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<span style="color:#F00">'''Seite noch im Aufbau!'''</span>
 
<span style="color:#F00">'''Seite noch im Aufbau!'''</span>
  
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<span style="color:#060">'''Wiederholung: Ökologie'''</span><br>
 
 
Zunächst zu den Grundlagen: Bei der Thematik "Ökologie" wird gelegentlich auf Wissen aus der zehnten Jahrgangsstufe zurückgegriffen. Auch im normalen Q11-Unterricht wiederhole ich diese Grundlagen nicht ausführlich, sondern verweise lediglich auf ein Skript aus der zehnten:<br>
 
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'''Skript "Ökologie" (10. Jahrgangsstufe)''' als [[media:Ökologie_10_gesamt.pdf|pdf-Datei]]<br>
 
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Die Hefteinträge sind zwar kurz, sollten aber verständlich sein. Es geht hauptsächlich darum, dass ihr euch unter bestimmten '''Begriffen''' etwas vorstellen und diese auch bei Erklärungen sicher verwenden könnt:
 
* Produzenten, Konsumenten, Destruenten
 
* Ökosystem, Biotop, Biozönose
 
* Biotische und abiotische Umweltfaktoren
 
 
Es wird im Kolloquium aber sicher keine Fragen geben: "Was bedeutet Biotop?"<br>
 
 
* Wenn ihr zu den '''Vitalitätskurven''' etwas machen möchtet, dann könnt ihr im neuen Wiki die Einheit '''Biologie5''' und '''Biologie6''' auf der folgenden Seite bearbeiten: [[https://rmgwiki.zum.de/wiki/Corona-Arbeitsaufträge_(Bio)_LUX#Arbeitsauftrag_Biologie5_.28verpflichtend.29 Hier klicken]]. Für einige Aufgaben ist dazu zwar das Buch aus der zehnten Jahrgangsstufe nötig, aber diese Aufgaben könnt ihr überspringen.<br>
 
 
* Das '''Konkurrenzausschlussprinzip''', das stark mit dem Begriff der '''ökologischen Nische''' zusammenhängt, ist für mich aus biologischer Sicht ein äußerst spannendes Prinzip. In der zehnten Jahrgangsstufe mache ich dazu viele Beispiele. Im Kolloquium habe ich jedoch noch nie darauf Bezug genommen und habe es auch nicht vor. Falls ihr trotzdem dazu mehr wissen möchtet: Das Video von simpleclub ist ganz o.k.:<br>
 
{{#ev:youtube |3rv1OKP1cvg}}<br>
 
 
* Den Punkt "Populationsschwankungen" bespreche ich in der Q11 erneut (auch in der folgenden Einheit).
 
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<span style="color:#007">'''Neu: Populationsentwicklung'''</span><br>
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<span style="color:#006">'''Aufgabe'''</span><br>
Dieser Punkt soll folgende Fragen klären:
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Zunächst eine Aufgabe, die mit dem letzten Thema "Mutationen" zusammenhängt: <br>
* Welche '''mathematischen Grundsätze''' stecken hinter der '''zahlenmäßigen Entwicklung''' einer Population?
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* Ein Mutationstyp wurde im Unterricht nicht besprochen: Die so genannte '''Rastermutation'''.
* Welche Umweltfaktoren spielen eine Rolle?
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* Bei einer Rastermutation wir eine Base (bzw. mehrere) zusätzlich in die DNA eingefügt (= '''Insertion''') oder eine Base (bzw. mehrere) entfernt (= '''Deletion''').
* Kann man das Fortpflanzungsverhalten, welches eng mit der Populationsentwicklung zusammenhängt, in unterschiedlich Kategorien einteilen?
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* Dadurch wird ab diesem Punkt das gesamte '''Leseraster''' der DNA verschoben. Es kommt zur Bildung völlig anderer AS-Ketten, die so gut wie nie die Funktion des ursprünglichen Proteins erfüllen können.
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* s. auch Buch: S. 76 letzter Absatz - S. 77 erster Absatz
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* ein Beispiel für einen chemischen Stoff, der in der Lage ist, eine Rastermutation zu verursachen, wäre z.B. [https://de.wikipedia.org/wiki/Ethidiumbromid Ethidiumbromid]
 
