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<span style="color:#060">'''Einstieg/Wiederholung'''</span><br>
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<span style="color:#060">'''Wiederholung aller bisherigen Einheiten'''</span><br>
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Zur Erinnerung: Das langfristige Ziel dieser Einheit ist es, zu klären, wie ein Stück DNS die Ausprägung eines Merkmals (also z.B. eure Haarfarbe) beeinflussen kann.<br>
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Die folgende Einheit stellt eine Wiederholung aller Einheiten dar, die in den letzten Wochen während des Home-Schoolings besprochen wurden. Bitte prüft, ob ihr die folgenden Fragen beantworten könnt. Natürlich liegen manche Inhalte schon etwas länger zurück, daher dürft ihr gerne auf dieser Seite scrollen, um zu einer Lösung zu gelangen.<br>
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In der letzten Einheit habt ihr den Aufbau der DNS kennengelernt. Bevor wir uns anschauen, wie dieser Aufbau nun ein sichtbares Merkmal beeinflussen kann, zunächst ein Zwischenschritt: <br>
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Ich verschicke heute an euch alle einen '''Arbeitsauftrag über den Schulmanager'''. In diesem Arbeitsauftrag sind alle Fragen noch einmal kurz aufgeführt. Ich hätte gerne, dass ihr mir ALLE auf diesen '''Arbeitsauftrag im Schulmanager''' antwortet und angebt, welche Fragen für euch nicht lösbar waren. Für die Bearbeitung dieser Aufgabe und das Feedback habt ihr Zeit bis '''Freitag, 08.05. 13:00 Uhr'''. Das Feedback stellt für mich eine wichtige Grundlage für das weitere Vorgehen im Unterricht dar. <br>
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Bitte beachtet jedoch folgendes:
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* Solltet ihr mir rückmelden, dass ihr keine einzige Frage beantworten konntet, bedeutet das nicht, dass ich im Unterricht alles wiederholen werde. Definitiv nicht.
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* Wenn ihr während des Home-Schoolings keine Arbeitsaufträge hier im Wiki erledigt habt, dann will ich auch kein Feedback zu den Fragen von euch. Antwortet auf den '''Arbeitsauftrag im Schulmanager''' einfach mit "Keine Teilnahme".
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* Ich gehe davon aus, dass viele von euch alle Fragen (evtl. mit ein bisschen Recherche) beantworten können. In dem Fall antwortet auf den '''Arbeitsauftrag im Schulmanager''' einfach mit "Alles o.k." (o.ä.)
 
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Euer aktueller Körper, in dem ihr steckt, besteht aus ca. 100 000 000 000 000 Zellen. Entstanden seid ihr aber alle zunächst aus einer einzigen befruchteten Eizelle. Das Erbgut in dieser befruchteten Eizelle musste sehr oft vervielfältigt werden, damit alle Zellen eures heutigen Körpers exakt das gleiche Erbgut enthalten und eine Einheit bilden. Ihr kennt den Prozess schon, der hierbei eine entscheidende Rolle spielt: '''Die Mitose'''. <br>
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Los geht´s:
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Sucht das Arbeitsblatt zum Thema '''Mitose''' heraus (auch im Buch wäre eine Abbildung)! Analysiert die einzelnen Schritte noch einmal und formuliert dann '''einen Satz''', der die relativ simple Frage beantwortet:
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* Was passiert in der Meiose (weniger auf den Mechanismus eingehen, sondern auf das Ergebnis)?
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<span style="color:#006">'''20.03.: Stammbaumanalyse + Heterozygoten-Test, pränatale Diagnosemöglichkeiten'''</span><br>
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* Bei der '''Mukoviszidose''' handelt es sich um eine autosomal-rezessiv vererbte Krankheit. Eine Frau möchte wissen, wie hoch die Wahrscheinlichkeit dafür ist, dass sie ein Kind zur Welt bringt, das an Mukoviszidose leidet. Der Grund ihrer Besorgnis ist ihr Bruder, der ebenfalls an dieser Krankheit leidet. Ihre Schwester und ihre Eltern sind jedoch phänotypisch gesund.
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: Geben Sie - soweit das möglich ist - alle möglichen Genotypen aller genannten Personen!
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: Welche Aussagen über die Wahrscheinlichkeit eines kranken Kindes kann man treffen?
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* Was ist ganz allgemein ein "Heterozygoten-Test"? (Kein konkretes Beispiel).
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* Beschreibe kurz zwei pränatale Diagnosemöglichkeiten!
 
