff
Meiose
.... ....
Die Zelle
Tahir Celikkol

Slide 1

    Genetik
    Die Genetik (oder Vererbungslehre) befasst sich mit den Gesetzen und materiellen Grundlagen der Ausbildung von erblichen Merkmalen und der Weitergabe von Erbanlagen (sogenannte Gene) an die nächste Generation (Vererbung). Das Thema ist Bestandteil des Zentralabiturs und zudem generell interessant und wichtig, um viele Krankheiten zu verstehen, unsere Vererbung und generell, wie unsere Zellen arbeiten und aufgebaut sind. Auch wenn es zunächst kompliziert scheinen mag, ist es ein unfassbar vielfältiges und spannendes Lernfeld! Auf geht's mit dem Lernen. Die folgenden Folien sollen dafür eine Hilfestellung sein.

Slide 2

    Inhalte der Folien
    Die wichtigsten Begriffe & Grundlagen schnell erklärt Die 3 mendelschen Vererbungsregeln DNA/DNS Chromosomen Mitose & Meiose DNA-Replikation Diverse Lernvideos und Abfragen
    Caption: : Entdecke die Genetik

Slide 3

    Die wichtigsten Begriffe der Genetik I
    Allele: Die einzelne Erbanlage für ein bestimmtes Merkmal wird Gen genannt. Die Funktionsform eines Gens - also die Art und Weise - wie ein Gen ein Merkmal ausprägt bezeichnet man als Allel. Chromosomen: Das sind die Träger der Erbanlagen. Sie bestehen aus einem langen DNA-Faden und Proteinen. DNA bzw. DNS: Das ist ein in allen Lebewesen und bei einigen Viren vorkommendes Biomolekül und Träger der Erbinformation, also der Gene.
    Dominant: Ein Allel, welches das andere Allel unterdrückt. Ein Allel bezeichnet eine mögliche Ausprägung eines Gens, das sich an einem bestimmten Ort auf einem Chromosom befindet. Bei einem dominant-rezessiven Erbgang setzt sich ein Allel bei der Ausprägung eines Merkmals gegenüber einem anderen Allel durch. Das sich durchsetzende Allel wird als dominant bezeichnet, das andere als rezessiv. Johann Gregor Mendel: Dies war ein Ordenspriester und bedeutender Naturforscher, der die nach ihm benannten mendelschen Regeln der Vererbung entdeckte. Er wird daher oft auch als „Vater der Genetik“ bezeichnet.

Slide 4

    Parentalgeneration: 1. Generation z.B. einer Pflanze, die bei der Kreuzung von Pflanzen eingesetzt wurde. Dabei kann man auch von der Ausgangspflanze sprechen, da man von der Parentalgeneration ausgeht, um weitere Generationen zu bilden.  Phänotyp: Unter dem Phänotyp versteht man das äußere Erscheinungsbild eines Organismus. Weißt eine Blume zum Beispiel die Farbe gelb auf, dann ist der Phänotyp in Hinblick auf die Farbe eben gelb. 
    Die wichtigsten Begriffe der Genetik II
    Reinerbig: Die Pflanzen besitzen die Erbinformation AA oder aa, also sind sie reinerbig. Dies bezeichnet man als reinerbig, da keine Mischung von Informationen stattfindet, sondern die gleiche Information vorhanden ist. Rezessiv: Ein rezessives Allel eines Gens kommt im Phänotyp nicht zur Ausprägung, da es vom dominanten Allel unterdrückt wird. Ausnahme: Rezessive Allele kommen im homozygoten Zustand zur Merkmalsausbildung.

Slide 5

    Falls dir die Grundbegriffe nicht genug waren, kannst du im Video noch mehr Fakten rund um Gene, DNA und Chromosome erlernen. Damit solltest du nichts mehr verwechseln und verstehen, woraus die DNA besteht, welche Basen es gibt und was wofür verantwortlich ist. Auch erfährst du, wie z.B. deine Haarfarbe beeinflusst wird. Schau es dir jetzt an und verstehe die Hintergründe.
    Genetikgrundlagen im Erklärvideo

Slide 6

    1. Mendelsche Regel: Uniformitätsregel
    Johann Gregor Mendel benutzte die biologisch recht einfache Erbsenpflanze, da sie viele Früchte führt (besonders gut für repräsentative Experimente). Er kreuzte Erbsenpflanzen mit weißen Blüten & Erbsenpflanzen mit roten Blüten. Die dabei herauskommenden Blüten (F1-Generation oder auch Tochter-Generation) wiesen rote Blüten auf. Schaut man sich das Ganze aus Sicht der Vererbung an, so hat die weiße Erbsenpflanze die Information für weiße Blüten vererbt und die rote die Information für rote. Normalerweise müsste man jetzt sagen: Rot und weiß gemischt müsste rosa ergeben. Aber warum ist das hier nicht so? Der Grund liegt darin, dass die rote Farbe sich durchsetzt, sie ist dominant gegenüber der weißen Farbe. Weiß ist  hier rezessiv. Aus diesem Grund spricht man hier von einem dominant-rezessiven Erbgang.
    Caption: : Dominant-rezessive-Vererbung

