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Die Vielfalt der verschiedenen Arten wird als zwischenartliche Variabilität bezeichnet. Sie ist Ergebnis der Verschiedenartigkeit und Veränderlichkeit einzelner Merkmale. Ursachen dafür können Umwelteinflüsse, Neukombinationen der elterlichen Erbanlagen oder auch Mutationen sein.

Die Meiose ist die Form der Kern- und Zellteilung, bei der aus einer diploiden Zelle vier Tochterzellen mit haploidem Chromosomensatz entstehen. Die Meiose tritt bei der Bildung von Geschlechtszellen auf. Durch die Meiose wird die artspezifische Chromosomenzahl bei der geschlechtlichen Fortpflanzung erhalten.

* 22.07.1822 in Hyncice
† 06.01.1884 in Brno

JOHANN GREGOR MENDEL wurde in Hyncice (Heinzendorf) als Sohn eines fronpflichtigen Bauern geboren. Dieser hielt im Garten seines Hauses Bienen und züchtete edle Obstsorten. Im Jahre 1843 trat MENDEL als Mönch in das Augustinerkloster zu Brno (Brünn) ein. Er studierte Theologie in Brünn und Naturwissenschaften in Wien. 1855 begann MENDEL mit seinen Kreuzungsexperimenten an Erbsen. 1865 hielt er seinen Vortrag über die Resultate der Kreuzungsexperimente an Erbsen vor dem „Naturforschenden Verein in Brünn“. Im Jahre 1866 wurden seine Erkenntnisse auf 43 Seiten unter dem Titel „Versuche über Pflanzen-Hybride“ veröffentlicht.

MENDEL untersuchte in seinen Kreuzungsexperimenten nicht nur das Merkmal Farbe bei Erbsensamen (grün und gelb), sondern auch verschiedene Samenformen (rund bzw. runzlig), unterschiedliche Sprossachsenabschnitte (kurz bzw. lang) sowie verschiedene Formen und Farben der Früchte (Hülsen). MENDELs Beobachtungen und Ergebnisse der Kreuzungsexperimente werden in den mendelschen Regeln zusammengefasst.

MENDEL untersuchte in seinen Kreuzungsexperimenten nicht nur das Merkmal Farbe bei Erbsensamen (grün und gelb), sondern auch verschiedene Samenformen (rund bzw. runzlig), unterschiedliche Sprossachsenabschnitte (kurz bzw. lang) sowie verschiedene Formen und Farben der Früchte (Hülsen). MENDELs Beobachtungen und Ergebnisse der Kreuzungsexperimente werden in den mendelschen Regeln zusammengefasst.

MENDEL untersuchte in seinen Kreuzungsexperimenten nicht nur das Merkmal Farbe bei Erbsensamen (grün und gelb), sondern auch verschiedene Samenformen (rund bzw. runzlig), unterschiedliche Sprossachsenabschnitte (kurz bzw. lang) sowie verschiedene Formen und Farben der Früchte (Hülsen). MENDELs Beobachtungen und Ergebnisse der Kreuzungsexperimente werden in den mendelschen Regeln zusammengefasst.

MENDEL untersuchte in seinen Kreuzungsexperimenten nicht nur das Merkmal Farbe bei Erbsensamen (grün und gelb), sondern auch verschiedene Samenformen (rund bzw. runzlig), unterschiedliche Sprossachsenabschnitte (kurz bzw. lang) sowie verschiedene Formen und Farben der Früchte (Hülsen). MENDELs Beobachtungen und Ergebnisse der Kreuzungsexperimente werden in den mendelschen Regeln zusammengefasst.

Es gibt drei Hypothesen für den Mechanismus der Replikation (Verdoppelung) der DNA, das konservative, das semikonservative und das dispersive Modell. Dank MESELSON (*1930) und STAHL (*1929), die sich das Prinzip der Dichtegradientenzentrifugation zunutze gemacht haben, konnte 1958 der zutreffende Mechanismus experimentell ermittelt werden.

Die Mitose ermöglicht es, aus einer einzigen Zelle ein komplexes Lebewesen, z. B. den Menschen, zu erschaffen. Dabei entstehen aus einer Mutterzelle immer zwei identische Tochterzellen, die sich dann wiederum teilen. Dabei ist ein enormes Wachstum der Zellen erkennbar. Danach können sich Zellen zu Gruppen zusammenschließen und Gewebe oder Organe bilden. Aufgrund der Mitose wachsen auch im hohen Alter noch Haare oder Nägel, z. B. Fingernägel.