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'''Mathematische Grundsätze: Exponentielles Wachstum'''<br>
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Eine Beispielaufgabe:
Stellt euch folgendes Beispiel vor: Vor 100 Jahren gerät ein Handelsschiff in einen Sturm, erleidet Schiffbruch und geht mitten im Meer unter. Auf dem Schiff befanden sich versteckt zwischen den Vorräten der Besatzung etliche Ratten. Nahezu alle sterben beim Sinken des Schiffes, lediglich ein Pärchen kann sich im Sturm lange genug durch die Wellen schlagen, bis es schließlich auf eine von Tieren nahezu unbewohnte Insel gespült wird. Es gibt etliche Pflanzen, die Früchte produzieren und gelegentlich nisten auch Vögel auf der Insel, von deren Eiern sich die Ratten gelegentlich welche stibitzen können. Die Ratten sind (nach einer schlimmen Odysee) letztlich in einem "Paradies" gelandet. Nehmt an, dass dieses Ratten-Paar in einem Jahr acht Jungtiere zur Welt bringt, gleich viele Männchen und Weibchen. Von dieser Familie sterben zwei Tiere (idealerweise ein Männchen und ein Weibchen) im Verlauf des Jahres z.B. weil sie zu neugierig waren. Nach einem Jahr befinden sich folglich acht Tiere auf der Insel.
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* Betrachte den folgenden DNA-Strang. Zunächst nur den mit schwarz dargestellten Normalfall: <br>
* Berechnet, wie viele Tiere sich nach zwei, drei, vier, fünf und sechs Jahren auf der Insel befinden, wenn sich an den Bedingungen (jeweils 8 - 2 Tiere Nachwuchs pro Paar ) ändert!
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[[Datei:GenMut_Raster_AA.jpg|800px]]
* Zeichnet eine Grafik (oder lasst Excel eine Grafik zeichnen), die die Anzahl der Tiere (die "Populationsgröße") auf der Insel in Abhängigkeit von der Zeit zeigt!
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* Leite den entsprechenden mRNA-Strang ab und übersetze diesen in eine AS-Kette (Code-Sonne auf S. 68 im Buch)
 
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[[Datei:PBS_Einleitung_Acetabularia.jpg|800px]]<br>
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[[Datei:GenMut_Raster_ML_T1.jpg|800px]] <br>
Es kann sein, dass ihr zu anderen Zahlenwerten gekommen seid. Entscheidend ist die Form der Kurve: Sie zeigt ein typisch '''exponentielles Wachstum'''. Die Mathematik zur Beschreibung dieser Kurve ist nicht trivial und soll hier an dieser Stelle keine große Rolle spielen. Entscheidend ist, dass ihr erkennt, welche Parameter Einfluss auf den Verlauf der Kurve haben: Die '''Anzahl der Ausgangsindividuen N<sub>0</sub>''', die '''Geburtenrate (b)''', die '''Sterberate (d)''' und die '''Zeit (t)'''. Aus der Geburten- und Sterberate lässt sich die sogenannte '''Zuwachsrate (r)''' bestimmen. Diese Größe wird später noch einmal eine wichtige Rolle spielen.
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Typische Fehler:
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* falschen Strang abgelesen
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* Translation nicht bei AUG begonnen
 
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* Füge nun - wie in rot dargestellt - an der gekennzeichneten Position das Nukleotid mit der Base Adenin ein und führe erneute eine Transkription und Translation durch!
'''Mathematische Grundsätze: Logistisches Wachstum'''<br>
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[[Datei:PBS_Einleitung_Acetabularia.jpg|800px]]<br>
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[[Datei:GenMut_Raster_ML_T2.jpg|800px]] <br>
Es kann sein, dass ihr zu anderen Zahlenwerten gekommen seid. Entscheidend ist die Form der Kurve: Sie zeigt ein typisch '''exponentielles Wachstum'''.
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* Beschreibe (am besten schriftlich, damit Du das Formulieren übst) welche Konsequenzen diese Mutation für das Lebewesen hat!
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Das entstehende Protein besteht aus völlig anderen Aminosäuren. Die 3dimensionale Raumstruktur wird sich völlig ändern. Da ein wichtiger Zusammenhang zwischen dieser Struktur und der Funktion einen Proteins besteht, ist das Produkt dieser Proteinbiosynthese höchstwahrscheinlich komplett funktionslos. Handelt es sich z.B. um ein Enzym, sind schwerwiegende Stoffwechselstörungen im Organismus zu erwarten.
 