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Die Meiose ist ein Abschnitt während der Zellteilung, bei der das Erbgut eines Zellkerns in zwei gleich große Portionen aufgeteilt wird, die jeweils in den beiden entstehenden Tochterzellen landen. <br>
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An dem oben stehenden Satz erkennt man, dass folgende Aspekte berücksichtigt wurden (überprüft, ob euch das klar ist!):
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* Die Meiose ist nur ein Abschnitt der Zellteilung
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* Bei der Meiose wird das Erbgut im Zellkern halbiert
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* Die Tochterzellen enthalten nach der Meiose zunächst nur die Hälfte des ursprünglichen Erbguts.
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'''Vorüberlegungen 1'''<br>
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<span style="color:#006">'''27.03.: Numerische Chromosomen-Aberrationen'''</span><br>
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Die Tochterzellen einer Zelle, die sich soeben geteilt hat, besitzen also nur die Hälfte des "normalen" Erbguts. Die folgende Abbildung verdeutlicht die Situation noch einmal an einem Chromosom. Macht euch anhand dieser Abbildung noch einmal klar: Aus wie vielen DNS-Fäden besteht das Erbgut eines Menschen? <u>Ohne</u> '''numerische Chromosomenaberration'''! (was war das noch mal?) <br>
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* Nenne eine häufig vorkommende, lebensfähige autosomale, numerische Chromosomenaberration!
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[[Datei:Repli_Vgl_Chromo_DNS.jpg|800px]]
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* Nenne eine häufig vorkommende, lebensfähige gonosomale, numerische Chromosomenaberration!
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* Beschreibe möglichst detailliert das Phänomen "Non-Disjunction"!
 
