Biologie Genetik
Inhaltsverzeichnis
1 Lernziele Genetik…………………………….………………………………………………………………..………...2
2 Fachbegriffe Genetik…………………………….………………………………………………………………..……3
3 Aufbau Chromosom…………………………….……………………………………………….………………..…...4
4 Karyogramm…………………………….……………………………………………….…………………………..….…5
5 Mitose…………………………….………………………………………………………………..…………………….…..6
6 Meiose…………………………….…………………………………………………………………………………...….…7
7 Die DNA…………………………….………………………………………………………………..……………………...10
7.1 Die DNA-Replikation…………………………………………………………..……..…11
8 Die Proteinbiosynthese…………………………….…………………………………………………………………12
8.1 Transkription…………………………….………………………………………………….13
8.2 Translation…………………………….……………………………………………………..14
9 Der genetische Code…………………………….…………………………………………………………………….15
10 Mutationen…………………………….………………………………………………………………..……..…….…16
11Genwirkketten und Genetischer Block…………………………….…………………………………………17
12 Polymerase Kettenreaktion (PCR) …………………………….………………………………………………17
13 Gelelektrophorese…………………………….………………………………………………………………..……17
14 Prokaryoten und Eukaryoten…………………………….……………………………………………………..18
1
,1 Lernziele Genetik
Lernziel 1: Ich kenne die Bedeutung der wesentlichen Fachbegriffe der Genetik und bin in
der Lage sie situationsadäquat einzusetzen.
Lernziel 2: Ich kann den Aufbau von Chromosomen beschreiben und begründen.
Lernziel 3: Ich kann erklären, wie ein Karyogramm erstellt und wofür es genutzt wird.
(Lernziel 4: Ich kenne den Ablauf des Zellzyklus und kann die einzelnen Phasen
erklären.)
(Lernziel 5: Ich bin in der Lage die Mitose zu skizzieren und als Grundlage für die
gleichmäßige Verdopplung der Körperzellen zu erklären.)
(Lernziel 6: Ich kenne die Phasen der Meiose und kann sie erklären.)
(Lernziel 7: Ich kenne die wesentlichen Unterschiede zwischen Mitose und Meiose,
insbesondere den Sinn und den Ablauf der Reduktionsteilung.)
(Lernziel 8: Ich bin in der Lage die Unterschiede bei der Bildung männlicher und
weiblicher Keimzellen zu beschreiben.)
Lernziel 9: Ich kenne die Ursache von Genommutationen und kann sie erklären.
Lernziel 10: Ich kann die Modifikation erklären und Beispiele zuordnen.
(Lernziel 11: Ich kann entsprechend einer Anleitung DNA isolieren und mein
Vorgehen dabei begründen.)
Lernziel 12: Ich kann Diagramme und Kurven beschreiben, analysieren und
interpretieren sowie auf biologisches Fachwissen beziehen.
Lernziel: 13: Ich kann den Vorgang der DNA-Replikation mit Fachbegriffen bei Pro-
und Eukaryoten beschreiben und Ziel sowie Schritte begründen.
Lernziel 14: Ich kann die Erkenntnisse des Meselson-Stahl-Experiments erklären.
Lernziel 15: Ich kann das Verfahren der PCR (Polymerase-Ketten-Reaktion) und
dessen Bedeutung für die Forschung erläutern.
Lernziel 16: Ich kann das Verfahren zur Herstellung des genetischen Fingerabdrucks
mittels Gelelektrophorese und dessen Bedeutung bzw. Anwendung erläutern.
Lernziel 17: Ich kann die Bedeutung der Proteinbiosynthese (Genexpression)
erläutern.
Lernziel 18: Ich kann die Transkription der DNA in mRNA als ersten Schritt der
Proteinbiosynthese beschreiben und die Unterschiede im Aufbau von mRNA und
DNA erläutern.
Lernziel 19: Ich kann die Prozessierung der prä-mRNA in mRNA (bei Eukaryoten)
beschreiben.
Lernziel 20: Ich verstehe das Verschlüsselungsprinzip des genetischen Codes und
kann ihn mithilfe einer Codesonne/Tabelle entschlüsseln.
Lernziel 21: Ich kann die Translation als „Übersetzungsprozess“ des genetischen
Basentriplett-Codes erläutern.
Lernziel 22: Ich kann die unterschiedlichen Typen von Mutationen und ihre
Auswirkungen erläutern.