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<span style="color:#060">'''Neu: Gentechnische Werkzeuge und Verfahren - Überblick'''</span><br>
[[Datei:PBS_Einleitung_Acetabularia.jpg|800px]]<br>
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'''Ziel''': Der Mensch ist inzwischen in der Lage, das Erbgut von Lebewesen gezielt zu verändern. Damit kann man z.B.
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* die Eigenschaften von Pflanzen verändern,
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* Bakterien und Hefen dazu veranlassen, Stoffe in großen Mengen herzustellen, die der Mensch dann isolieren und weiterverwenden kann,
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* genetische "Defekte" zu "reparieren".
 
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* '''Versuchsaufbau:''' Man verwendet verschiedene Arten von ''Acetabularia''. Das sind '''einzellige''' Grünalgen, die sich vor allem in der Form ihres '''Hutes''' unterscheiden. Eine typische Eigenschaft dieser Algen ist das Nachwachsen des Hutes, wenn man ihn abschneidet. die Hüte zweier verschiedener ''Acetabularia''-Arten wurden entfernt und die Zellkerne, die im Rhizoid sitzen vertauscht.
+
Es gibt einen inzwischen etwas in die Jahre gekommenen "Selbstlernkurs", den ich die Schülerinnen und Schüler meiner Bio-Oberstufenkurse als Einleitung zur Thematik im Computerraum immer alleine bearbeiten habe lassen. Das klappte eigentlich immer ganz gut. Der Kurs wurde von einem Herrn Mallig in Freiburg entwickelt.
* '''Ergebnis:''' Es wächst (nach einigen Zwischenformen) die Hut-Form, die zum transplantierten Zellkern passt.
+
* Für diesen Selbstlernkurs solltet ihr euch ca. 30-45 Minuten Zeit nehmen.
* '''Schlussfolgerung:''' Der Zellkern enthält die Informationen über die Merkmale der Zelle.
+
* Evtl. ist es für den/die eine/n oder andere/n für euch besser '''vor dem Selbstlernkurs''' die '''Seiten im Buch''' zu lesen und einen '''kurzen Film''' zu schauen. Springt dazu zunächst zum nächsten Kasten "Weiteres Material".
}}
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* Der folgende Link führt euch zur Startseite [http://www.mallig.eduvinet.de/bio/gentecnk/gentek10.htm Selbstlernkurs-Start]
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: Dort wird noch mal erklärt, was ein Selbstlernkurs ist und man steigt in die Thematik "Gentechnik" ein.
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: Ihr kommt immer zur nächsten Seite mit einem recht unscheinbaren '''Link unten rechts''' auf jeder Seite "zur nächsten Seite".
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: Zurück kommt ihr am besten mit den "Back"-Buttons eures Browsers
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* Solltet ihr euch im Netz des Selbstlernkurses verlieren, könnt ihr auch immer wieder auf der folgenden Seite einsteigen: [http://www.mallig.eduvinet.de/bio/gentecnk/gentek12.htm Selbstlernkurs-Übersicht]
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: Denn hier sind genau die Begriffe aufgeführt, die ihr beherrschen sollt!
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: Ihr sollt erklären können:
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:: Was "können" '''Restriktionsenzyme'''?
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:: Was "können" '''Ligasen'''?
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:: Was sind '''Vektoren'''?
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:: Was bedeutet '''Klonierung'''?
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:: Wie funktioniert die '''PCR (Polymerase-Chain-Reaction)'''?
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:: Was ist '''cDNA'''?
 
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<span style="color:#060">'''Weiteres Material'''</span><br>
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'''Film''' auf BRalpha, ca. 15min.: Gesamtüberblick "Was kann Gen-Technik"
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{{#ev:youtube |jc_iY5fnGLg}}<br>
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* Buch, S. 112-113 (Restriktionsenzyme, Ligasen, Marker)
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* Buch, S. 114-115 (Vektoren)
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* Buch, S. 118-119 (PCR)
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Aktuelle Version vom 19. Juni 2020, 19:37 Uhr

Seite noch im Aufbau!