Slide 7

    Uniformitätsregel
    Nun kann man aber auch Pflanzen mit roten und weißen Blüten kreuzen und lila Blüten erhalten. Was soll denn das jetzt? Beim dominant-rezessiven Erbgang hat sich ein Merkmal durchgesetzt. Das war bei der oben genannten Blütenpflanze der Fall. Bei anderen Pflanzen, z.B. der Mirabilis jalapa (Wunderblume) liegt kein dominant-rezessiver Erbgang vor, sondern ein intermediärer Erbgang: Hier setzt sich keine Blütenfarbe durch, sondern es entsteht eine Mischform. Aus roten und weißen Blüten der Eltern werden rosafarbene Blüten der Nachkommen.  Siehe die linke Grafik. Man beachte, dass alle Buchstaben für die Erbinformationen klein geschrieben sind, da kein dominanter Anteil vorliegt. Merke Regel 1: Uniformitätsregel Kreuzt man zwei reine Rassen einer Art miteinander, so zeigen die direkten Nachkommen das gleiche Aussehen.
    Caption: : Intermediärer Erbgang

Slide 8

    2. Mendelsche Regel: Spaltungsregel
    Hier geht es nun um die Enkel. Wir kreuzendie F1-Generation untereinander und erhalten die F2-Generation (Enkel). Beim dominant-rezessivem Erbgang passiert folgendes: Die F1-Generation (Kinder) weisen Erbinformationen für weiß und rot auf. Nun kann rot-rot vererbt werden, daraus entsteht rot. Es kann rot-weiß vererbt werden, dabei entsteht auch rot, denn rot ist dominant. Wird hingegen weiß-weiß vererbt, entsteht weiß. Also: Handelt es sich um eine dominant-rezessive Vererbung, so sind ein Viertel der F2-Individuen reinerbig mit zwei rezessiven Erbanlagen und zeigen eine entsprechende Merkmalsausprägung. Die anderen drei Viertel zeigen eine Ausprägung wie reinerbige Individuen mit zwei dominanten Erbanlagen. Diese drei Viertel setzen sich zusammen aus reinerbigen (ein Viertel) und mischerbigen (zwei Viertel) Individuen. Auch hier eine Grafik zum besseren Verständnis:
    Caption: : Spaltungsregel: Dominant-rezessiv

Slide 9

    Spaltungsregel: Intermediär
    Bei der intermediären Vererbung sieht das Bild ein bisschen anders aus: Die F1-Generation (Kinder) weisen Erbinformationen für weiß und rot auf. Die F2-Generation (Enkel) kann dann weiß, rot oder auch lila aussehen. Also 1. Möglichkeit: Die F2-Generation bekommt von beiden Eltern die Erbinformation "rot", dann ist auch der Nachkomme rot. Möglichkeit Nr.2: Es wird rot und weiß vererbt. Beim intermediären Erbgang entsteht dann eine Mischung die lila ist. Möglichkeit Nr.3: Es wird zweimal weiß vererbt, dann entsteht auch ein weißer Nachkomme. Spaltungsregel: Kreuzt man die Tochtergeneration untereinander, so spaltet sich die Enkelgeneration in einem bestimmten Zahlenverhältnis auf. Dabei treten auch die Merkmale der Elterngeneration wieder auf.
    Caption: : Spaltungsregel intermediär

Slide 10

    3. Regel: Unabhängigkeits-/ Neukombinationsregel
    Mendel führte noch einen weiteren interessanten Versuch durch: Er kreuzte Pflanzen mit runden und gelblichen Früchte mit Pflanzen, die grüne und eckige Früchte aufwiesen. Wie sahen Farbe und Aussehen bei der Tochtergeneration aus? Die F1-Generation hatte alle runde und gelbe Früchte. Diese kreuzte er erneut und erhielt die F2-Generation (Enkelgeneration), welche jedoch ganz unterschiedlich aussahen: Es entstanden sowohl Früchte mit den Formen der Eltern, also auch zwei neue Rassen mit gelb-eckig und grün-rundem Aussehen.Das 3. Mendelschen Gesetz war geboren, die Unabhängigkeitsregel: Kreuzt man 2 Rassen, die sich in mehreren Merkmalen unterscheiden, so werden die einzelnen Erbanlagen unabhängig voneinander vererbt. Diese Erbanlagen können sich neu kombinieren. Hinweis: Die Regeln von Mendel sind nicht universell gültig. Es gibt eine ganze Reihe an Ausnahmen!
    Caption: : Erklärvideo zur 3. mendelschen Regel

