8 Genetik Aufgaben zum Biobuch

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1 8 Genetik 8.1 Einleitung Aufgabe 8.1 1: Beurteile die folgenden Aussagen und korrigiere die falschen: a) Tante Elsa beim Blick in den Kinderwagen: Ganz der Vater. b) Die Augen hat er von der Mutter. c) Zwei Geschwister haben eine grössere Anzahl gleicher Allele als Eltern und ihre Kinder. d) Zwei verschiedene Phäne werden durch zwei verschiedene Allele bestimmt. e) Zwei Lebewesen mit gleichem Erbgut sehen immer genau gleich aus. 8.2 Klassische Genetik Aufgabe 8.2 1: Aufgabe 8.2 2: Der gallische Genetikcrack Genofix will untersuchen, ob Mendels Regeln auch bei Nelken gelten. Er kreuzt eine Nelke mit kleinen, stark duftenden, roten Blüten mit einer Nelke, die schwach duftende, grosse, weisse Blüten bildet. Warum ist das Resultat des Versuchs nicht aussagekräftig? a) Eine schwarze und eine weisse Maus haben miteinander zahlreiche Nachkommen, die ausnahmslos schwarz sind. Was schliesst Du daraus? b) Zwei von diesen Nachkommen haben miteinander 8 Junge. Welche Farbe haben diese? Aufgabe 8.2 3: Aufgabe 8.2 4: Aufgabe 8.2 5: Aufgabe 8.2 6: Aufgabe 8.2 7: Aufgabe 8.2 8: Eine nichtgescheckte Kuh wirft nach einem Date mit einem ebenfalls nichtgescheckten Stier ein geschecktes Kalb. Was schliesst Du daraus? Zwei kraushaarige Meerschweinchen haben miteinander kraushaarige und glatthaarige Nachkommen. Was schliesst Du daraus in Bezug auf die Eltern der beiden Meerschweinchen? a) Bei Rindern ist die Farbe Schwarz dominant gegenüber Rotbraun. Welche Nachkommen können beim Kreuzen von zwei schwarzen Rindern auftreten? Zeichne die entsprechenden Kombinationsquadrate. b) Eine rotbraune Kuh wirft ein rotbraunes Kalb. Was kannst Du über den Stier sagen? Ein weisses und ein schwarzes Meerschweinchen haben ausschliesslich schwarze Junge. Von diesen wird eines mit einem weissen gekreuzt. Wie sehen die Nachkommen aus? Zeichne für beide Kreuzungen das Kombinationsquadrat. Ein rosablühendes Löwenmäulchen bildet nach Selbstbefruchtung neben Nachkommen mit rosaroten Blüten auch rot und weissblühende. Was schliesst Du daraus? a) Eine Bohne, die bei Selbstbestäubung ausschliesslich runzelige Samen macht, bildet nach Bestäubung mit Pollen von einer Pflanze, die aus einem runden Samen entstanden ist, runde und runzelige Samen. Wie ist das zu erklären? b) Wie würdest Du diese Erklärung prüfen? Ws/Sy/Zö

2 Aufgabe 8.2 9: Amelie hat neben normalen Meerschweinchen eines mit sehr langen Haaren und möchte dieses weiterzüchten. Beim Kreuzen mit normalhaarigen erhält sie aber nur normalhaarige. Wie muss sie vorgehen, um möglichst schnell viele langhaarige zu bekommen? Zeichne die entsprechenden Kombinationsquadrate. Aufgabe : Eine wildfarbige Maus hat sieben wildfarbige und zwei weisse Junge geboren. Was lässt sich über die Genotypen der Jungen und über den Genotyp der Mutter und über den Genotyp und den Phänotyp des Vaters aussagen? Begründe Deine Schlüsse und gib die Genotypen mit Symbolen an. Aufgabe : Aus den Samen einer Tulpenkreuzung gehen 100 Pflanzen hervor. Davon blühen 53 orange, 26 rot und 21 gelb. a) Welche Genotypen und Phänotypen hatten die beiden gekreuzten Tulpen? b) Welchem erwarteten theoretischen Verhältnis entsprechen die beobachteten Phänotypen? c) Um was für einen Erbgang handelt es sich? Bitte kurz begründen. Aufgabe : Ein weisshaariges und ein schwarzhaariges Kaninchen werden miteinander gekreuzt. Das weisshaarige stammt von schwarzhaarigen Eltern, das schwarzhaarige von einem schwarzen Vater und einer weissen Mutter. Mit welcher Wahrscheinlichkeit wird ein weisshaariges Kaninchen geboren werden? Bestimme zunächst die Genotypen der einzelnen Kaninchen. Tipp: Erstelle zur Übersicht einen Stammbaum! Aufgabe : Ein Bauer besitzt einen Acker mit rotblütigen Erbsenpflanzen. Im folgenden Frühling sät er von deren Samen aus. Zu seinem Erstaunen erhält er neben 135 rotblütigen auch 46 weissblütige Pflanzen. Wie ist diese Beobachtung genetisch zu erklären? Begründe das Auftreten zweier Phänotypen und die beobachteten Zahlen. Aufgabe : In einem klassischen Versuch wurde mit Japanischen Wunderblumen gearbeitet. Kreuzte man eine rotblütige mit einer weissblütigen, hatten alle Nachkommen rosafarbene Blüten. Bestimme die Genotypen von P und eruiere die Genotypen und Phänotypen der F2, indem Du ein Kreuzungsschema (F1 x F1) erstellen. Aufgabe : Ein Lehrer wollte Mendels Erbsenversuche selber überprüfen. Von einer Erbsenpflanze X hatte er 50 Samen. Diese säte er aus. Von den heranwachsenden Keimlingen wurden aber die meisten von Schnecken gefressen. Nur gerade 5 Pflanzen kamen zum Blühen. Zwei der Pflanzen hatten rote Blüten und waren hochgewachsen, zwei hatten auch rote Blüten, waren aber niedriggewachsen. Dann gab es noch eine niedriggewachsene mit weissen Blüten. Die samenliefernde Erbsenpflanze X hatte reinerbige Eltern, nämlich eine weiss hochgewachsene und eine rot niedriggewachsene. a) Welcher Generation entspricht die Erbsenpflanze X? b) Welche Merkmale werden im Versuch untersucht? Gib die beobachteten Phänotypen von P, F1 und F2 an. Ws/Sy/Zö

