Lernmodul mit Lösungen für Aufgaben zum Thema Chromosomen

Roland Heynkes, 13.9.2020

Diese Seite dient der Selbstkontrolle für diejenigen, welche die Aufgaben zu den Kapiteln über Chromosomen im Lerntext Genetik für die Sekundarstufe 1 selbständig bearbeitet haben und nun ihre Antworten überprüfen wollen.

1	Erkläre den Vergleich von Chromosomen mit Kochbüchern!
Diese Tabelle zeigt meine Lösungsvorschläge.
	Wie ein Kochbuch enthält ein Chromosom viele Rezepte bzw. Bauanleitungen (Gene) für die Herstellung von Eiweißen und RNAs.
2	Definiere Protein, RNA, Körperzelle, Geschlechtszelle, Eizelle, Spermium, Zygote, haploid, diploid, Geschlechtschromosom, Chromosomenpaar, Meiose!
	Proteine werden auch Eiweiße genannt und sind lange, unverzweigte Aminosäure-Ketten, die allen Lebewesen als Bausteine und Werkzeuge dienen. RNA ist die international übliche Abkürzung für Ribonukleinsäure (RNS). Ribonukleinsäure ist ein vielseitig verwendetes Biopolymer aus Ribonukleotid-Einheiten. Bei bestimmten Viren ist Ribonukleinsäure Trägerin des Genoms. Bei uns transportiert sie als mRNA Kopien einzelner Gene vom Zellkern zu den Ribosomen, den Strukturen der Protein-Synthese. Dort übersetzt sie als tRNA den genetischen Code in Aminosäure-Sequenzen. Und zumindest in den Ribosomen dient sie als Struktur-Elemente. Außerdem gibt es regulatorisch wirkende Ribonukleinsäuren. Körperzelle nennt man jede Zelle eines Vielzellers mit Ausnahme der Geschlechtszellen. Von den Körperzellen unterscheiden sich Geschlechtszellen vor allem dadurch, dass Geschlechtszellen der sexuellen Fortpflanzung dienen. Geschlechtszellen sind daher immer haploid, besitzen also nur von jedem Chromosom nur eine Kopie. Verschmelzen zwei Geschlechtszellen zu einem neuen Lebewesen (einer Zygote), dann entsteht die erste diploide Körperzelle mit einem doppelten Chromosomensatz. Es gibt allerdings auch haploide Lebewesen wie die meisten Moos, in denen auch die Körperzellen haploid sind. Geschlechtszelle nennt man die besonderen Zellen, durch deren Verschmelzung bei der sexuellen Fortpflanzung neue Individuen entstehen. Eizelle nennt man die weibliche Geschlechtszelle. Spermium oder Samenzelle nennt man bei Tieren eine männliche Geschlechtszelle. Zygote nennen Biologen eine Eizelle nach deren Befruchtung durch eine männliche Geschlechtszelle. Eine Zygote ist daher diploid. Der Begriff: "haploid" kommt aus dem Griechischen und bedeutet einfach. In der Biologie benutzt man diesen Begriff im Zusammenhang mit dem Chromosomensatz. Der haploide ist der einfache oder halbe im Gegensatz zum doppelten oder vollen (diploiden) Chromosomensatz. Im haploiden Genom kommt jedes Gen nur einmal vor. Der Begriff: "diploid" ist ein aus di=zwei und Ploidie = Anzahl der Chromosomensätze zusammengesetzter Begriff. Demnach bedeutet diploid, dass ein Lebewesen oder eine einzelne Zelle über einen doppelten oder vollen Chromosomensatz im Gegensatz zum einfachen oder halben (haploid) Chromosomensatz verfügt. Geschlechtschromosom nennt man in der Genetik ein Chromosom, welches bei sexueller Fortpflanzung das Geschlecht der Zygote bestimmt. Chromosomenpaar heißen vereinfacht gesagt 2 Chromosomen mit den gleichen Genen oder wenigstens sich entsprechenden Aufgaben, wobei jeweils eines von der Mutter und das andere vom Vater stammt. Meiose oder Reduktionsteilung nennt man eine besondere Form der Zellteilung, bei der in zwei Teilungsschritten aus einer diploiden Zelle vier haploide Geschlechtszellen entstehen.
3	Entwickle eine Hypothese zur Erklärung der Notwendigkeit haploider Geschlechtszellen!
	Die Meiose verhindert, dass die Zellen der Kinder doppelt soviele Chromosomen wie die ihrer Eltern enthalten.
4	Beschreibe den Unterschied zwischen männlichen und weiblichen Chromosomensätzen!
	Enthält der Chromosomensatz zwei X-Chromosomen, dann ist er rein genetisch betrachtet weiblich. Enthält aber der Chromosomensatz ein X- und ein Y-Chromosom, dann kann sich der Embryo männlich entwickeln, falls alles gut geht.
5	Erkläre den Zweck der Mitose!
	Jeder Zellteilung geht eine Mitose voraus, weil bei jeder Zellteilung jede der beiden Tochterzellen einen eigenen Zellkern mit einer Kopie des kompletten Bauplans (Genoms) erhalten muss.
6	Erkläre den Zweck der DNA-Replikation!
	Die Kernteilung darf nicht dazu führen, dass sich die beiden neuen Zellkerne die Chromosomen teilen müssen. Denn dann hätte jede Tochterzelle nur noch halb soviele Chromosomen wie die Mutterzelle. Jede Tochterzellen muss von jedem Chromosom eine Kopie erhalten. Darum müssen vor jeder Kernteilung alle Chromosomen des Zellkerns der Mutterzelle verdoppelt werden. Diese Verdopplung der Chromosomen nennt man Replikation oder genauer DNA-Replikation.
7	Beschreibe kurz die in der Animation dargestellten Vorgänge!
	Die Animation zeigt, wie zunächst zwischen den Kernteilungen die 1-Chromatid-Chromosomen noch innerhalb des Zellkerns durch die DNA-Replikation zu 2-Chromatiden-Chromosomen verdoppelt werden. Danach kommt es zur Kernteilung (Mitose). Schließlich teilt sich die eukaryotische Mutterzelle in zwei Tochterzellen.
8	Beschreibe die Aufgaben der Proteine in den Chromosomen!
	In den Chromosomen der Eukaryoten wird die DNA von Eiweißen kontrolliert und immer in die gerade passende Form gebracht. Außerdem ist in Chromosomen die DNA um sogenannte Histon-Proteine gewickelt.
9	Nenne den Zweck der Kondensation der Chromosomen in der Prophase!
	Die normalerweise extrem langen und dünnen Chromosomen werden in der Prophase zu Beginn der Mitose zu dicken, kurzen Knubbeln kondensiert, weil sie dadurch transportfähig werden.

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Roland Heynkes, CC BY-NC-SA 4.0