Slide 12

    DNA/DNS
    DNS = Desoxyribonukleinsäure. DNA= englische Bezeichnung für DNS sieht wie eine schraubenförmige Doppelhelix aus. ist ein langes Kettenmolekül (Polymer), aus vielen Bausteinen, die man als Nukleotide bezeichnet. Jedes Nukleotid hat 3 Bestandteile: Phosphorsäure bzw. Phosphat, den Zucker Desoxyribose & eine Base. Bei den Basen existieren vier verschiedene Typen: Adenin (A), Thymin (T), Cytosin (C) und Guanin (G). Es können sich jedoch immer nur zwei bestimmte Basen miteinander verbinden: Adenin und Thymin sowie Guanin und Cytosin.
    Caption: : Erklärvideo zum DNA-Aufbau

Slide 13

    Chromosomen
    C. sind die Strukturen in den Zellen, die die Gene enthalten. Sie befinden sich im Inneren einer Zelle, dabei kommen sie in allen eukaryontischen Zellen vor, also den Zellen, die einen Zellkern besitzenAufbau der Chromosomen Fadenähnliche Struktur.  Erscheint in biologischen Zeichnungen oft als X-Form. Dies ist jedoch eine veranschaulichende Art der Darstellung. Eigentlich ist es ein Gewirr aus vielen Fäden, welche zwar vom Zellkern 4 Abzweigungen haben. Das Centromer: Zentrum des Chromosoms. Unterteilt ein Chromosom in zwei Chromatide.
    Caption: : Aufschlüsselung eines Chromosoms

Slide 14

    Chromosomen
    Funktion der Chromosomen Chromosomen enthalten Gene. Damit in den Zellen der Generationen immer die gleiche Anzahl der Chromosomen vorhanden ist und die Zahl der Chromosomen außerdem steigen kann, müssen die Chromosomen reproduziert werden. Das bedeutet sie werden kopiert und es entstehen neue Chromosomen. Es gibt 2 Arten der Vermehrung der Chromosomen: Die Meiose (geschlechtliche Vermehrung).Ihr Gegenstück: Mitose (ungeschlechtliche Vermehrung) Mehr dazu später

Slide 15

    Mitose
    Unter dem Vorgang der Mitose versteht man die einfache Zellkernteilung, bei der am Schluss aus einer Zelle, zwei identische Tochterzellen entstehen. Funktion der Mitose ist dementsprechend die Vermehrung von Zellen. Prophase: Aus 2 identischen Chromatidsträngen bestehenden Chromosomen verkürzen und verdichten sich, indem sie im Zellkern aufgefaltet werden. Dadurch werden sie in eine, für die Mitose nötige, transportfähige Form gebracht. Prometaphase: Kernhülle zerfällt und gibt die Chromosomen frei. Außerdem bilden sich am Rand der Zelle die Spindelapparate aus. Diese bestehen aus Mikrotuboli und sind später für den Transport der Chromatiden zu den Polen wichtig.
    Metaphase In der Äquatorialebene der Zelle ordnen sich die Chromosomen an. Die Spindelfasern "docken" an die Centromere der Chromosomen. Das Centromer verbindet die beiden ChromatidenAnaphaseChromatiden werden durch Verkürzung der Spindelfasern und die Unterstützung von Stemmfasern zunächst völlig voneinander getrennt und anschließend zu den beiden entgegengesetzten Polen gezogen. Hierdurch erhält jeder Pol einen Chromatidensatz. Die Dauer der Anaphase variiert stark von 2 bis 20 Minuten.

Slide 16

    Mitose
    Telophase Chromatiden entschrauben und entfalten sich. Sie gehen dadurch in die Arbeitsform über. Kernkörperchen und Kernmembran bilden sich neu. Nach der Zellteilung hat jede Tochterzelle die gleiche Anzahl von Chromosomen wie die Ausgangszelle.
    Interphase gehört streng genommen nicht zur eigentlichen Mitose. Sie beschreibt den Zeitraum zwischen der letzten und der nächsten Zellteilung. In den beiden entstanden Kernhüllen befinden sich nur einsträngige Chromatiden. Für eine erneute Mitose müssen die Chromosomen aber wieder zweisträngig vorliegen. Dies passiert im Rahmen der Replikation, sodass danach jedes Chromosom wieder aus 2 identischen Chromatidsträngen besteht. Mitose kann nun von neuem beginnen.