Lernziel 23: Ich kann die potentiellen Ursachen für Genmutationen nennen.
Lernziel 24: Ich kann Stellung zu der Aussage beziehen: Mutationen sind der Motor
der Evolution.
Lernziel 25: Ich kenne Beispiele für nachteilige, neutrale und positive Mutationen und
kann sie erläutern.
Lernziel 26: Ich kann mittels Genwirkketten und genetischen Blocks Anzeichen
2
, mutationsbedingter Veränderungen erklären.
2 Fachbegriffe
Meiose= Zellteilung bei Lebewesen mit geschlechtlicher Fortpflanzung, bei der aus einer diploiden
Mutterzelle, haploide Geschlechtszellen entstehen
Mitose= Teilung der diploiden Mutterzelle in genetisch identische Tochterzellen (auch diploid)
Chromosom= komprimierte DNA, Erbanlage einer Zelle
Chromatid= Chromosomenspalthälfte, aus der bei der Zellteilung das Tochterchromosom entsteht
Chromatin= Struktur im Zellkern, die das Erbgut in sich trägt (DNA und Histone)
Diploid= Stadium, in dem eine Zelle zwei homologe Chromosomensätze (2n) enthält, jeweils einen
von der Mutter und einem vom Vater
Haploid= Stadium, in dem eine Zelle nur einen einfachen Chromosomensatz (1n) enthält
Polyploid= (von Zellkernen) mehr als 2 Chromosomensätze aufweisend
Homolog= Ähnlichkeit von Merkmalen, aufgrund gemeinsamer Abstammung und damit ähnlicher
genetischer Ausstattung
Heterolog= abweichend, nicht übereinstimmend
Allel= Ausprägung, Varianten eines Gens an einer bestimmten Stelle
Phänotyp= Gesamtheit der körperlichen und physiologischen Merkmale eines Lebewesens
Genotyp= Gesamtheit aller Erbanlagen eines Individuums
Zygote= Produkt der Verschmelzung von Eizelle und Spermium, befruchtete Eizelle (diploid)
Keimbahn= direkte Entwicklung von der befruchteten Eizelle bis zur Keimzelle des neuen,
geschlechtsreifen Organismus
Somatische Zelle= Körperzelle, die nicht für die geschlechtliche Fortpflanzung gut ist (alle außer
Eizelle und Sperma)
Tetrade= Struktur aus Chromosomen, die während der Reifung (Meiose) von Keimzellen der
Eukaryoten gebildet wird. Chromosomen sind schon verdoppelt, so dass jedes Chromosom aus zwei
Chromatiden besteht.
Chiasmata/ Chiasma= eine Überkreuzung zweier Chromatiden homologer Chromosomen bezeichnet
Crossing over= Austausch von Abschnitten homologer Ein – Chromatid – Chromosomenstücke
während der Meiose
Interchromosomale Rekombination= die Neuanordnung von genetischem Material in den Zellen und
im engeren Sinne den Austausch von Allelen.
Oogenese= Entstehung von weiblichen Keimzellen (Meiose)
Spermatogenese= ist die Bildung der männlichen Keimzelle (Meiose)
Autosomen= Alle Chromosomen die nicht geschlechtsentscheidend sind (also 1 – 22)
Gonosomen= sind die Geschlechtschromosomen, deren Karyotyp das genetische Geschlecht eines
Individuums bestimmt
DNA/DNS= Desoxyribonukleinsäure, Makromolekül, bestehend aus 4 Basen, Zucker/Desoxyribose
und Phosphatrest
RNA= Ribonukleinsäure (einzelsträngiges Makromolekül)
Gen= Erbanlagen, die aus DNA bestehen, die für den Bau eines Polypeptids gut sind (Abschnitt DNA)
Genom= Gesamtheit der DNA eines Organismus
Histon= basische Proteine, die in Eukaryotenzellen zu finden sind
Mutation= eine spontan auftretende, dauerhafte Veränderung des Erbgutes bezeichnet
Modifikation= Veränderung des Phänotyps aufgrund von Umwelteinflüssen ohne Veränderung des
Genotyps
Variabilität= Eigenschaft einer Art unter Einfluss der Gene und der Umwelt phänotypische/
unterschiedliche Merkmalausprägungen auszubilden
Reaktionsnorm= Die durch Gene vorgegeben Bandbreite von Reaktionen auf Umwelteinflüsse heißt
Reaktionsnorm
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Inhaltsverzeichnis