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* Numerische Chromosomenaberration: Abweichung von der "normalen Anzahl" an Chromosomen. Bsp.: Trisomie-21, Turner-Syndrom, Klinefelter-Syndrom
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* Normalerweise: '''23 Chromosomenpaare''' entspricht '''46 einzelnen Chromosomen''' entspricht '''92 Chromatiden'''. Ein Chromatid entspricht einem DNS-Faden, also besteht das Erbgut eines Menschen normalerweise aus '''92 DNS-Fäden'''.
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'''Vorüberlegungen 2'''<br>
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<span style="color:#006">'''03.04.: DNS als Träger der Erbinformation, Bau der DNS'''</span><br>
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Damit sich eine Tochterzelle erneut teilen kann, muss das "halbe Erbgut" zunächst wieder verdoppelt werden. Dieser Prozess nennt sich '''Replikation'''. Die Forscher, die maßgeblich an der Entschlüsselung dieses Prozesses mitgewirkt haben, waren Matthew Meselson und das Ehepaar Mary und Frank Stahl (müssten alle noch leben). Das Meselson-Stahl-Experiment soll hier nachempfunden werden.<br>
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* Nenne die Grundbausteine der DNS!
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Rein theoretisch gibt es drei verschiedene Möglichkeiten wie ein DNS-Faden repliziert (verdoppelt) werden kann:
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* Erkläre in Bezug auf die DNS die Begriffe "komplementär und antiparallel"!
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* konservativ: Könnte man mit einem Kopierer vergleichen. Es gibt ein Orginal, das unverändert bleibt und ein Duplikat, das aus neuen Bausteinen zusammengebastelt wird.
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* Wie lautet die Sequenz des komplementären Strangs zu 5´-TUTGAG-3´
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* semikonservativ: Bei der DNS sind die beiden Einzelsträng komplementär. Das bedeutet, wenn ich den einen Einzelstrang kenne, kann ich den fehlenden einfach erzeugen. Das ermöglich eine semikonservative Replikation: Die doppelsträngige DNS wird in ihre zwei Einzelstränge getrennt, und es wird jeweils ein neuer ergänzt.
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* dispers: Das könnte man wohl am ehesten mit... "irgendwie" oder "durcheinander" übersetzen. Gemeint ist: Das Original wird zerstückelt und mit neuen Bausteinen zu zwei Abbildungen des Originals wieder zusammengesetzt. Dafür gibt es in unserer Lebensumwelt kein vernünftiges Beispiel.
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Die folgenden Abbildungen zeigen einen grafischen Überblick über diese drei Varianten: <br>
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[[Datei:Repli_Mechanismen_denkbareVarianten.jpg|800px]]<br>
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[[Datei:Repli_Mechanismen_denkbareVarianten_einfach.jpg|800px]]<br>
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Das Problem an dieser Darstellung: Auf den Bildern könnt ihr aufgrund von Farben sehr schön sehen, welcher Teil der DNS alt ist und welcher neu. In der Realität geht das nicht! Erstens gibt es überhaupt kein Mikroskop, mit dem man einen DNS-Strang überhaupt sehen könnte und selbst wenn, wüsste man nicht, was an einem DNS-Strang alt und was neu ist... <br>
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Wir haben schon oft über solche Phänomene gesprochen: Man braucht ein Experiment, mit dem man etwas sichtbar machen kann, was eigentlich nicht sichtbar ist. Und genau hier kommt das Experiment von Meselson und Stahl ins Spiel. Sie machten sich folgenden Effekt zu Nutze: Isoliert man DNS aus Bakterien, kann man sie in einem Reagenzglas auf eine Salz-Lösung auftragen und den Ansatz stark zentrifugieren. Je nachdem, wie "schwer" (das ist nicht ganz korrekt, aber ich bleibe mal bei diesem Begriff) die DNS ist, wird sie beim Zentrifugieren durch die Zentrifugalkraft im Reagenzglas weiter nach unten gedrückt (oder gezogen, wie ihr wollt).<br>
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[[Datei:Repli_MeselsonStahl_VDesign.jpg|800px]]<br>
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Wenn man das Experiment mehrfach wiederholt, kommt logischerweise immer das gleiche Ergebnis heraus: Die isolierte DNS wandert immer die gleiche Strecke im Reagenzglas nach unten. Meselson und Stahl haben nun aber einen Weg gefunden, die DNS in den Bakterien zu manipulieren. Sie konnten sie '''schwerer''' machen als normal: Sie ließen die Bakterien auf einem Medium wachsen und sich vermehren, welches '''schwere Stickstoff-Atome''' enthielt (man symbolisiert schweren Stickstoff mit <sup>15</sup>N). Auch die DNS enthält Stickstoff-Atome. Normalerweise leichten Stickstoff (<sup>14</sup>N), weil nur der in der Natur in großen Mengen vorkommt. Nachdem den Bakterien im Versuch aber nur '''schwerer Sticktstoff''' <sup>15</sup>N zur Verfügung stand, mussten sie diesen zum Aufbau ihrer DNS heranziehen. Lässt man die Bakterien lange genug in diesem <sup>15</sup>N-Medium wachsen, enthalten sie nach einiger Zeit nur noch '''"schwere DNS"'''. Zentrifugiert man nun die DNS von diesen Bakterien, stellt man tatsächlich fest, dass diese DNS etwas weiter nach unten gedrückt/gezogen wird als die '''leichte DNS''' der ursprünglichen Bakterien.<br>
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[[Datei:Repli_MeselsonStahl_U_N14_N15.jpg|800px]]<br>
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Was bringt das jetzt?<br>
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Noch gar nichts! Man kann erstmal nur unterscheiden, ob die DNS schwer oder leicht ist. Aber der Versuch war noch nicht zu Ende. Meselson und Stahl überführten nun Bakterien, die ihr Leben lang auf Medium mit schwerem Stickstoff <sup>15</sup>N gewachsen waren, auf ein neues Medium, das nur leichten Stickstoff <sup>14</sup>N enthielt. Dort durften die Bakterien genau so lange bleiben, bis sie sich '''einmal geteilt''' hatten, das Erbgut also genau '''einmal verdoppelt''' worden war.<br> Anschließend wurde die DNS wieder isoliert und zentrifugiert.<br>
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Welches Ergebnis sollte man erhalten, bei:
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* einer konservativen,
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* einer semikonservativen und
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* einer dispersen
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Replikation?
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* konservativ: Es sollte eine Bande mit schwerer und eine Bande mit leichter DNS auftauchen. Nachdem beim konservativen Mechanismus die alte (schwere) DNS erhalten bleiben würde und eine neue (leichte) DNS erzeugt werden würde, müsste man diese beiden Banden finden.
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* semikonservativ: Es sollte nur eine Bande auftauchen; und zwar zwischen der Stelle, an der normalerweise die schwere DNS auftauchen würde und der der Stelle, an der normalerweise die leichte DNS auftauchen würde. Beim semikonservativen Mechanismus wird die alte (schwere) DNS in der Mitte geteilt und jeweils eine Hälfte durch neue Bausteine ergänzt. Das bedeutet, '''alle''' DNS-Stränge sind gleich (halb schwer, halb leicht, also: mittelschwer).
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*  
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* dispers: Nachdem hier alle möglichen Varianten denkbar sind, sollten viele verschiedene DNS-Varianten auftauchen. Es sollte also keine klare Bande entstehen, sondern eher ein verschwommener Fleck
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Das tatsächliche Ergebnis seht ihr hier:<br>
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[[Datei:Repli_MeselsonStahl_VErgebnis.jpg|800px]]<br>
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Welcher Replikationsmechanismus liegt also vor?
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Der semikonservative
 
