Grundlagen der Genetik: Zelle, Mitose, Meiose - Genetik an Stationen

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Inhalt

Hinweise für das Lernen an Stationen . . . 2

Übersicht über die Stationen mit Laufzettel . . . 3

Test zum Thema „Genetik“ . . . 4

Station 1: Zellorganellen und ihre Aufgaben . . . 7

Station 2: Zellkern (Nukleus) . . . 8

Station 3: Chromosomen . . . 9

Station 4: Mitose (Zellkernteilung) und Zellteilung . . . 10

Station 5: Geschlechtszellenbildung durch Meiose (Reduktionsteilung) . . . 13

Station 6: Kombination des Erbgutes bei der Befruchtung . . . 17

Station 7: Prokaryonten und Eukaryonten – die zwei großen Gruppen von Lebewesen 18 Lösungen . . . 20

Bildnachweis . . . 27

VORSC

HAU

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erlag – AAP Lehrerfachverlage GmbH, Donauwörth

Übersicht über die Stationen mit Laufzettel

Name: Klasse: Datum:

Station Name Datum Dauer

(in Min.)

Zusammen- arbeit mit …

Bemerkungen Kontrolle 1 Zellorganellen und ihre

Aufgaben

2 Zellkern (Nukleus) 3 Chromosomen

4 Mitose (Zellkernteilung) und Zellteilung

5 Geschlechtszellenbildung durch Meiose (Reduktions- teilung)

6 Kombination des Erbgutes bei der Befruchtung

7 Prokaryonten und Eukaryon- ten – die zwei großen Grup- pen von Lebewesen

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fachverlage GmbH, Donauwörth

Datum: Klasse/Lerngruppe: erreichbare Punktzahl: 20

Name: erreichte Punktzahl:

Test zum Thema „Genetik”

Vortest am Nachtest am

1. Beschrifte die folgende Abbildung und ergänze die zugehörige Tabelle. (10 P.)

Tierische Zelle Pflanzliche Zelle

Zellbestandteile Aufgaben Vorkommen bei …

tierischen Zellen pflanzl. Zellen

2 2

3 3

4

5 5

6

1 1

7

8 2

3

4 5

6 1

7 8

7

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2. Ordne den einzelnen Organismenarten die jeweiligen Chromosomenzahlen zu. (4 P.)

Lebewesen hier die Verbindungs linien einzeichnen

Anzahl der Chromosomen pro Körperzelle

Mensch 4

Stechmücke 216

Fruchtfliege (Drosophila) 48

Gorilla 78

Schachtelhalm 46

Hund 8

3. Kreuze an, welche der folgenden Aussagen auf Mitose und/oder Meiose zutreffen. (4 P.)

trifft auf Mitose zu

trifft auf Meiose zu

Ist eine Form der Zellkernteilung

Chromosomenzahlen der Tochterzellen sind gleich groß wie die Chromosomenzahlen der Mutterzelle

Auch erbgleiche Teilung genannt

Auch erbungleiche Teilung oder Reduktionsteilung genannt Durch diese Art der Zellteilung entsteht aus einer befruchteten Eizelle ein vielzelliger Organismus

Es entstehen Geschlechtszellen (Gameten)

Läuft beim Menschen nur in den Eierstöcken bzw. Hoden ab

Ist für das Verheilen einer Wunde verantwortlich

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Die Vorgänge in einer Zelle sind überaus kompliziert und von den Wissenschaftlern bis heute noch nicht annähernd verstanden.

An dieser Station erhaltet ihr einen Einblick in die Auf- gaben der verschiedenen Teile einer Zelle.

Material: Biologiebuch, Internet

Aufgabe

Anhand der folgenden Tabelle könnt ihr die Aufgaben der verschiedenen Teile von Pflanzen- zelle und Tierzelle miteinander vergleichen. Vervollständigt hierzu die Tabelle und nutzt ggf.

euer Biologiebuch, Biologielexika oder/und das Internet.