3 c) Bezeichne die Erbfaktoren. Gib an, welche dominant bzw. rezessiv sind und notiere den Genotyp der F1. d) Was nützt Dir das Zahlenverhältnis in der F2 von 2:2:1? Begründe Deine Antwort mit ein, zwei Sätzen. e) Wie ist zu erklären, dass in der F2 der bisher nicht beobachtete Phänotyp weissniedriggewachsen auftritt? Welcher weitere Phänotyp wäre in der der F2 noch zu erwarten? Aufgabe : Eine einfarbig rot braune Kuh wird mit einem schwarz gefleckten Stier verpaart. Die Kälber sind ausnahmslos einfarbig schwarz. Bestimme die Genotypen von P und F1 sowie die Genotypen und Phänotypen der F2. Gib auch die Anteile der zu erwartenden Phänotypen an. Für die korrekte Lösung musst Du Dir über die beobachteten Merkmale im Klaren sein (Farbe und Fleckung). Aufgabe : Eine schwarze normalgrosse Maus wird mit einer grauen Zwergmaus gekreuzt. Die F1 wird unter sich weitergekreuzt. Dabei werden insgesamt 26 graue normalgrosse Mäuse, 8 schwarze normalgrosse, 10 graue Zwergmäuse und eine schwarze Zwergmaus geboren. a) Welche Erbfaktoren bzw. Merkmale werden dominant, welche rezessiv vererbt? b) Gib die möglichen Genotypen von P, F1 und F2 an! Aufgabe : Du entdeckst im Garten eine Tulpe mit apart dunkler Blütenfarbe und eine gelbe mit speziell gefiederten Blütenblättern. Du möchtest aus den beiden eine neue Sorte züchten, die beide Merkmale vereint aufweist. Wie musst Du dabei vorgehen? Versuche allgemein zu argumentieren und nicht auf Kreuzungsverhältnisse einzugehen. Aufgabe : Auf einer Silberfuchsfarm trat einmal ein ungewöhnlich schönes Tier auf, das wegen seines ausserordentlich glänzenden Felles Platin genannt wurde. Die Eigenschaft Platin vererbte sich auf Nachkommen dieses Fuchses, und der Farmer erzielte ungewöhnlich hohe Gewinne aus Fellen von Platin Füchsen. Er wollte deshalb eine reine Platin Rasse züchten: (P = Platinfuchs, S = normaler Silberfuchs) 1. Kreuzung P x S: Resultat in der F1: 18 S und 21 P 2. Kreuzung P x P: Aus dieser Kreuzung erzielte er folgende F2: 29 P und 13 S Jede Weiterzucht von P x P ergab ein ähnliches Verhältnis unter den Nachkommen. a) Gib eine Erklärung zu dieser (wahren) Geschichte. b) Wie könntest Du die von Dir erwogene Hypothese zur genetischen Grundlage des oben beschriebenen Erbganges überprüfen? Aufgabe : Rotblühende Erbsen aus grünen Samen werden gekreuzt mit weissblühenden Pflanzen aus gelben Samen. Die Nachkommen sind uniform rotblühend/gelbsamig. Zeichne das Kombinationsquadrat für die Weiterzucht der Nachkommen durch Selbstbestäubung. Welche Phänotypen treten dabei mit welcher Häufigkeit auf? Ws/Sy/Zö

4 Aufgabe : Erbsenpflanzen aus gelb/runzeligen Samen werden gekreuzt mit Pflanzen aus grün/runden Samen. Die Samen, die dabei entstehen, sind gelb/rund oder gelb/runzelig. (Wie wir in den vorangehenden Beispielen gesehen haben, ist bei Erbsensamen gelb (G) dominant gegenüber grün (g), und rund (R) dominant gegenüber runzelig (r).) Gib die Genotypen der gekreuzten Pflanzen und ihrer Nachkommen an. Aufgabe : Ein brauner und ein schwarzer Hamster haben schwarz/weiss gefleckte Nachkommen. a) Wie ist das zu erklären? (Hinweis: Farbe und Muster werden durch zwei verschiedene Gene bestimmt.) b) Was für Nachkommen können bei der Rückkreuzung der schwarz/weiss gefleckten Nachkommen mit dem braunen Elter auftreten? Aufgabe : Wir kreuzen eine normale Fruchtfliege, die einen grauen Körper und dunkelrote Augen hat (GGRR), und eine Mutante mit schwarzem Körper und hellroten Augen (ggrr). Die F1 sieht normal aus. Bei der Rückkreuzung mit der Mutanten entstehen je 45 % mit dem Phänotyp der P Generation (grau/dunkelrot oder schwarz/hellrot). a) Wie sehen die restlichen 10 % aus? Begründe Deine Antwort. b) Wie wäre die Häufigkeit der vier Phänotypen bei freier Kombinierbarkeit? c) Wie wäre das Resultat ohne Crossing over? Aufgabe : Zeichne die Kombinationsquadrate für die beiden Rückkreuzungen rosaroter Wunderblumen mit den rot und mit den weissblühenden Eltern. Aufgabe : Beim Kreuzen von roten, kugeligen Radieschen mit weissen, länglichen entsteht eine F1 mit rosaroten, ovalen Radieschen. Welche Phänotypen werden in der F2 auftreten? Aufgabe : a) Warum ist die Zahl der Embryonen, die während der Entwicklung sterben, bei Inzucht (d.h., wenn die Eltern nahe verwandt sind) oft höher? b) Welche negative Konsequenz hat die Tatsache, dass heute in der Rinderzucht besonders vielversprechende Stiere als Spermienspender tausende von Nachkommen haben? Aufgabe : Nimm Stellung zu der folgenden Aussage: Von multiplen Allelen spricht man, wenn von einem Gen in einer Zelle mehr als zwei Allele vorliegen. (Comp 23) Aufgabe : Beim Haushuhn gibt es eine Mutante mit kurzen Beinen. Kurzbeinige Hühner haben, selbst wenn man sie über viele Generationen nur unter sich weiterzüchtet, immer auch langbeinige Nachkommen. a) Wie ist das zu erklären? b) Wie hoch ist der Anteil langbeiniger Nachkommen, wenn beide Eltern kurzbeinig sind? Aufgabe : Fruchtfliegen brauchen zur Herstellung eines lebenswichtigen Stoffs X fünf Enzyme. Durch eine Mutation ändert sich ein Gen so, dass ein funktionsuntüchtiges Enzym entsteht. Heterozygote Fruchtfliegen, die ein mutiertes Allel besitzen, sind aber normal. Ws/Sy/Zö

