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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 aller bisherigen Einheiten'''</span><br>
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<span style="color:#006">'''Aufgabe'''</span><br>
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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Zunächst eine Aufgabe, die mit dem letzten Thema "Mutationen" zusammenhängt: <br>
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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* Ein Mutationstyp wurde im Unterricht nicht besprochen: Die so genannte '''Rastermutation'''.  
Bitte beachtet jedoch folgendes:
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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''').
* 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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* 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.  
* 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".
+
* s. auch Buch: S. 76 letzter Absatz - S. 77 erster Absatz
* 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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* 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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Los geht´s:
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Eine Beispielaufgabe:
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* Betrachte den folgenden DNA-Strang. Zunächst nur den mit schwarz dargestellten Normalfall: <br>
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[[Datei:Recap_Corona20_1_A1_ML.jpg|400px]]
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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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<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 phänotypisch gesunde 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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* [[Datei:Recap_Corona20_1_A1_ML.jpg|400px]]
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[[Datei:Recap_Corona20_1_A1_ML.jpg|400px]] <br>
: Über die Wahrscheinlichkeit eines kranken Kindes kann man hier sehr wenig konkretes sagen. Allgemein gilt: Wenn die fragende Frau den Genotyp AA besitzt, wird ein Kind nie an Mukoviszidose leiden. Wenn die Frau den Genotyp Aa besitzt, kommt es auf den Genotyp des Mannes an. Ein möglicher Mann wird im vorliegenden Szenario überhaupt nicht erwähnt, vielleicht weil die Frau auch noch gar keinen hat. Da Erbkrankheiten in der Regel selten sind, ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Mensch aus einer Familie mit Mukoviszidose auf einen Menschen trifft, der ebenfalls aus einer Familie mit Mukoviszidose stammt eher gering (keine genauen Werte). <br>
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Typische Fehler:
: Möglich Fälle: Wenn der Mann den Genotyp AA aufweist, ist die Wahrscheinlichkeit für ein krankes Kind gleich 0. Wenn er den Genotyp Aa aufweist (und die Frau auch), dann ist die Wahrscheinlichkeit für ein krankes Kind 25%. Sollte der Mann den Genotyp aa besitzen (früher erreichten Mukoviszidose-Patienten nicht das fortpflanzungsfähige Alter, durch Fortschritte in der medizinischen Betreuung sind heute jedoch bereits 50% der Menschen mit Mukoviszidose älter als 18 Jahr), dann beträgt die Wahrscheinlichkeit für ein krankes Kind 50% (immer vorausgesetzt die Frau besitzt den Genotyp Aa).
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* falschen Strang abgelesen
* '''Heterozygotentest:''' Ein Test mit dem man bei phänotypisch gesunden Menschen überprüfen kann, ob bezüglich einer rezessiven Erbkrankheit ein heterozygoter Genotyp vorliegt (Aa).
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* Translation nicht bei AUG begonnen
* '''Fruchtwasseruntersuchung''': Entnahme von Fruchtwasser über die Bauchdecke der schwangeren Frau mit einer Spritze. Untersuchung der darin enthaltenen kindlichen Zellen.
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: '''Ultraschall-Untersuchung''': Durch "Beschallung" des Bauchraums der schwangeren Frau und Auffangen des Echos können Bilder vom Fötus erstellt werden. Fehlentwicklungen können so frühzeitig erkannt werden.
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* Füge nun - wie in der Farbe rot dargestellt - an der gekennzeichneten Position das Nukleotid mit der Base Adenin ein und führe erneute eine Transkription und Translation durch!
 