Zellbestandteil Aufgaben

Vorhanden in Tierzellen (x) Vorhanden in Pflanzenzellen (x)

Zellwand aus Zellulose

Feine Kanäle in der Zellwand zum Austausch von Stoffen und Informationen

Stoffbarriere nach außen; aktiver Stoffaustausch zwischen Zellen bzw. Zelle und Umgebung durch diese hauchdünne Biomem- bran möglich

Zellplasma (Protoplasma, Zytoplasma)

„Kraftwerke“ der Zelle; stellen der Zelle Energie für die Lebens- vorgänge zur Verfügung

Orte der Fotosynthese; Synthese von Glucose (Traubenzucker) mithilfe des Sonnenlichts als Energiequelle

Speicherung von Abfall-, Nähr- und Farbstoffen

_ _ _ _ _-Apparat Bildung von Sekreten in den Zellen; besonders in Drüsenzellen stark ausgeprägt

Endoplasmatisches Retikulum (ER)

Steuerzentrale der Zelle

Mitochondrium Chloroplasten Ribosomen

endoplasmatisches Retikulum

Zellwand Zellkern

Zellmembran Vakuole

Station 1: Zellorganellen und ihre Aufgaben

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Die meisten Lebewesen haben einen Zellkern, der von einer Kernmembran zum Plasma hin be- grenzt ist. An dieser Station lernt ihr Einzelheiten über den Zellkern und seine Bedeutung kennen.

Material: Biologiebuch, Internet

Aufgabe

Entscheidet bei jeder der folgenden Aussa- gen, ob die Aussage RICHTIG oder FALSCH ist. Kreist den entsprechenden Buchstaben ein. Das Lösungswort findet ihr, wenn ihr die eingekreisten Buchstaben von unten nach oben lest.

Nr. Aussage RICHTIG FALSCH

1 Durch eine Membran abgegrenzte Zellkerne finden sich bei allen Lebewesen. A L

2 Der Zellkern ist meist kugelförmig. H K

3 Der Zellkern ist die Steuer- und Informationszentrale einer Zelle. A P 4 Der Zellkern enthält weniger als die Hälfte des Erbgutes einer Zelle. E Z 5 Der Zellkern ist durch eine Kernmembran vom Zellplasma abgegrenzt. N D 6 Die Kernmembran hat zahlreiche Poren, durch die der Stoffaustausch erfolgt. E G

7 Das größte Zellorganell einer Zelle ist der Zellkern. M H

8 Im Zellkern befinden sich die Chromosomen. O J

9 Der Zellkern liegt in der Vakuole einer Zelle. I S

10 Der Zellkern liegt im Zellplasma. O U

11 Jede Zelle eines Menschen hat einen Zellkern. W M

12 Die weißen Blutkörperchen (Leukozyten) eines Menschen sind ohne Zellkern. G O 13 Die roten Blutkörperchen (Erythrozyten) eines Menschen sind ohne Zellkern. R N

14 Alle Lebewesen haben Zellen mit Zellkern. S H

15 Der mit (1) gekennzeichnete Teil der Zelle ist der Zellkern.

C A

Lösung:

Zellkern

Zellmembran

Mitochondrium

Ribosomen endoplasmatisches Retikulum

Station 2: Zellkern (Nukleus)

1

VORSC

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Die Erbinformation ist im Zellkern der Zellen in den Chromosomen gespeichert.

An dieser Station lernt ihr Näheres über Chromosomen kennen.

Material: Biologiebuch, Biologielexika, ggf. Internet

Aufgaben

1. Vervollständigt den folgenden Lückentext zum Thema „Zellkern und Chromosomen“.

Der Zellkern ist von einer umgeben, die man

nennt. Diese enthält (kleine Löcher), durch die

und Informationen zwischen dem Zellkern und dem ausge- tauscht werden können.

Im Innern des befinden sich Strukturen, die fadenförmig aussehen. Die Gesamtheit dieser Strukturen nennt man gerüst.

In bestimmten Stadien der Zellteilung erkennt man längliche Strukturen (s. Abbildung unten bei 2.), die man nennt. In diesen ist die information enthalten. Erst im Jahr 1911 konnte der Amerikaner Thomas Hunt

(1866–1945) nachweisen, dass die somen die Träger der

Erb sind.