Aufgabe
Zunächst eine Aufgabe, die mit dem letzten Thema "Mutationen" zusammenhängt:

  • Ein Mutationstyp wurde im Unterricht nicht besprochen: Die so genannte Rastermutation.
  • Bei einer Rastermutation wir eine Base (bzw. mehrere) zusätzlich in die DNA eingefügt (= Insertion) oder eine Base (bzw. mehrere) entfernt (= Deletion).
  • Dadurch wird ab diesem Punkt das gesamte Leseraster der DNA verschoben. Es kommt zur Bildung völlig anderer AS-Ketten, die so gut wie nie die Funktion des ursprünglichen Proteins erfüllen können.
  • s. auch Buch: S. 76 letzter Absatz - S. 77 erster Absatz
  • ein Beispiel für einen chemischen Stoff, der in der Lage ist, eine Rastermutation zu verursachen, wäre z.B. Ethidiumbromid


Eine Beispielaufgabe:

  • Betrachte den folgenden DNA-Strang. Zunächst nur den mit schwarz dargestellten Normalfall:

GenMut Raster AA.jpg

  • Leite den entsprechenden mRNA-Strang ab und übersetze diesen in eine AS-Kette (Code-Sonne auf S. 68 im Buch)

GenMut Raster ML T1.jpg
Typische Fehler:

  • falschen Strang abgelesen
  • Translation nicht bei AUG begonnen


  • Füge nun - wie in rot dargestellt - an der gekennzeichneten Position das Nukleotid mit der Base Adenin ein und führe erneute eine Transkription und Translation durch!

GenMut Raster ML T2.jpg

  • Beschreibe (am besten schriftlich, damit Du das Formulieren übst) welche Konsequenzen diese Mutation für das Lebewesen hat!

Das entstehende Protein besteht aus völlig anderen Aminosäuren. Die 3dimensionale Raumstruktur wird sich völlig ändern. Da ein wichtiger Zusammenhang zwischen dieser Struktur und der Funktion einen Proteins besteht, ist das Produkt dieser Proteinbiosynthese höchstwahrscheinlich komplett funktionslos. Handelt es sich z.B. um ein Enzym, sind schwerwiegende Stoffwechselstörungen im Organismus zu erwarten.


Neu: Gentechnische Werkzeuge und Verfahren - Überblick
Ziel: Der Mensch ist inzwischen in der Lage, das Erbgut von Lebewesen gezielt zu verändern. Damit kann man z.B.

  • die Eigenschaften von Pflanzen verändern,
  • Bakterien und Hefen dazu veranlassen, Stoffe in großen Mengen herzustellen, die der Mensch dann isolieren und weiterverwenden kann,
  • genetische "Defekte" zu "reparieren".


Es gibt einen inzwischen etwas in die Jahre gekommenen "Selbstlernkurs", den ich die Schülerinnen und Schüler meiner Bio-Oberstufenkurse als Einleitung zur Thematik im Computerraum immer alleine bearbeiten habe lassen. Das klappte eigentlich immer ganz gut. Der Kurs wurde von einem Herrn Mallig in Freiburg entwickelt.

  • Für diesen Selbstlernkurs solltet ihr euch ca. 30-45 Minuten Zeit nehmen.
  • Evtl. ist es für den/die eine/n oder andere/n für euch besser vor dem Selbstlernkurs die Seiten im Buch zu lesen und einen kurzen Film zu schauen. Springt dazu zunächst zum nächsten Kasten "Weiteres Material".
  • Der folgende Link führt euch zur Startseite Selbstlernkurs-Start
Dort wird noch mal erklärt, was ein Selbstlernkurs ist und man steigt in die Thematik "Gentechnik" ein.
Ihr kommt immer zur nächsten Seite mit einem recht unscheinbaren Link unten rechts auf jeder Seite "zur nächsten Seite".
Zurück kommt ihr am besten mit den "Back"-Buttons eures Browsers
  • Solltet ihr euch im Netz des Selbstlernkurses verlieren, könnt ihr auch immer wieder auf der folgenden Seite einsteigen: Selbstlernkurs-Übersicht
Denn hier sind genau die Begriffe aufgeführt, die ihr beherrschen sollt!
Ihr sollt erklären können:
Was "können" Restriktionsenzyme?
Was "können" Ligasen?
Was sind Vektoren?
Was bedeutet Klonierung?
Wie funktioniert die PCR (Polymerase-Chain-Reaction)?
Was ist cDNA?


Weiteres Material
Film auf BRalpha, ca. 15min.: Gesamtüberblick "Was kann Gen-Technik"


  • Buch, S. 112-113 (Restriktionsenzyme, Ligasen, Marker)
  • Buch, S. 114-115 (Vektoren)
  • Buch, S. 118-119 (PCR)