5 Wie ist das zu erklären und was kannst Du über die gemeinsamen Nachkommen von zwei Heterozygoten aussagen? Aufgabe : Erkläre, wie es möglich ist, dass ein Gen mehrere Phäne beeinflusst. Aufgabe : Vier verschiedene Kreuzungsexperimente mit Drosophila haben zu Nachkommenschaften mit folgenden Phänotypenverhältnissen geführt: a) 1 : 1 b) 2 : 1 c) 3 : 1 d) 9 : 3 : 3 : 1 Schreibe die Genotypen der Eltern auf, indem Du jeweils passende Gensymbole erfindest. Aufgabe : Die Pflanze Elfenspiegel hat verschiedene Rassen. Eine Rasse hat blaue Blüten und eine schwarze Blütenmitte. Eine andere Rasse besitzt rote Blüten und eine weisse Blütenmitte. Wenn man die beiden Rassen miteinander kreuzt, so entstehen nur Pflanzen mit violetter Blüte und schwarzer Blütenmitte. a) Wie vererbt sich die Blütenfarbe, wie die Blütenmitte? b) Welche Genotypen hat die P Generation. c) Wenn die F1 Generation unter sich gekreuzt wird, sind welche Phänotypen, in welchem Verhältnis zu erwarten? Aufgabe : Mendel experimentierte mit Pflanzen, die hochwüchsig (H) waren und runde (R), gelbe (G) Samen produzierten. Für diese drei Merkmale sind die dominanten Allele dreier ungekoppelter Gene (Wuchsform, Samenform, Samenfarbe) verantwortlich. Die rezessiven Genotypen sind Zwergpflanzen (h) mit faltigen (r), grünen (g) Samen. Es werden nun reinerbige Varietäten hochwüchsig/faltig/gelb mit der reinerbigen Varietät zwergwüchsig/rund/grün gekreuzt. a) Welche Phänotypen sind in der F1 in welchem Verhältnis zu erwarten? b) Welche Phänotypen sind in der F2 (hervorgegangen aus der Kreuzung der F1 unter sich) in welchem Verhältnis zu erwarten? c) Wie häufig wird der Genotyp HhRRgg in der F2 vertreten sein? Aufgabe : Beim Huhn sind die Gene für Rosenkamm (R) und Erbsenkamm (E) dominant über einfachen Kamm (rree). (R) und (E) zusammen kombiniert ergeben den sogenannten Walnusskamm. (R) und (E) sind beide nicht geschlechtsgekoppelt und liegen auf verschiedenen Chromosomen. Ws/Sy/Zö

6 Was für Kämme tragen die Nachkommen aus folgenden Kreuzungen, und in welchem Verhältnis treten sie jeweils auf? a) RrEe x RrEe b) RREe x rree c) Rree x rree d) rree x Rree Aufgabe : Zucht von Wellensittichen: Ein weisses Weibchen (Albino) wird mit einem grünen Männchen gekreuzt. Alle Jungen sind grün. Werden diese untereinander weitergekreuzt, so gibt es in der F2 weisse Weibchen und grüne Männchen. Welche Aussagen kannst Du über diesen Erbgang und die beteiligten Gene machen? Aufgabe : Bei einer einfachen Mendelschen monohybriden Kreuzung wurden grosswüchsige mit kleinwüchsigen Pflanzen und anschliessend die F1 Generation mit sich selbst gekreuzt. Welcher Anteil der F2 Generation ist sowohl grosswüchsig als auch heterozygot? a) 1/8 b) 1/4 c) 1/3 d) 2/3 e) 1/2 Aufgabe : Der Phänotyp eines Individuums... a) hängt zumindest teilweise vom Genotyp ab. b) ist entweder homozygot oder heterozygot. c) bestimmt den Genotyp. d) ist die genetische Konstitution eines Organismus. e) ist entweder monohybrid oder dihybrid. Aufgabe : Die ABO Blutgruppen des Menschen werden bestimmt durch ein System von mehreren Allelen, wobei I A und I B gegenüber i 0 dominant sind. Ein Neugeborenes besitzt die Blutgruppe A. Die Mutter hat die Blutgruppe 0. Mögliche Phänotypen des Vaters sind... a) A, B oder AB. b) A, B oder 0. c) nur 0. d) A oder AB. e) A oder 0. Aufgabe : Welche Aussage über ein Individuum, das für ein Allel homozygot ist, trifft nicht zu? a) Alle somatischen Zellen enthalten zwei Kopien dieses Allels. b) Alle Gameten enthalten eine Kopie dieses Allels. c) Das Individuum ist in Bezug auf dieses Allel reinerbig. d) Die Eltern müssen für dieses Allel auch homozygot sein. Ws/Sy/Zö