1 Lernziele Genetik…………………………….………………………………………………………………..………...2
2 Fachbegriffe Genetik…………………………….………………………………………………………………..……3
3 Aufbau Chromosom…………………………….……………………………………………….………………..…...4
4 Karyogramm…………………………….……………………………………………….…………………………..….…5
5 Mitose…………………………….………………………………………………………………..…………………….…..6
6 Meiose…………………………….…………………………………………………………………………………...….…7
7 Die DNA…………………………….………………………………………………………………..……………………...10
7.1 Die DNA-Replikation…………………………………………………………..……..…11
8 Die Proteinbiosynthese…………………………….…………………………………………………………………12
8.1 Transkription…………………………….………………………………………………….13
8.2 Translation…………………………….……………………………………………………..14
9 Der genetische Code…………………………….…………………………………………………………………….15
10 Mutationen…………………………….………………………………………………………………..……..…….…16
11Genwirkketten und Genetischer Block…………………………….…………………………………………17
12 Polymerase Kettenreaktion (PCR) …………………………….………………………………………………17
13 Gelelektrophorese…………………………….………………………………………………………………..……17
14 Prokaryoten und Eukaryoten…………………………….……………………………………………………..18
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,1 Lernziele Genetik
Lernziel 1: Ich kenne die Bedeutung der wesentlichen Fachbegriffe der Genetik und bin in
der Lage sie situationsadäquat einzusetzen.
Lernziel 2: Ich kann den Aufbau von Chromosomen beschreiben und begründen.
Lernziel 3: Ich kann erklären, wie ein Karyogramm erstellt und wofür es genutzt wird.
(Lernziel 4: Ich kenne den Ablauf des Zellzyklus und kann die einzelnen Phasen
erklären.)
(Lernziel 5: Ich bin in der Lage die Mitose zu skizzieren und als Grundlage für die
gleichmäßige Verdopplung der Körperzellen zu erklären.)
(Lernziel 6: Ich kenne die Phasen der Meiose und kann sie erklären.)
(Lernziel 7: Ich kenne die wesentlichen Unterschiede zwischen Mitose und Meiose,
insbesondere den Sinn und den Ablauf der Reduktionsteilung.)
(Lernziel 8: Ich bin in der Lage die Unterschiede bei der Bildung männlicher und
weiblicher Keimzellen zu beschreiben.)
Lernziel 9: Ich kenne die Ursache von Genommutationen und kann sie erklären.
Lernziel 10: Ich kann die Modifikation erklären und Beispiele zuordnen.
(Lernziel 11: Ich kann entsprechend einer Anleitung DNA isolieren und mein
Vorgehen dabei begründen.)
Lernziel 12: Ich kann Diagramme und Kurven beschreiben, analysieren und
interpretieren sowie auf biologisches Fachwissen beziehen.
Lernziel: 13: Ich kann den Vorgang der DNA-Replikation mit Fachbegriffen bei Pro-
und Eukaryoten beschreiben und Ziel sowie Schritte begründen.
Lernziel 14: Ich kann die Erkenntnisse des Meselson-Stahl-Experiments erklären.
Lernziel 15: Ich kann das Verfahren der PCR (Polymerase-Ketten-Reaktion) und
dessen Bedeutung für die Forschung erläutern.
Lernziel 16: Ich kann das Verfahren zur Herstellung des genetischen Fingerabdrucks
mittels Gelelektrophorese und dessen Bedeutung bzw. Anwendung erläutern.
Lernziel 17: Ich kann die Bedeutung der Proteinbiosynthese (Genexpression)
erläutern.
Lernziel 18: Ich kann die Transkription der DNA in mRNA als ersten Schritt der
Proteinbiosynthese beschreiben und die Unterschiede im Aufbau von mRNA und
DNA erläutern.
Lernziel 19: Ich kann die Prozessierung der prä-mRNA in mRNA (bei Eukaryoten)
beschreiben.
Lernziel 20: Ich verstehe das Verschlüsselungsprinzip des genetischen Codes und
kann ihn mithilfe einer Codesonne/Tabelle entschlüsseln.
Lernziel 21: Ich kann die Translation als „Übersetzungsprozess“ des genetischen
Basentriplett-Codes erläutern.
Lernziel 22: Ich kann die unterschiedlichen Typen von Mutationen und ihre
Auswirkungen erläutern.