Slide 17

Slide 18

    DNA-Replikation
    Jedes Mal, wenn sich eine Zelle teilt, muss das komplette genetische Material, die DNA, verdoppelt bzw. repliziert werden. Also muss eine Zelle ihre DNA verdoppeln. Das geschieht durch die Replikation während der Interphase. Es entstehen zwei vollkommen identische DNA-Stränge. DNS wird dabei mit Hilfe von Enzymen aufgetrennt: 1. Das Enzym Topoisomerase entwindet die DNA Doppelhelix. 2. Daraufhin spaltet die Helicase den nun enspiralisierten Doppelstrang der DNA zu zwei Einzelsträngen, indem sie die Wasserstoffbrückenbindungen der gegenüberliegenden Basenpaare unter ATP Verbrauch auflöst 3. Die Primase synthetisiert an den 3' Enden sogenannte Primer, die für den Beginn der eigentlichen Replikation nötig sind und als Startpunkt dienen
    4. Am 3' Ende des Primers beginnt die DNA Polymerase mit der Synthese von komplementären Basen, wodurch ein neuer DNA Doppelstrang entsteht. Jedoch kann die DNA Polymerase nur von 5' nach 3' ablaufen. Das führt dazu, dass am antiparallelen Strang (3' nach 5') die Synthese in entgegengesetzter Richtung ablaufen muss. Und das funktioniert nur wenn immer wieder neue Primer gesetzt werden. Auf diese Weise entstehen zwischen den Primern, einzelne synthethisierte Stücke der DNA, die sogenannten Okazaki-Fragmente. Man spricht auch von einer diskontinuierlichen Bildung des DNA Stranges.  5. RNase H entfernt nun die RNA Primer aus der DNA und eine weitere DNA Polymerase schließt die entstandenden Lücken mit komplementären Basen.  6. Zuletzt verknüpft das Enzym Ligase den diskontinuierlich-gebildeten Strang durch Esterbindungen. Im Ergebnis sind jetzt zwei identische DNA Stränge entstanden.

Slide 19

Slide 20

    Meiose
    Durch die Meiose kommt es zur Halbierung des Chromosomensatzes. Dies ist bei den Keimzellen (Spermien und Eizellen) nötig, da bei der Befruchtung die Chromosomensätze miteinander verschmelzen. Die Meiose (griech. meiono = vermindern) ist für die Halbierung des diploiden, auf einen haploiden Chromosomensatz bei Keimzellen zuständig. Würde es nicht zu dieser Reduktion kommen, würde sich die Anzahl der Chromosomen bei der Befruchtung immer wieder addieren und es käme zu einer schier unendlichen Zahl an Chromosomensätzen. Diese dabei entstehenden Zygoten wären nicht lebensfähig. Achtung! Die Mitose ist streng von der Meiose zu unterscheiden, bei der es zu einer Reduktion der Chromosomenanzahl kommt.
    Caption: : Phasen der Meiose

Slide 21

    Meiose I - ReduktionsteilungIn der Meiose I werden die homologen Chromosomen voneinander getrennt. Aus einer diploiden Mutterzelle werden folglich zwei haploide Tochterzellen. Zwischen folgenden Phasen wird unterschieden: Prophase I Die Prophase gliedert sich in Leptotän, Zygotän, Pachytän, Diplotän und Diakinese. Mütterliche Chromosomen lagern sich an homologe väterliche Chromosomen an. Dabei kann es zwischen Nicht-Schwesterchromatiden zu intrachromosomaler Rekombination (crossing over) kommen. Am Ende der Prophase lößt sich schließlich die Kernhülle auf.
    Meiose-Phasen
    Metaphase I In der Metaphase I ordnen sich die homologen Chromosomen in der Äquatorialebene an. Außerdem bildet sich der Spindelapparat an den Zellpolen aus. Anaphase I Die homologen Chromosomenpaare werden von den Spindelfaserapparaten zu den Polen gezogen. Im Unterschied zur Mitose werden hier jedoch ganze Chromosomen an die Pole gezogen, und nicht einzelne Chromatidstränge. Diese Verteilung erfolgt zufällig und sorgt neben dem crossing over für eine zusätzliche Durchmischung des Erbguts.

Slide 22

    Meiose-Phasen
    Telophase I Die beiden entstanden Zellen trennen sich voneinander. Es sind zwei haploide Tochterzellen entstanden. Meiose II Äquationsteilung Die Meiose II läuft mit ihren Phasen Prophase II, Metaphase II, Anaphase II und Telophase II im Grunde genau wie die Mitose ab, nur mit dem feinen Unterschied, dass am Ende ein haploider Chromosomensatz vorliegt. Aufgrund der Meiose I, die bereits aus einer Zelle 2 Tochterzellen hervorgebracht hat, liegen am Ende der Meiose II insgesamt 4 haploide Tochterzellen vor