7 e) Das Individuum kann dieses Allel an seine Nachkommen weitergeben. Aufgabe : Welche Aussage über eine Rückkreuzung trifft nicht zu? a) Es wird getestet, ob ein unbekanntes Individuum homozygot oder heterozygot ist b) Das getestete Individuum wird mit einem homozygot rezessiven Individuum gekreuzt. c) Wenn das getestete Individuum heterozygot ist, zeigen die Nachkommen ein Verhältnis von 1:1. d) Wenn das getestete Individuum homozygot ist, zeigen die Nachkommen ein Verhältnis von 3:1. e) Die Ergebnisse einer Rückkreuzung stimmen mit Mendels Modell der Vererbung überein. Aufgabe : Gekoppelte Gene... a) müssen unmittelbar nebeneinander auf dem Chromosom liegen. b) besitzen Allele, die unabhängig voneinander segregieren. c) zeigen kein Crossing over. d) liegen auf demselben Chromosom. e) besitzen immer mehrere Allele. Aufgabe : In der F2 Generation einer Dihybridenkreuzung a) treten vier Phänotypen im Verhältnis 9:3:3:1 auf, wenn die Loci gekoppelt sind. b) treten vier Phänotypen im Verhältnis 9:3:3:1 auf, wenn die Loci nicht gekoppelt sind. c) treten zwei Phänotypen im Verhältnis 3:1 auf, wenn die Loci nicht gekoppelt sind. d) treten drei Phänotypen im Verhältnis 1:2:1 auf, wenn die Loci nicht gekoppelt sind. e) treten zwei Phänotypen im Verhältnis 1:1 auf, unabhängig davon, ob die Loci gekoppelt sind. Aufgabe : Das Geschlecht eines Menschen wird bestimmt durch... a) die Ploidie; ein Mann ist haploid. b) das Y Chromosom. c) das X und das Y Chromosom; ein Mann hat den Genotyp XY. d) die Anzahl der X Chromosomen; ein Mann hat den Genotyp XO. e) das Z und das W Chromosom; ein Mann hat den Genotyp ZZ. Aufgabe : Beim Menschen werden fleckige Zähne durch ein dominantes geschlechtsgekoppeltes Gen verursacht. Ein Mann mit diesem Symptom, dessen Mutter normale Zähne hatte, heiratet eine Frau mit normalen Zähnen. Also... a) haben alle ihre Töchter normale Zähne. b) haben alle ihre Töchter fleckige Zähne. c) haben alle ihre Kinder fleckige Zähne. Ws/Sy/Zö

8 d) hat die Hälfte der Söhne fleckige Zähne. e) hat keiner der Söhne fleckige Zähne. Aufgabe : Das Foto zeigt die Schalen von 15 Karibik Pilgermuscheln (Argopecten irradians). Diese Muscheln sind Zwitter (Hermaphroditen), das heisst ein einzelnes Individuum kann sich geschlechtlich fortpflanzen (wie die Erbsenpflanzen der F1 Generation bei Mendels Experimenten). Es treten drei deutliche Färbungen auf: gelb, orange und schwarz weiss. Für das farbbestimmende Gen gibt es drei Allele. In der oberen Reihe ist eine gelbe Muschel und eine repräsentative Auswahl ihrer Nachkommen dargestellt, die mittlere Reihe zeigt eine schwarz weisse Muschel und ihre Nachkommen, die untere Reihe eine orangefarbene Muschel und ihre Nachkommen. Bezeichne jedes der drei Allele, die an der Farbentwicklung beteiligt sind, mit einem geeigneten Symbol; bestimme dann den Genotyp von jedem einzelnen Elter und beschreibe den Genotyp der verschiedenen Nachkommen. Erkläre die Zusammenhänge möglichst genau. Aufgabe : Das Geschlecht von Fischen wird durch das gleiche XY System bestimmt wie beim Menschen. Beim Guppy (Lebistes reticulatus) führt ein Allel an einem Locus auf dem Y Chromosom zu einem Pigmentfleck an der Rückenflosse. Ein männlicher Fisch mit dieser Merkmalsform wird mit einem Weibchen gekreuzt, das eine Rückenflosse ohne Fleck besitzt. Beschreibe die Phänotypen der F1 und der F2 Generation, die aus dieser Kreuzung hervorgehen. Aufgabe : Beim Andalusier, einer Hühnerrasse, steuert ein einziges Paar von Allelen die Gefiederfarbe. Es treten drei Farben auf: blau, schwarz, weiss gesprenkelt. Kreuzungen zwischen diesen drei Typen führen zu folgenden Ergebnissen: Eltern Nachkommen schwarz x blau blau und schwarz (1:1) schwarz x weiss gesprenkelt blau Ws/Sy/Zö

9 blau x weiss gesprenkelt blau und weiss gesprenkelt (1:1) schwarz x schwarz schwarz weiss gesprenkelt x weiss gesprenkelt weiss gesprenkelt a) Welche Nachkommen sind bei der Kreuzung blau x blau zu erwarten? b) Wie würdest Du vorgehen, wenn Du Eier verkaufen willst, die nur blaue Andalusier hervorbringen? Aufgabe : Bei Drosophila melanogaster gibt es an einem einzigen Locus für die Augenfarbe mehrere Allele: w (weiss), w e (eosinrot) und w + (Wildtyp rot). Der Locus liegt auf dem X Chromosom. Ein Weibchen mit eosinroten (blass orangefarbenen) Augen wird mit einem Männchen gekreuzt, das Augen des Wildtyps besitzt. Alle weiblichen Nachkommen haben rote Augen, die eine Hälfte der männlichen Nachkommen hat eosinrote und die andere Hälfte weisse Augen. a) Wie sind die Allele in der Reihenfolge der Dominanz anzuordnen? b) Welche Genotypen haben die Eltern und die Nachkommen? Aufgabe : Farbenblindheit ist eine rezessive Merkmalsform. Zwei Menschen mit normalem Sehvermögen haben zwei Söhne, von denen einer farbenblind ist und der andere normal sehen kann. Wenn das Paar zwei Töchter hat, wie viele verfügen dann über ein normales Sehvermögen? Begründe Deine Antwort. Aufgabe : Warum wäre der Mensch von allen ethischen Einwänden abgesehen ein ungeeignetes Objekt zum Studium der mendelschen Regeln? Aufgabe : In einer Standardzucht mit zwei Erbfaktoren findest Du in der F2 vier verschiedene Phänotypen im Verhältnis 9:3 :3: Genkopplung Welche Aussagen lassen sich über die Lage der Erbfaktoren machen? Aufgabe 8.3 1: Bei einer Kreuzung von Drosophilas mit Wildtypus und solchen mit zinnoberroten Augen (cn) und verkümmerten Flügeln (vg) erhält man in der F1 nur Fliegen vom Wildtypus. Kreuzt man eine solche F1 Fliege mit einem Elternteil zurück, so erhält man 4 Phänotypen im Verhältnis 45.25% zu 45.25% zu 4,75% zu 4.75%. a) Erstelle ein Kreuzungsschema für die beiden Kreuzungsschritte. b) Was sagen die verschiedenen Prozentzahlen aus? Warum sind je zwei Typen gleich häufig? c) Erkläre, wie es möglich ist, dass die beiden seltenen Typen vorkommen können. Aufgabe 8.3 2: Aufgabe 8.3 3: Aufgabe 8.3 4: Zeige anhand einer eigenen Skizze, wie ein Crossing over abläuft. Welche zytologische Tatsache spricht dafür, dass viele Merkmale (bzw. Erbfaktoren) gekoppelt sind? Ein Satz genügt. In einer Kreuzung soll geprüft werden, ob zwei Merkmale A und B gekoppelt vererbt werden. Es stehen die reinerbigen Linien AABB und aabb zur Verfügung. Ws/Sy/Zö