Lernziel 23: Ich kann die potentiellen Ursachen für Genmutationen nennen.
Lernziel 24: Ich kann Stellung zu der Aussage beziehen: Mutationen sind der Motor
der Evolution.
Lernziel 25: Ich kenne Beispiele für nachteilige, neutrale und positive Mutationen und
kann sie erläutern.
Lernziel 26: Ich kann mittels Genwirkketten und genetischen Blocks Anzeichen
2
, mutationsbedingter Veränderungen erklären.
2 Fachbegriffe
Meiose= Zellteilung bei Lebewesen mit geschlechtlicher Fortpflanzung, bei der aus einer diploiden
Mutterzelle, haploide Geschlechtszellen entstehen
Mitose= Teilung der diploiden Mutterzelle in genetisch identische Tochterzellen (auch diploid)
Chromosom= komprimierte DNA, Erbanlage einer Zelle
Chromatid= Chromosomenspalthälfte, aus der bei der Zellteilung das Tochterchromosom entsteht
Chromatin= Struktur im Zellkern, die das Erbgut in sich trägt (DNA und Histone)
Diploid= Stadium, in dem eine Zelle zwei homologe Chromosomensätze (2n) enthält, jeweils einen
von der Mutter und einem vom Vater
Haploid= Stadium, in dem eine Zelle nur einen einfachen Chromosomensatz (1n) enthält
Polyploid= (von Zellkernen) mehr als 2 Chromosomensätze aufweisend
Homolog= Ähnlichkeit von Merkmalen, aufgrund gemeinsamer Abstammung und damit ähnlicher
genetischer Ausstattung
Heterolog= abweichend, nicht übereinstimmend
Allel= Ausprägung, Varianten eines Gens an einer bestimmten Stelle
Phänotyp= Gesamtheit der körperlichen und physiologischen Merkmale eines Lebewesens
Genotyp= Gesamtheit aller Erbanlagen eines Individuums
Zygote= Produkt der Verschmelzung von Eizelle und Spermium, befruchtete Eizelle (diploid)
Keimbahn= direkte Entwicklung von der befruchteten Eizelle bis zur Keimzelle des neuen,
geschlechtsreifen Organismus
Somatische Zelle= Körperzelle, die nicht für die geschlechtliche Fortpflanzung gut ist (alle außer
Eizelle und Sperma)
Tetrade= Struktur aus Chromosomen, die während der Reifung (Meiose) von Keimzellen der
Eukaryoten gebildet wird. Chromosomen sind schon verdoppelt, so dass jedes Chromosom aus zwei
Chromatiden besteht.
Chiasmata/ Chiasma= eine Überkreuzung zweier Chromatiden homologer Chromosomen bezeichnet
Crossing over= Austausch von Abschnitten homologer Ein – Chromatid – Chromosomenstücke
während der Meiose
Interchromosomale Rekombination= die Neuanordnung von genetischem Material in den Zellen und
im engeren Sinne den Austausch von Allelen.
Oogenese= Entstehung von weiblichen Keimzellen (Meiose)
Spermatogenese= ist die Bildung der männlichen Keimzelle (Meiose)
Autosomen= Alle Chromosomen die nicht geschlechtsentscheidend sind (also 1 – 22)
Gonosomen= sind die Geschlechtschromosomen, deren Karyotyp das genetische Geschlecht eines
Individuums bestimmt
DNA/DNS= Desoxyribonukleinsäure, Makromolekül, bestehend aus 4 Basen, Zucker/Desoxyribose
und Phosphatrest
RNA= Ribonukleinsäure (einzelsträngiges Makromolekül)
Gen= Erbanlagen, die aus DNA bestehen, die für den Bau eines Polypeptids gut sind (Abschnitt DNA)
Genom= Gesamtheit der DNA eines Organismus
Histon= basische Proteine, die in Eukaryotenzellen zu finden sind
Mutation= eine spontan auftretende, dauerhafte Veränderung des Erbgutes bezeichnet
Modifikation= Veränderung des Phänotyps aufgrund von Umwelteinflüssen ohne Veränderung des
Genotyps
Variabilität= Eigenschaft einer Art unter Einfluss der Gene und der Umwelt phänotypische/
unterschiedliche Merkmalausprägungen auszubilden
Reaktionsnorm= Die durch Gene vorgegeben Bandbreite von Reaktionen auf Umwelteinflüsse heißt
Reaktionsnorm
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