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−
'''Wie funktioniert´s?'''<br>
+
<span style="color:#006">'''03.04.: Die Replikation'''</span><br>
−
Schaut das Video, welches zeigt, wie die Replikation auf molekularer Ebene abläuft! Beantwortet während des Videos bzw. danach folgende Fragen: <br>
+
* Warum muss die DNS überhaupt repliziert werden?
−
* Was macht die Helicase?
+
* Bei der Replikation spielen die Enzyme "Helicase", "DNA-Polymerase", "Primase" und "Ligase" eine wichtige Rolle. Beschreibe von jedem Enzym kurz die Aufgabe!
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* Wie heißt das Enzym, das aus RNA-Stückchen einen kleinen Primer formt?
+
* Betrachtet den ''leading-strand'': Eines der oben genannten Enzyme ist hier nicht nötig. Welches?
−
* Warum kann der "leading-strand" (Vorwärts-Strang) in einem Stück ergänzt werden, der "lagging-strand" (Rückwärts-Strang) nicht?
+
* Warum gibt es Okazaki-Fragmente? (Achtung: Die Frage lautet nicht: Was sind Okazaki-Fragmente? Aber das sollte man natürlich trotzdem wissen.
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* Was ist ein Okazaki-Fragment?
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* Was macht die Ligase?
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* Sie entdrillt die DNS-Doppelhelix und trennt die beiden Einzelstränge voneinander.
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* Primase
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* Weil die Polymerase nur in eine Richtung arbeiten kann (am neu entstehenden Strang die Nukleotide von 5´ nach 3´ verknüpfen), auf dem Vorwärtsstrang kann die Polymerase daher der Helicase "hinterher" laufen, auf dem Rückwärtsstrang muss gewartet werden, bis ein neuer Primer erstellt wurde, erst dann kann die Polymerase "von der der Helicase weg" arbeiten.
+
*  
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* Die noch nicht miteinander verknüpften doppelsträngigen Abschnitte auf dem Rückwärtsstrang
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*  
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* Sie schließt die Lücke im Zucker-Phosphat-Gerüst der neu synthetisierten Einzelstränge.
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*  
 
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<span style="color:#060">'''Hausaufgabe'''</span><br>
 
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Lesen: Buch, S. 63 - 65 (ohne den blauen Zettelkasten)<br>
 
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Aufgabe: Beschreibe das sichtbare Ergebnis, wenn man die Bakterien im Versuch von Meselson und Stahl nicht einen Teilungszyklus lang, sondern zwei Teilungszyklen lang auf Medium mit leichtem Stickstoff wachsen lässt!
 
 
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Version vom 2. Mai 2020, 16:44 Uhr

Seite noch im Aufbau!