10 a) Kann man in der F1 bereits ein allfälliges Crossing over erkennen? Begründe Deine Antwort mit einem Satz. b) Nehmen wir einmal an, es würde kein Crossing over stattfinden. Welche Phänotypen würdest Du in der F2 erwarten? In welchem Verhältnis? Tipp: Zeichne bei der Kreuzung die Chromosomen. Aufgabe 8.3 5: Bei Drosophila melanogaster führt das rezessive Allel p zu rosa Augen, wenn es homozygot vorliegt. Bei p + p oder p + p + bildet sich die Augenfarbe des Wildtyps heraus. Von einem anderen Gen auf einem anderen Chromosom gibt es das rezessive Allel sw, das bei Homozygotie verkürzte Flügel hervorruft. Ein Weibchen des Genotyps p + p + sw + sw + wird mit einem Männchen des Genotyps ppswsw gekreuzt. Beschreibe die Phänotypen und Genotypen der F1 Generation sowie der F2 Generation (die entsteht, wenn sich die F1 Nachkommen untereinander paaren). Aufgabe 8.3 6: Auf demselben Chromosom von Drosophila melanogaster, welches das Gen für den p Locus (rosa Augen) trägt, befindet sich ein weiterer Locus, der die Ausformung der Flügel beeinflusst. Homozygot rezessive Individuen mit dem Genotyp byby haben blasenartige Flügel, während das dominante Allel by + Flügel des Wildtyps hervorbringt. Die Loci p + und by + liegen auf dem Chromosom sehr eng nebeneinander das heisst, die beiden Loci sind sehr eng miteinander gekoppelt. Für die Beantwortung der folgenden Fragen nimm an, dass es zu keinem Crossing over kommt. a) Beschreibe für die Kreuzung p + p + by + by + x ppbyby die Phänotypen und Genotypen der F1 Generation sowie der F2 Generation (die entsteht, wenn sich die F1 Nachkommen untereinander kreuzen). b) Beschreibe für die Kreuzung p + p + byby x ppby + by + die Phänotypen und Genotypen der F1 sowie der F2 Generation. c) Welche weiteren Phänotypen sind für die Frage b) in der F2 Generation zu erwarten, wenn es zu einem Crossing over kommt? d) Zeichne einen Zellkern, der eine Meiose durchführt, im Stadium des Crossing over (Frage c)). In welcher Generation (P, F1, oder F2) findet das Crossing over statt? 8.4 Genkarten Aufgabe 8.4 1: Bei der Rückkreuzung von heterozygoten Weibchen mit homozygoten Männchen sind bei Drosophila folgende Genabstände ermittelt worden: glasige Augen Antennapedia; haarlos glasige Augen; sepia Augenfarbe haarlos; Antennapedia sepia Augenfarbe; glasige Augen sepia Augenfarbe; haarlos Antennapedia; 15.2 cm 6.4 cm 43.5 cm 21.9 cm 37.1 cm 21.6 cm Ws/Sy/Zö

11 delta Flügeladern haarlos; Antennapedia delta Flügeladern; pink Augen sepia Augenfarbe; glasige Augen pink Augen; brauner Körper haarlos; glasige Augen brauner Körper; crossover Suppressor Gen glasige Augen; Antennapedia crossover Supressor Gen; 3.3 cm 18.3 cm 22 cm 15.1 cm 1.2 cm 7.6 cm 5.7 cm 9.5 cm Bestimme die Reihenfolge und den Abstand der Gene auf dem Chromosom (III). Aufgabe 8.4 2: Morgan untersuchte zwei Erbfaktoren: Augenfarbe dunkel (gegenüber rot beim Wildtyp) und Stummelflügel (gegenüber normalflügelig). In der Parentalgeneration kreuzte er reinerbige dunkeläugige stummelflügelige mit Wildtyptieren. In der F1 waren alle Wildtyp. Davon kreuzte er einige Weibchen zurück mit dunkeläugigen stummelflügeligen Männchen. Aus dieser Zucht ergaben sich 1339 dunkeläugige stummelflügelige, 1195 rotäugigenormal flügelige (=Wildtyp), 151 rotäugige stummelflügelige, 154 dunkeläugigenormalflügelige. Welche Aussagen lassen sich von diesem Versuch über die Lage und Anordnung der Gene machen? 8.5 Humangenetik Aufgabe 8.5 1: Erstellen eines Karyogramms. Da sich beim Menschen Veränderungen von Zahl und Struktur der Chromosomen fast immer phänotypisch auswirken, gehört heute die Chromosomenuntersuchung zu den wichtigsten Verfahren der genetischen Diagnose. Die einzelnen Arbeitsschritte sind: Gewinnung teilungsfähiger Zellen, deren Inkubation zur Zellteilung in geeigneter Nährlösung, Abstoppen der Mitose in der Metaphase, Spreiten der Metaphase Chromosomen, Färben (z. B. Giemsa Bandentechnik), Fotografieren, Ordnen. a) Schneide die Bilder der einzelnen Chromosomen auf der nächsten Seite aus. Sammle die ausgeschnittenen Bilder in einer kleinen Schachtel. b) Ordne die Chromosomen entsprechend der Vorlage (im Bild oben) auf einem Blatt Papier anhand folgender Kriterien: Chromosomengrösse, Lage des Centromers (metazentrisch, submetazentrisch, akrozentrisch), Muster der Giemsa Banden. c) Klebe dann die Bilder der Chromosomen in dieser Anordnung auf. d) Stelle fest, ob eine männliche oder weibliche Chromosomen Ausstattung vorliegt. e) Überprüfe, ob eine Abweichung von der üblichen Chromosomenzahl vorliegt (numerische Aberration) und welche dies ist. Ws/Sy/Zö