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<span style="color:#006">'''27.03.: Numerische Chromosomen-Aberrationen'''</span><br>
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* Nenne eine häufig vorkommende, lebensfähige autosomale, numerische Chromosomenaberration!
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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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* z.B. Trisomie 21 (Down-Syndrom), auch noch möglich: Trisomie 13 (Pätau-Syndrom) oder Trisomie 18 (Edward-Syndrom)
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[[Datei:Recap_Corona20_1_A1_ML.jpg|400px]] <br>
* z.B. Turner-Syndrom (45, X0), auch möglich: Klinefelter- (47, XXY), Triplo-X- (47,XXX), Diplo-Y-Syndrom (47, XYY)
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* In der ersten oder zweiten meiotischen Teilung kommt es zu einer "Nicht-Trennung" von Chromosomen: Im einen Fall (bei der ersten meiotischen Teilung) werden die homologen Chromosomen nicht voneinander getrennt, im zweiten Fall (bei der zweiten meiotischen Teilung) werden die Chromatiden nicht voneinander getrennt. Es entstehen Tochterzellen, deren Chromosomenzahlen von der Norm abweichen.
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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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<span style="color:#006">'''03.04.: DNS als Träger der Erbinformation, Bau der DNS'''</span><br>
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* Nenne die Grundbausteine der DNS!
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* Erkläre in Bezug auf die DNS die Begriffe "komplementär und antiparallel"!
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* Wie lautet die Sequenz des komplementären Strangs zu 5´-TCTGAG-3´
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* Als "Grundbausteine" der DNS werden gerne "die Nukleotide" genannt. Das ist die Einheit aus einem Zucker (Ribose), einem Phosphat-Rest und einer von vier möglichen Basen (Adenin, Thymin, Cytosin, Guanin).  
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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.
* '''komplementär''': Es gibt nur zwei Paarungen von Basen, die aufgrund des räumlichen Baus in einem intakten DNS-Strang gegenüberliegen können: Adenin und Thymin bzw. Guanin und Cytosin. Allgemein bedeutet "komplementär": Nicht identisch, aber sich ergänzend.
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: '''antiparallel''': Betrachtet man das Zucker-Phosphat-Gerüsts eines DNS-Einzelstrangs, dann liegen aufgrund des Baus zwei verschiedene Enden vor. Man bezeichnet das eine Ende als 3´-Ende, das andere als 5´-Ende. Insofern kann man beim Ablesen des DNS-Einzelstrangs ganz klar eine Richtung festlegen, z.B. von '''3´ nach 5´''' (ähnlich wie beim echten Lesen eines Buchs: Im Deutschen liest man die Buchstaben von '''links nach rechts''', im Hebräischen von '''rechts nach links'''). Wenn man die einmal festgelegte Richtung des einen DNS-Einzelstranges betrachtet und mit der Richtung des gegenüberliegenden DNS-Einzelstrangs vergleicht, stellt man fest, dass dieser genau entgegengesetzt gerichtet ist. Das bezeichnet man als antiparallel.  
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* 3´-AGACTC-5´
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<span style="color:#060">'''Neu: Gentechnische Werkzeuge und Verfahren - Überblick'''</span><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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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.
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* Für diesen Selbstlernkurs solltet ihr euch ca. 30-45 Minuten Zeit nehmen.
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* Evtl. ist es für den/die eine/en 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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<div style="margin:0;  margin-right:8px; border:0px solid #dfdfdf; padding: 0em 1em 1em 1em; background-color:#DFC; align:left;">
<span style="color:#006">'''03.04.: Die Replikation'''</span><br>
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<span style="color:#060">'''weiteres Material'''</span><br>
* Warum muss die DNS überhaupt repliziert werden?
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'''Film''' auf BRalpha, ca. 15min.: Gesamtüberblick "Was leistet Gentechnik"
* Bei der Replikation spielen die Enzyme "Helicase", "DNS-Polymerase", "Primase" und "Ligase" eine wichtige Rolle. Beschreibe von jedem Enzym kurz die Aufgabe!
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{{#ev:youtube |jc_iY5fnGLg}}<br>
* Betrachtet den ''leading-strand'': Eines der oben genannten Enzyme ist hier nicht nötig. Welches?
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* 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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* 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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* Nach einer Zellteilung liegt nur noch die Hälfte des diploiden Chromosomensatzes vor. Durch die Replikation wird die ursprüngliche Menge Erbgut wieder hergestellt.
 
* Helicase: Entdrillt die DNS; DNS-Polymerase: Setzt entsprechend der Vorlage des Einzelstranges die richtigen komplementären Nukleotide zum gegenüberliegenden Strang zusammen; Primase: Nach dem Öffnen der DNS erzeugt dieses Enzym an einem bestimmten Punkt der DNS ein kurzes Stück komplementäre RNS. Dieses kurze Stück Doppelstrang (Primer) ist der Startpunkt für die DNS-Polymerase; Ligase: Sie verknüpft Okazaki-Fragmente am Zucker-Phosphat-Gerüst miteinander
 
* Die Ligase. Auf dem dem leading-strand kommen keine Okazaki-Fragmente vor, die verknüpft werden müssten.
 
* Die DNS-Polymerase kann einen DNS-Einzelstrang nur in eine Richtung ablaufen: Von 3´nach 5´. Im Falle des leading-strands kann sie der Helicase daher einfach hinterher laufen. Auf dem lagging-strand muss die Polymerase immer erst warten, bis ein Stück Doppelstrang entdrillt und dann ein Primer gesetzt wurde. Ab da kann sie dann von der Helicase weg arbeiten bis zum vorangegangenen Primer.
 
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Version vom 19. Juni 2020, 19:21 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:

Recap Corona20 1 A1 ML.jpg

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

Recap Corona20 1 A1 ML.jpg
Typische Fehler:

  • falschen Strang abgelesen
  • Translation nicht bei AUG begonnen
  • Füge nun - wie in der Farbe rot dargestellt - an der gekennzeichneten Position das Nukleotid mit der Base Adenin ein und führe erneute eine Transkription und Translation durch!

Recap Corona20 1 A1 ML.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/en 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 leistet Gentechnik"


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