Zusammenfassungen. Biologieprüfung 23. März Ungeschlechtliche und geschlechtliche Fortpflanzung. Die Bildung der Keimzellen wird Meiose genannt

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1 Zusammenfassungen Biologieprüfung 23. März 2016 Ungeschlechtliche und geschlechtliche Fortpflanzung Die Bildung der Keimzellen wird Meiose genannt Janik, Steffi, Tom

2 BIOLOGIE Ungeschlechtliche und geschlechtliche Fortpflanzung # Ungeschlechtliche (asexuelle, vegetative) Fortpflanzung Die Nachkommen entstehen dabei aus nur einem Elter, und sind somit genetisch identisch. Bei eukarytosischen Einzellern entstehen durch Mitose aus einer elterlichen Zelle zwei Tochterzellen. Bei Mehrzellern bildet sich der Tochterorganismus durch mehrere (viele) Mitosen. Variabilität entsteht nur durch Mutation > Das Erbgut verändert sich durch Fehler beim Kopieren der Gene. Vorteile Nachteile Benötigt keinene Fort- Es entstehen immer nur identische pflanzungspartner Organismen (keine/minime Anpassung) Keine Partnerkonkurrenz Wenn sich Lebensbedingungen stark ändern, könnte die Population Man erhält die gewünschten aussterben, da sich alle Organismen Organismen (vorteilhaft für genetisch kaum voneinander Pflanzenzucht) unterscheiden. # Geschlechtliche (sexuelle) Fortpflanzung Keimzellen Keimdrüsen Befruchtung Zygote Eizelle Spermium Meiose Haploide Fortpflanzungszellen, aus denen erst nach einer Befruchtung ein Organismus hervorgeht. In den Keimdrüsen (= Gonaden) werden die Keimzellen gebildet (Eierstöcke, Hoden). Elterliche Zellkerne verschmelzen zu einem Befruchtete Eizelle (DNA beider Eltern) > Wachsen zu einem diploiden Embryo heran Weibliche Keimzelle; haploid; nicht beweglich Männliche Keimzellen; haploid; beweglich Vorgang der Keimzellbildung Dabei müssen Chromosomen zu einem Chromosomensatz geteilt werden

3 # Unterschiede Männchen und Weibchen Geschlechtsorgane Bei Säugetieren Weibchen grösser > Für Geburt von Nachkommen Männchen spektakuläres Aussehen (Partnersuche) Weibchen unauffälligeres Aussehen (Schutz der Eier/Jungtiere) Verhalten: Männchen: So viele Weibchen wie möglich Weibchen: Möglichst guter Partner # Begriffserklärung Geschlechtsdimorphismus Besamung Begattung (= Kopulation) = Unterschiedlicher Körperbau = Auftreffen und Eindringen eines Spermiums auf bzw. in die Eizelle = Übertragung der Spermium in den weiblichen Geschlechtsapparat # Äussere Besamung Keimzellen beider Geschlechter werden nahe beieinander ins Wasser abgegeben. Spermium treffen ausserhalb des weiblichen Geschlechtsapparates auf die Eizellen. Beispiele: Fische, Amphibien # Innere Besamung Spermium werden mittels Kopulation (= Übertragung der Spermium in den weiblichen Geschlechtsapparat) zur Eizelle gebracht; Besamung findet im Körper statt. Beispiele: Vögel, Säugetiere, grösstenteils Reptilien # Vorteile d. geschl. Fortpflanz. Nachteile d. geschl. Fortpflanz. Grössere Vielfalt Keine/sehr minime Vielfalt Anpassung Anpassung nur durch Mutationen Parntersuche Konkurrenz # Definition: Geschlechtliche Fortpflanzung Bei der geschlechtlichen Fortpflanzung werden beide Elternteile benötigt, und man erhält von beiden Teilen die Gene. Es enstehen Nachkommen, die sich von ihren Eltern genetisch unterscheiden.

4 # Klonen Wie Dolly "gemacht" wurde: Dem Eizellspenderschaf wurde die Eizelle entkernt und ein Zellkern einer Körperzelle des Zellkernspenders eingesetzt. Durch Stimulation entstand ein Embryo. Dieser Embryo wurde einer Leihmutter eingesetzt, die Dolly dann austrug. Theoretisch wäre dieser gesamte Prozess auch mit nur einem Schaf möglich gewesen. Anomalitäten von Dolly: Dolly alterte schneller als gleichaltrige Schafe, weil der Zellkernspender bereits älter war. Telomere (Ende der Chromosomen) sind kürzer Bei jeder Zellteilung werden die Telomere ein wenig kürzer. Da sie bei Dolly bereits verkürzt sind, senkt dies Dollys Lebenserwartung. Problematik des Klonens: Grossteil der geklonten Tiere stirbt bereits im Mutterleib oder kurz nach der Geburt Überlebenden leiden an gestörtem Immunsystem und sind daher anfälliger auf Krankheiten Angst vor "Wunschorganismen" Threapeutisches Klonen Beim Therapeutischen Klonen werden Zellkerne des Patienten in entkernte Spender-Eizellen übertragen, die dann zu bestimmten Geweben herangezüchtet werden. Diese könnte man ohne Abwehrreaktionen des Körpers dem Patienten transplantieren.