12 Aufgabe 8.5 2: Welche Folgen hat das Vorhandensein eines rezessiven Allels g, das zu einer inaktiven Form eines Enzyms führt, bei einer heterozygoten Frau, wenn a) g auf einem Autosom liegt? b) wenn g auf dem X liegt? Aufgabe 8.5 3: Aufgabe 8.5 4: Eine Frau mit der Blutgruppe A/rh hat ein Kind mit Blutgruppe AB/rh. Kann ein Mann mit Blutgruppe 0/Rh + der Vater sein? Begründe Deine Antwort. Welche Blutgruppe(n) kann ein Kind mit folgenden Eltern haben? a) 0/Rh + und 0/rh b) A/rh und B/rh c) 0/Rh + und AB/rh Aufgabe 8.5 5: Können sich Zwillinge gegenseitig Blut spenden? Ws/Sy/Zö

13 Aufgabe 8.5 6: Eine Frau und ein Mann, die beide gute Zungenroller sind, haben einen Sohn, der seine Zunge gar nicht seitlich aufrollen kann. a) Was folgt daraus nach Mendel? b) Wie sieht die Prognose für die Zungenrollfähigkeit weiterer Kinder aus? c) Kann der nichtrollende Sohn rollende Kinder haben? Aufgabe 8.5 7: a) Bei welchem Erbgang können zwei gesunde Eltern kranke Kinder haben? b) Bei welchem Erbgang können zwei kranke Eltern gesunde Kinder haben? c) Was gilt für den Genotyp der Eltern kranker Kinder bei rezessiven Erbkrankheiten? d) Bei welchem Erbgang können keine Generationen übersprungen werden und warum? Aufgabe 8.5 8: Aufgabe 8.5 9: Zwei Eltern mit normaler Pigmentierung haben ein Albino Kind. Wie gross ist die Wahrscheinlichkeit, dass auch das nächste Kind ein Albino wird? Interpretiere den Stammbaum einer Familie mit einer Erbkrankheit. Wie ist der Erbgang? Warum? Wie ist der Genotyp der nummerierten Personen? Aufgabe : Aufgabe : Ein Mann hat von seiner Mutter Grauen Star und von seinem Vater Vielfingrigkeit geerbt. Beide Allele sind dominant und ihre Genorte liegen auf einem Chromosom eng nebeneinander. Welche Prognose ist für ein künftiges Kind mit einer gesunden Frau die wahrscheinlichste? Begründe Deine Antwort. a) Welche mendelsche Regel gilt für X chromosomale Vererbung nicht? b) Bei welcher Vererbung erben kranke Söhne das Defektallel ausschliesslich von der Mutter und wem vererben sie es? c) Bei welchen Genotypen bestimmt ein rezessives Allel die Merkmalsform? Aufgabe : Ein gesundes Paar hat einen Sohn, der Bluter ist. Ein alter Freund der Mutter ist auch Bluter. Ist der Verdacht, er sei der Vater, berechtigt? Aufgabe : Warum sind bei X chromosomal rezessiven Erbgängen mehr Männer krank und bei X chromosomal dominanten mehr Frauen? Aufgabe : Ein Mann mit Rot Grün Sehschwäche und eine Frau, deren Vater dasselbe Erbleiden hat, erwarten ein Kind. Wie gross ist die Wahrscheinlichkeit (in %), dass das Kind rot grünsehschwach ist? Ws/Sy/Zö

14 Aufgabe : Gib in der Tabelle an, was nie ( ), was manchmal (ev.) und was immer (x) zutrifft. Gesund und krank beziehen sich auf den Phänotyp. Aussage autosomal gonosomal dominant rezessiv dominant rezessiv Zwei gesunde Eltern haben kranke Töchter. Nur der Vater vererbt das Defektallel an die Töchter. Eine kranke Mutter und ein gesunder Vater haben kranke Söhne. Kranke sind homozygot. Zwei kranke Eltern haben gesunde Kinder. Eine kranke Mutter hat gesunde Söhne. Aufgabe : Interpretiere die folgenden vier Stammbäume von Familien mit Erbkrankheiten. Gehe davon aus, dass die Einheiratenden gesund sind. Wie ist der Erbgang? Warum? Ordne den nummerierten Personen den Genotyp zu. Ws/Sy/Zö

15 Aufgabe : Aufgabe : Aufgabe : Wie erkennt man bei einem rezessiven Erbfaktor, ob er geschlechtsgekoppelt vererbt wird oder nicht? Eine Erbkrankheit wird durch einen geschlechtsgekoppelten, dominanten Erbfaktor ausgelöst. Welche Aussagen treffen für diesen Erbgang zu? a) Es können nur Frauen erkranken. Ws/Sy/Zö

16 b) Es können nur Männer erkranken. c) Wenn der Vater krank ist, werden alle seine Töchter auch krank sein. d) Wenn der Vater krank ist, werden seine Söhne gesund sein. e) Wenn die Mutter (XX) krank ist, beträgt die Wahrscheinlichkeit, dass ein Sohn bzw. eine Tochter krank wird, 50 %. Aufgabe : Wie unterscheidet sich der Chromosomenbestand eines Säugetier Weibchens von einem Männchen? (Ein Satz genügt.) Aufgabe : Wie gross ist die Wahrscheinlichkeit, dass nach 5 Knaben ein Mädchen geboren wird? Für die Antwort genügt ein Satz. Aufgabe : Ein Bluter befürchtet, er könne keine Ehe eingehen, weil ein Teil seiner allfälligen Kinder ebenfalls betroffen sein könnten. Welche Antwort würdest Du ihm geben? Als Hilfe kannst Du ein Erbschema aufstellen. Aufgabe : Du kennst das Lieblingsobjekt der Genforscher, die Fruchtfliege Drosophila melanogaster. Die Weissäugigkeit ist ein geschlechtsgebundenes, rezessives Merkmal dieser Fliege. Man kreuzt ein rotäugiges (XA = dominant) Weibchen mit Stummelflügeln (f = rezessiv) mit einem weissäugigen (Xa = rezessiv) Männchen mit normalen Flügeln (F = dominant). Die entstehenden Nachkommen gleichen Geschlechts sind in der F1 jeweils gleich. Eruiere die Genotypen von P und die Genotypen und Phänotypen von F1! Zeichne ein Kreuzungsschema und verwende dazu die vorgeschlagenen Symbole! 8.6 Proteinsynthese Aufgabe 8.6 1: Definiere folgende Abkürzungen und Begriffe: a) prä mrna b) Transkription c) Translation d) U e) Gen Aufgabe 8.6 2: Aufgabe 8.6 3: Beschreibe mit wenigen Worten, wodurch sich die Eiweisssynthese in einem Bakterium und in einer Leberzelle des Menschen grundsätzlich unterscheidet. Nenne drei Punkte, in denen sich der Bau einer RNA vom Bau der DNA unterscheidet. Ws/Sy/Zö