Wiederholung aller bisherigen Einheiten
Die folgende Einheit stellt eine Wiederholung aller Einheiten dar, die in den letzten Wochen während des Home-Schoolings besprochen wurden. Bitte prüft, ob ihr die folgenden Fragen beantworten könnt. Natürlich liegen manche Inhalte schon etwas länger zurück, daher dürft ihr gerne auf dieser Seite scrollen, um zu einer Lösung zu gelangen.
Ich verschicke heute an euch alle einen Arbeitsauftrag über den Schulmanager. In diesem Arbeitsauftrag sind alle Fragen noch einmal kurz aufgeführt. Ich hätte gerne, dass ihr mir ALLE auf diesen Arbeitsauftrag im Schulmanager antwortet und angebt, welche Fragen für euch nicht lösbar waren. Für die Bearbeitung dieser Aufgabe und das Feedback habt ihr Zeit bis Freitag, 08.05. 13:00 Uhr. Das Feedback stellt für mich eine wichtige Grundlage für das weitere Vorgehen im Unterricht dar.
Bitte beachtet jedoch folgendes:

  • Solltet ihr mir rückmelden, dass ihr keine einzige Frage beantworten konntet, bedeutet das nicht, dass ich im Unterricht alles wiederholen werde. Definitiv nicht.
  • Wenn ihr während des Home-Schoolings keine Arbeitsaufträge hier im Wiki erledigt habt, dann will ich auch kein Feedback zu den Fragen von euch. Antwortet auf den Arbeitsauftrag im Schulmanager einfach mit "Keine Teilnahme".
  • Ich gehe davon aus, dass viele von euch alle Fragen (evtl. mit ein bisschen Recherche) beantworten können. In dem Fall antwortet auf den Arbeitsauftrag im Schulmanager einfach mit "Alles o.k." (o.ä.)


Los geht´s:


20.03.: Stammbaumanalyse + Heterozygoten-Test, pränatale Diagnosemöglichkeiten

  • Bei der Mukoviszidose handelt es sich um eine autosomal-rezessiv vererbte Krankheit. Eine Frau möchte wissen, wie hoch die Wahrscheinlichkeit dafür ist, dass sie ein Kind zur Welt bringt, das an Mukoviszidose leidet. Der Grund ihrer Besorgnis ist ihr Bruder, der ebenfalls an dieser Krankheit leidet. Ihre Schwester und ihre Eltern sind jedoch phänotypisch gesund.
Geben Sie - soweit das möglich ist - alle möglichen Genotypen aller genannten Personen!
Welche Aussagen über die Wahrscheinlichkeit eines kranken Kindes kann man treffen?
  • Was ist ganz allgemein ein "Heterozygoten-Test"? (Kein konkretes Beispiel).
  • Beschreibe kurz zwei pränatale Diagnosemöglichkeiten!



27.03.: Numerische Chromosomen-Aberrationen

  • Nenne eine häufig vorkommende, lebensfähige autosomale, numerische Chromosomenaberration!
  • Nenne eine häufig vorkommende, lebensfähige gonosomale, numerische Chromosomenaberration!
  • Beschreibe möglichst detailliert das Phänomen "Non-Disjunction"!


03.04.: DNS als Träger der Erbinformation, Bau der DNS

  • Nenne die Grundbausteine der DNS!
  • Erkläre in Bezug auf die DNS die Begriffe "komplementär und antiparallel"!
  • Wie lautet die Sequenz des komplementären Strangs zu 5´-TUTGAG-3´



03.04.: Die Replikation

  • Warum muss die DNS überhaupt repliziert werden?
  • Bei der Replikation spielen die Enzyme "Helicase", "DNA-Polymerase", "Primase" und "Ligase" eine wichtige Rolle. Beschreibe von jedem Enzym kurz die Aufgabe!
  • Betrachtet den leading-strand: Eines der oben genannten Enzyme ist hier nicht nötig. Welches?
  • Warum gibt es Okazaki-Fragmente? (Achtung: Die Frage lautet nicht: Was sind Okazaki-Fragmente? Aber das sollte man natürlich trotzdem wissen.



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