Wieso sieht der Löwenzahn in den Alpen anders aus als der in Flensburg?
Die Ursache für die Veränderung des Aussehens ist die Modifikation, der alle Lebewesen unterworfen sind. Sie wandelt die Gestalt von Lebewesen etwas um, ohne dabei auf das Erbmaterial einzuwirken.

Die in Deutschland häufigste menschliche Erbkrankheit mit rezessivem Gendefekt ist die Mukoviszidose, auch Cystische Fibrose genannt. Elternpaare können das kranke Gen unerkannt in sich tragen, da bereits ein gesundes Allel dominant ist, d. h. für die Produktion des benötigten Enzyms ausreicht. Menschen mit einem rezessiven Krankheitsgen nennt man Konduktor.

Obwohl die Ursache – eine Mutation eines Gens auf Chromosom 7 – erst 1989 entdeckt wurde, gibt es schon Ansätze einer somatischen Gentherapie, bei welcher mit einem Spray das gesunde Gen in die Atemwege eingesprüht und z. T. in die betroffenen Zellen eingebaut wird.

Mutagene sind Stoffe, die im Erbgut von Organismen Mutationen auslösen können. Zu diesen Stoffen gehören u. a. eine Vielzahl von Chemikalien (z. B. Formaldehyd, Senfgas) sowie physikalische Einwirkungen.
Physikalische Einwirkungen sind z. B. UV-Licht und radioaktive Strahlung.
Inwieweit auch Umwelteinflüsse (z. B. Klimafaktoren, Industrieabgase) Veränderungen im Erbgut auslösen können, hängt vor allem von der nicht genau messbaren Zunahme der Mutationsrate gegenüber der natürlichen Rate ab.

Der niederländische Botaniker und Genetiker HUGO DE VRIES (1848-1935), einer der Wiederentdecker der mendelschen Regeln, beobachtete Ende des 19. Jahrhunderts bei seinen Kreuzungsexperimenten mit Pflanzen, dass immer wieder Pflanzen mit veränderten Merkmalen entstanden. Durch Weiterzüchtung dieser Merkmale stellte er fest, dass die Anlagen für diese Merkmale von Generation zu Generation konstant weitergegeben werden. Er nannte etwa 1901 diese auftretende erbliche Variabilität Mutation und schuf damit einen heute allgemein bekannten genetischen Fachbegriff. Selbstverständlich konnte er damals nicht wissen, welche Ursachen und Folgen Mutationen haben oder welche Mutationsformen es gibt.
Mutationen, als Veränderungen des Genotyps, können in Körper- oder Keimzellen auftreten. Welchen Anpassungswert Mutationen für die Phänotypen haben, hängt von der Mutationsform und dem Grad der Veränderung der genetischen Information ab.

Nucleinsäuren werden auch als „Bausteine“ des Lebens bezeichnet. Die Moleküle sowohl der Eiweiße als auch der Nucleinsäuren sind sehr kompliziert aufgebaut. Infolge der Molekularstruktur ist es möglich, Informationen zur Ausbildung aller Merkmale eines Lebewesens zu verschlüsseln.

Bakterien werden derzeit in der Gentechnik eingesetzt. Plasmide sind im Bakterienplasma frei vorkommende, kleine Ringe aus doppelsträngiger DNA, die sich unabhängig vom Bakterienchromosom vermehren und sehr häufig wichtige Gene, wie z. B. Resistenzgene gegen Sulfonamide oder Antibiotika tragen.

Plasmide vermehren sich durch Teilung. Durch den erwähnten Fertilitätsfaktor können sich Zellen mit F-Faktoren an Zellen ohne F-Faktor anlagern. Dabei bilden sie eine Plasmabrücke zwischen beiden Zellen aus. Man nennt diesen Vorgang Konjugation. Durch die Plasmabrücke ist es möglich, dass Plasmide zwischen den Bakterien ausgetauscht werden, manchmal sogar zwischen verschiedenen Bakterienarten.

Plasmide werden in der Gentechnologie als Hilfsmittel bzw. als Transportvehikel zur Genübertragung und -vermehrung eingesetzt.

Radioaktive Strahlung können wir mit unseren Sinnesorganen nicht wahrnehmen. Sie kann aber beim menschlichen Körper und auch bei anderen Lebewesen Wirkungen hervorrufen, die man als biologische Wirkungen bezeichnet. Insbesondere kann sie

• zu unmittelbaren Schädigungen führen (akute Strahlenschäden),
• Schäden hervorrufen, die sich erst nach Jahren bemerkbar machen (Spätschäden),
• genetische Schäden (Erbschäden) bewirken, die sich erst bei der Nachkommenschaft zeigen.