5 BIOLOGIE Die Bildung der Keimzellen wird Meiose genannt # Grundbegriffe Gonosomen X- und Y- (Geschlechts-)chromosomen Beim Mensch das 23. Paar XX = Frau XY = Mann Autosomen Karyogramm Karyotyp Restlichen Chromosomen Beim Mensch die 22 übrigen Chromosomenpaare Collage von einzeln fotografierten Chromosomen in der Metaphase der Mitose nach Grösse, Gestalt und Bandenmuster* angeordnet. Kurzformel zur Beschreibung des Karyogramms Bei einer normalen menschlichen Frau: Bei einem normalen menschlichen Mann: Trisomie 21: 46,XX 46,XY 47,XX/XY # Chromosomen in der Generationenfolge Mensch Meiose Keimzellen Befruchtung Embryo Mitose * 2n = 46 > n = 23 > 2n = 46 > * Mitose: Wachstum des Organismus Urkeimzelle mit Urkeimzelle mit Haploide Ein-Chromatid- > Zwei-Chromatid- > Keimzellen Chromosomen Replikation Chromosomen Meiose [22 + X/Y] Eizelle der Mutter 22 + X > Befruchtete > Mitosen > Urkeimzelle Spermium des Vaters Eizelle (Zygote) mit 1-Chrom Y Chromosom Keimbahn Körperzellen/ Somatische Zellen Alle Zellen, aus denen im Laufe der Entwicklung Keimzellen hervorgehen, gehören zur Keimbahn Alle diploiden Zellen bis auf Urkeimzellen und deren Vorläufer

6 # Zum Ablauf der Meiose 1. Reifeteilung = Meiose 1 = Reduktionsteilung 2. Reifeteilung = Meiose 2 Meiose 1 wird auch Reduktionsteilung gennant, weil der Chromosomensatz halbiert wird. Nach der Meiose 1 ist die Zelle also haploid. Meiose 2 entspricht vom Ablauf her einer Mitose, jedoch bei einer haploiden Zelle. # Varianten der ungeschlechtlichen Fortpflanzung Zellteilung Amöben Knospung Hydra Brutknöllchen Scharbockskraut Wurzelknöllchen Scharbockskraut Ableger Erdbeere Brutpflänzchen Brutblatt Brutbecherchen Lebermos Rhizom Banane Brutzwiebel Tulpen Sprossknollen Kartoffel # Varianten der Endzellen Formel für die Berechnung der Varianten von Endzellen 2 (n 1) Welches der zwei Doppelchromatid-Chromosomen auf welche Seite gezogen wird, entscheidet der Zufall. # Mitose/Meiose/Mitose/Meiose/Mitose/Meiose/Mitose/Meiose/Mitose/Meiose Vergleich von Mitose Meiose Dauer 1 h Tage/Wochen/Jahren Zellteilungen 1 2 Zahl der Tochterzellen (Mensch) 2n = 46 n = 23 Erbeigenschaften identisch nicht identisch Prophase Aufspiralisierung Tetraden werden gebildet (Crossingover) Bedeutung Zellteilung > Ersatz von Zellen, Wachstum Herstellung der Keimzellen

7 # Crossingover Austausch von DNA-Sequenzen (dieselben Gene, aber meist andere Allele) von homologen Chromosomen. Chromosomenpaare kleben aneinander (Tetrade) Crossingover; Die Schwesterchromatiden sind nicht mehr identisch. # Meiose I Meiose II Diploide Zelle wird haploid Prophase mit Tetradenbildung und Crossingfuckingover Homologe Zwei-Chromatid-Chromosomen werden verteilt Zelle bleibt haploid Prophase ohne Tetradenbildung Zwei-Chromatid-Chromosomen werden zu Ein-Chromatid-Chrosomen aufgeteilt und verteilt (wie Mitose aber mit haploider Zelle) # Fehlverteilung von Autosomen Bei der Metaphase beim Trennen der Chromosomen in der Meiose kann es auftreten, dass einige Chromosomen nicht getrennt werden können und daher eine falsche Anzahl Chromosomen in den Tochterzellen landet. Auch in der Mitose kann es zu einer Aneuplodie* kommen. Je früher in der Entwicklung des Embryos der Fehler passiert, desto schwerwiegender sind die Folgen, da mehr Tochterzellen davon betroffen sein werden. Aneuplodie Zygote mit abweichender Anzahl Chromosomen Monosomie Fehlen eines Chromosomes (diploide Zelle: 2n 1) Trisomie Überschüssiges Chromosom (diploide Zelle: 2n + 1) Polyploidie Mehr als ein überschüssiges Chromosom Bei Trisomie 21 (Down-Syndrom) liegt ein überschüssiges Chromosom 21 vor. Die Körperzellen enthalten also 47 anstatt die übliche Anzahl von 46 Chromosomen. Es sind nicht bei vielen weiteren Autosomen-Fehlverteilungen die Auswirkungen bekannt, da der Embryo vor der Heranreifung oder Geburt dabei meist abstirbt.

8 # Fehlverteilung von Gonosomen XX Normale Frau X0 Turner-Frau Fehlendes X-Chromosom XXX, XXXX Poly-X-Frau Überschüssige X-Chromosomen XY Normaler Mann XXY, XXXY Klinefelter-Mann Überschüssige X-Chromosomen XYY, XXYY Diplo-Y-Mann Überschüssiges Y-Chromosom Turner-Syndrom Einzige Monosomie mit Überlebenschance relativ klein, wenig ausgereifte Geschlechtsmerkmale (Haare, Brüste, ), steril (=unfortpflanzungsfähig) Poly-X-Frau XXX Diplo-Y-Mann XYY Poly-X-Frau XXXX Diplo-Y-Mann XXYY gesunde, normale Frau gesunder, normaler Mann, jedoch eher gross schwachsinnig