17 Aufgabe 8.6 4: Ergänze die folgende Tabelle zum Vergleich von Replikation und Transkription: Replikation Transkription Was wird transkribiert bzw. repliziert? Wo beginnt und wo endet der Vorgang? Was entsteht? Wann findet der Vorgang statt? Wo erfolgt der Vorgang bei Eukaryoten? Was wird zusammengebaut? Aufgabe 8.6 5: Ergänze im folgenden Text die fehlenden Begriffe: Die RNA Polymerase bindet an den A der DNA und ein Stück des...b... wird geöffnet. Am...C... Strang lagern sich die...d... an und werden miteinander...e...die...f... bewegt sich auf dem Matrizenstrang in Richtung...G... An der...h... löst sich die Polymerase von der DNA und setzt die...i frei. Bei der Transkription werden alle...j..., d. h.:...k... gebildet. Aufgabe 8.6 6: Aufgabe 8.6 7: Beschreibe mit Stichworten die Arbeit eines t RNA Moleküls. Was muss ein zellfreies System zur Eiweisssynthese enthalten? Aus wie vielen Nucleotiden besteht die mrna für ein Peptid mit 100 Aminosäuren? Aufgabe 8.6 8: Für welche Dipeptide gibt es nur je eine einzige codierende Sequenz? Wie viele codierende Sequenzen gibt es für ein Dipeptid im Maximum? Aufgabe 8.6 9: Gib die Aminosäuren Sequenz des Oligopeptids an, das von einem (Mini ) Gen mit folgender Sequenz gebildet wird: TACAAGCCTGGCTTAATAGCCAACTATATC (Tipp: Transkription nicht vergessen!) Welche Folge hätte die Entfernung des ersten Nucleotids aus der mrna für das Peptid? Welche Folge hätte die Entfernung des vierten Nucleotids aus der mrna für das Peptid? Aufgabe : Welche Basenreihenfolge hat die m RNS, die zu folgendem codierenden DNS Strang gehört?...atcgattgcaggatcgactgatcgatccgatcgatcgatc... Aufgabe : Welche Basen Tripletts gehört zur Aminosäure a) Lysin? b) Phenylalanin? c)...glutamin? Ws/Sy/Zö

18 Aufgabe : Ergänze die folgende Tabelle und kennzeichne je ein Codon und ein Anticodon. Codierender DNS Strang...TACAGGCTAGATACCGAACCTTCTATT... m RNS t RNS Aminosäurensequenz Information Aufgabe : Aus welchen Aminosäuren besteht das Eiweiss, das von folgender m RNS gebildet wird:...aug CCU ACA GAG UGU CUU UAA... Aufgabe : Nenne eine möglich Basenreihenfolge, die zu folgender Aminosäurensequenz gehören kann:... Arg Pro Leu Asn... Aufgabe : Theoretisch könnten die Codons statt nacheinander auch überlappend angeordnet sein. Welche der folgenden Tatsachen beweisen, dass das nicht der Fall ist: a) Die Zahl der Nucleotide einer mrna ist dreimal so hoch wie die Zahl der Aminosäuren des codierten Peptids. b) Bei der Änderung eines Nucleotids ändert sich das Peptid. c) Bei der Änderung eines Nucleotids ändert sich nur eine Aminosäure. d) Beim Einfügen eines Nucleotids ändern sich alle Codons hinter dieser Stelle. e) Es gibt nur ein Startcodon. Aufgabe : Welche der folgenden Abschnitte der DNA Doppelhelix enthalten die Information für das Dipeptid Lys Tyr? a) b) c) d) 5' CGAATTTATA 3' 5' AGCTTCCATA 3' 5' GTCTATGAACG 3' 5' ATTCATACGT 3' 3' GCTTAAATAT 5' 3' TCGAAGGTAT 5' 3' CAGATACTTGC 5' 3' TAAGTATGCA 5' Aufgabe : Definiere folgende Begriffe: a) prä mrna b) Spleissen c) Exon Aufgabe : Welche Folgen könnte es haben, wenn die prä mrna nicht bearbeitet würde? Aufgabe : Der codogene Strang einer DNA hat die Sequenz: TAC CAC GTA CGA TCT ACT. Welche Wirkung für das Genprodukt hat: Die Veränderung des Adenins zu Guanin im a) ersten, b) zweiten oder c) dritten Codon? Der Einschub eines Adenins nach dem ersten Triplett? Ws/Sy/Zö

19 Aufgabe : Proteinbiosynthese a) Ordne den angegebenen Zahlen im Schema zur Proteinbiosynthese die entsprechenden Begriffe zu. b) Erläutere in einem zusammenhängenden Text den Ablauf der Proteinbiosynthese anhand dieses Schemas. Aufgabe : Welche der folgenden Aussagen beschreibt keinen Unterschied zwischen RNA und DNA? a) RNA enthält Uracil, DNA Thymin. b) RNA enthält Ribosen, DNA Desoxyribosen. c) RNA enthält fünf Basen, DNA vier. d) RNA ist ein einzelner Polynucleotidstrang, DNA ist ein Doppelstrang. e) RNA ist im Verhältnis kleiner als menschliche chromosomale DNA. Ws/Sy/Zö