Besonders gefährlich ist eine kurzzeitige hohe Strahlenbelastung.

Röntgenstrahlung besteht aus sehr energiereichen elektromagnetischen Wellen, deren Frequenz zwischen $3\cdot {10}^{16}$ Hz und $3\cdot {10}^{21}$ Hz liegt. Sie entsteht, wenn Elektronen hoher kinetischer Energie schlagartig abgebremst werden oder ihre Bewegungsrichtung ändern. Darüber hinaus entstehen Röntgenlinien, ähnlich wie beim Linienspektrum im sichtbaren Bereich des Lichts, in den Hüllen der Atome.

Entdeckt wurde diese Art von Strahlung 1895 von dem deutschen Physiker WILHELM CONRAD RÖNTGEN (1845-1923).

Betrachtet man zwei oder mehrere Menschen, so stellt man fest, dass kein Mensch dem anderen gleicht, dass sie sich in vielen Merkmalen unterscheiden, z. B. in der Haut- und Haarfarbe, in der Augenfarbe, in der Fähigkeit, bestimmte Stoffe abzubauen.
Eine wichtige Methode zur Erforschung der unterschiedlichen Merkmale von Menschen ist in der Humangenetik die Stammbaumforschung (Familienforschung).

Aufgrund der natürlichen Radioaktivität sowie der künstlichen Radioaktivität sind wir alle ständig einer gewissen Strahlenbelastung ausgesetzt. Diese Strahlenbelastung ist nicht überall gleich groß, sie hängt von dem konkreten Umfeld ab.

Die durchschnittliche Gesamtbelastung beträgt in Deutschland etwa 4 mSv/Jahr. Diese „normale“ Strahlenbelastung hat keine gesundheitlichen Folgen. Trotzdem sollte stets der Grundsatz gelten:

Die radioaktive Strahlung, der man sich aussetzt, sollte so gering wie möglich sein.

Spielten früher bei Vaterschaftsgutachten die Blutgruppen eine große Rolle, weil sie vererbt werden, werden heute dazu DNA-Analysen vorgenommen. Sie besitzen die größtmögliche Aussagekraft. Es können Erbsysteme auf den roten Blutkörperchen, im Blutserum, bei den Stoffwechselenzymen, auf weißen Blutzellen und auf den erblichen Bruchstücklängen der DNA untersucht werden. Dabei bietet die Kombination verschiedener Systeme (sogenannte „Untergruppen“) die größte Sicherheit. Da sich an die Frage der Vaterschaft sowohl Erbberechtigung wie Unterhaltsverpflichtung knüpfen, sind an den Nachweis der Vaterschaft höchste Anforderungen zu stellen.

Vererbung ist die Weitergabe der Artmerkmale und der individuellen Merkmale eines Organismus. Sie wird über die Zellen vermittelt. Vererbung und Fortpflanzung sind an die Zelle gebunden. Vererbung erfolgt nach bestimmten von der Genetik erforschten Gesetzmäßigkeiten, zum Beispiel nach den mendelschen Regeln.

* 06.04.1928 in Chicago (Ill.)/USA

Der in Chicago/USA geborene Biologe JAMES D. WATSON forschte zusammen mit seinem Kollegen FRANCIS H. C. CRICK (1916-2004)an der Struktur der Erbsubstanz Desoxyribonucleinsäure (DNA). Sie stellten 1953 ihr WATSON-CRICK-Modell vor, eine räumliche Darstellung der DNA in Gestalt einer Doppelhelix. Das Modell bietet als wesentliches Merkmal eine Erklärung dafür, wie sich die DNA selbst reproduzieren kann. Dieses Forschungsergebnis von WATSON und CRICK gilt als Meilenstein in der Biologie und wurde 1962 mit dem Nobelpreis für Physiologie oder Medizin gewürdigt. WATSON setzte in der Folgezeit an verschiedenen Instituten seine Forschungen zu Nucleinsäuren fort.

WATSON war der erste Leiter des 1990 gegründeten „Human Genome Project“. Diese 2004 abgeschlossenen internationale Forschungsprojekt diente der Entschlüsselung des menschlichen Erbguts (Genom). WATSON setzt sich heute mit ethischen Fragen der Genforschung auseinander.

Hier kannst du dich selbst testen. So kannst du dich gezielt auf Prüfungen und Klausuren vorbereiten oder deine Lernerfolge kontrollieren.

Multiple-Choice-Test zum Thema "Biologie - Die Zelle und ihre Funktion bei der Vererbung".

Viel Spaß beim Beantworten der Fragen!

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