Folgende Wörter sind einzusetzen: Chromatin-, Chromo-, Chromosomen, Erb-, -information (-an- lagen), Kernhülle, Membran (Hüllmembran), Morgan, Poren (Kernporen), Stoffe, Zellkerns, Zell- plasma

2. In der Abbildung ist ein 2-Chromatid-Chromosom schematisch dargestellt. Beschriftet die Skizze.

Verwendet folgende Begriffe zum Beschriften:

Zentromer, Chromatid1, Chromatid2.

Zelltyp Chromosomenzahl beim Menschen

Nervenzelle 46

Muskelzelle 46

Hautzelle 46

Eizelle 23

Spermienzelle 23

Station 3: Chromosomen

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Die Befruchtung einer Eizelle durch eine männliche Keimzelle ist der Beginn eines neuen Lebewesens. Bei der geschlecht lichen (sexuellen) Fortpflanzung verschmilzt der Zellkern einer Spermienzelle (Samen- zelle) mit dem Zellkern einer Eizelle.

An dieser Station lernt ihr, wie durch den Vorgang der Meiose die Geschlechtszellen (Eizellen, Samenzellen) entstehen.

Material: Informationstext, ggf. Biologiebuch Aufgaben

1. Enthielten die Zellkerne von Eizelle und Samenzelle eines Menschen jeweils 46 Chromo- somen wie die Körperzellen, so würde dies bei einer Befruchtung Folgendes bedeuten:

a) In den Körperzellen dieser Kinder (1. Generation) wären dann bereits Chromo- somen pro Zelle.

b) In den Körperzellen der 2. Generation wären Chromosomen und c) in den Körperzellen der 10. Generation wäre die Chromosomenzahl schon auf

Chromosomen angewachsen.

2. Bei Lebewesen (d. h. auch bei allen Menschen) befindet sich in den Körperzellen jedoch stets eine konstante Anzahl von Chromosomen. Da beim Menschen die Kinder aber auch nur 46 Chromosomen haben wie ihre Eltern, muss spätestens vor der Befruchtung die Chromosomenzahl halbiert worden sein.

In der folgenden Abbildung ist der Vorgang der Keimzellenbildung schematisch dargestellt. Beschriftet die Abbildung und nutzt als Information den Informationstext zu dieser Station.

Eizelle

Station 5: Geschlechtszellenbildung durch Meiose (Reduktionsteilung)

VORSC

HAU

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Lösungen

Station 4: Mitose (Zellkernteilung) und Zellteilung Lösungen

1.

1

2

3

4

5

Die erste Phase der Kernteilung (Mitose) ist die Prophase. Die Kernmembran löst sich allmählich auf. Aus dem Chromatingerüst des Zellkerns bilden sich die Chromosomen heraus.

Diese verkürzen sich zunehmend und werden sichtbar. An den beiden Zellpolen werden feine Fasern, die Kernspindelfasern, erkennbar.

1

Vor der erneuten Teilung einer Zelle müssen sich die Ein-Chro- matid-Chromosomen zu Zwei-

In der Telophase verlängern sich die Chromosomen und bilden wieder ein Fadenknäuel im Zellkern. Die Kernmembranen bilden sich neu und grenzen den Zellkern wieder vom Zellplasma ab. Die Spindelfasern sind nicht mehr zu erkennen. Am Ende der Telophase teilt sich die Ausgangszelle und es sind zwei kleinere Tochterzellen entstanden.

4

In der Metaphase ordnen sich die Chromosomen in einer Ebene, der Äquatorialebene, an. Jedes Metaphase-Chromo- som besteht aus zwei identi- schen Längshälften, den Chromatiden. Die Chromatiden jedes Zwei-Chromatid-

Chromosoms werden am Zentromer zusammengehalten.

2

In der Anaphase, der dritten Phase der Kernteilung, verkürzen sich die Kern- spindelfasern. Die beiden Chromatiden jedes Chromosoms werden am Zentromer getrennt und als Ein-Chromatid-Chromo- somen von den Kernspindelfasern zu den Zellpolen gezogen.