20 Aufgabe : Neurospora kann normalerweise alle 20 Aminosäuren synthetisieren. Ein bestimmter Stamm dieses Schimmelpilzes kann in einfachem Nährmedium nicht wachsen, sondern nur dann, wenn die Aminosäure Leucin dem Medium zugesetzt wird. Dieser Stamm... a) ist abhängig von Leucin zur Energiegewinnung. b) ist in Bezug auf die Synthese aller Proteine mutiert. c) trägt eine Mutation bei der Synthese aller 20 Aminosäuren. d) trägt eine Mutation bei der Synthese von Leucin. e) trägt eine Mutation bei der Synthese von 19 der 20 Aminosäuren. Aufgabe : Eine mrna hat die Sequenz 5' AUGAAAUCCUAG 3'. Welche Sequenz hat der zugehörige DNA Matrizenstrang? a) 5' TACTTTAGGATC 3' b) 5' ATGAAATCCTAG 3' c) 5' GATCCTAAAGTA 3' d) 5' TACAAATCCTAG 3' e) 5' CTAGGATTTCAT 3' Aufgabe : Die Adapter, welche die Translation des Vier Buchstaben Codes der Nucleinsäuren in die Sprache der Aminosäuren ermöglichen, bezeichnet man als... a) Aminoacyl trna Synthetasen. b) transfer RNAs. c) ribosomale RNAs. d) Messenger RNAs. e) Ribosomen. Aufgabe : Die Transkription... a) erzeugt nur mrnas. b) erfordert Ribosomen. c) erfordert trnas. d) erzeugt RNA, die vom 5' zum 3' Ende verlängert wird. e) erfolgt nur bei Eukaryoten. Aufgabe : Welche Aussage über die Translation ist falsch? a) Es handelt sich um eine RNA abhängige Polypeptidsynthese. b) Ein mrna Molekül kann immer nur von einem Ribosom auf einmal translatiert werden. c) Bei fast allen Lebewesen gilt derselbe genetische Code. d) Jedes Ribosom kann jede mrna translatieren. e) Es gibt sowohl Start als auch Stoppcodons. Ws/Sy/Zö

21 Aufgabe : Welche Aussage trifft nicht zu? a) Bei der Translation wirken Transfer RNAs mit. b) Bei der Translation wirken ribosomale RNAs mit. c) Bei der Transkription werden RNAs erzeugt. d) Messenger RNAs werden an Ribosomen erzeugt. e) DNA codiert mrna, trna und rrna. Aufgabe : Der genetische Code... a) unterscheidet sich bei Prokaryoten und Eukaryoten. b) hat sich im Verlauf der jüngeren Evolution verändert. c) umfasst 64 Codons, die Aminosäuren codieren. d) ist degeneriert. e) ist uneindeutig. Aufgabe : Der genetische Code wird als degeneriert bezeichnet. Was bedeutet das? Wie ist es möglich, dass eine Punktmutation, bei der in der DNA eine einzelne Base gegen eine andere ausgetauscht wird, nicht zu einem Fehler bei der Proteinsynthese führt? Aufgabe : Der Amerikaner Har Gobind Khorana synthetisierte künstliche mrnas wie beispielsweise Poly(CA) (CACA...) und Poly(CAA) (CAACAA...). Er stellte fest, dass Poly(CA) ein Polypeptid codiert, das sich abwechselnd aus Threonin und Histidin (His Thr His Thr...) zusammensetzt. Bei Poly(CA) gibt es zwei mögliche Codons (CAC und ACA), aber welches gehört zu welcher Aminosäure? Die Antwort erhält man aus den Ergebnissen von Poly(CAA), das drei verschiedene Polypeptide hervorbringt: Poly(Thr) (Threonin), Poly(Gln) (Glutamin) und Poly(Asn) (Asparagin). Eine künstliche mrna kann (wenn auch ineffizient) von jedem beliebigen Punkt in der Kette aus abgelesen werden; es gibt keine spezifische Initiatorregion. Poly(CAA) kann also als Polymer von CAA, ACA oder AAC gelesen werden. Vergleiche die Ergebnisse der Experimente mit Poly(CA) und Poly(CAA) und stelle fest, welches Codon Threonin und welches Histidin codiert. Aufgabe : Bei der Transkription treten etwa mal so viele Fehler auf wie bei der DNA Replikation. Warum kann diese hohe Fehlerrate bei der RNA Synthese toleriert werden, nicht jedoch bei der DNA Synthese? 8.7 Mutationen Aufgabe 8.7 1: Erkläre folgende Begriffe: a) Inversion b) Monosomie c) Mutagene Aufgabe 8.7 2: Bei der menschlichen Spermienbildung findet in der Meiose ein Fehler bei der Verteilung der Geschlechtschromosomen statt. Welche Folgen hat der Fehler, wenn er a) in der ersten Teilung oder b) in der zweiten Teilung der Meiose geschieht? Ws/Sy/Zö

22 Aufgabe 8.7 3: a) Warum haben Deletionen meist gravierendere Folgen als Translokationen? b) Bei welcher Gelegenheit finden Genommutationen in der Regel statt? c) Warum bekommt man beim Röntgen eine Bleischürze? d) Warum sind die meisten Trisomien letal? e) Können somatische Mutationen vererbt werden? Aufgabe 8.7 4: Aufgabe 8.7 5: Aufgabe 8.7 6: Was nützen Untersuchungen über die Mutagenität von Umwelteinflüssen? Bei der einzigen lebensfähigen Monosomie des Menschen liegt in den Körperzellen statt zwei Gonosomen nur ein X Chromosom vor (44, X0). Was für ein Geschlecht haben Menschen mit dieser Monosomie? Begründen Sie Ihre Antwort. An einer bestimmten Stelle in einem Gen enthält der Nicht Matrizenstrang der DNA die Sequenz GAA. Eine Mutation verändert das Triplett zu GAG. Diese Art der Mutation bezeichnet man als... a) Stumm. b) Missense. c) Nonsense. d) Rasterschub. e) Translokation. Aufgabe 8.7 7: Eine Mutation, durch die aus einem UGG Codon ein UAG Codon wird,... a) ist eine Nonsense Mutation. b) ist eine Missense Mutation. c) ist eine Rasterschub Mutation. d) ist eine Inversion. e) hat wahrscheinlich keine Auswirkungen. Ws/Sy/Zö