science-live-lemgo Die geraubten Kinder â Musterlösung
science-live-lemgo Die geraubten Kinder â Musterlösung
science-live-lemgo Die geraubten Kinder â Musterlösung
Sie wollen auch ein ePaper? Erhöhen Sie die Reichweite Ihrer Titel.
YUMPU macht aus Druck-PDFs automatisch weboptimierte ePaper, die Google liebt.
s c i e n c e - l i v e - l e m g o<br />
Biotech-Labor für Schülerinnen und Schüler<br />
<strong>Die</strong> <strong>geraubten</strong> <strong>Kinder</strong> – Musterlösung<br />
Der Prüfling ........................................................................................................<br />
1<br />
erklärt die folgenden Fachbegriffe!<br />
Gen<br />
für ein Genprodukt (Protein) codierender Abschnitt der DNA<br />
Intron<br />
codierender Abschnitt eines Eukaryoten-Gens<br />
Exon<br />
nicht codierender Abschnitt eines Eukaryoten-Gens<br />
strukturelle Mutation Mutation: seltene, nicht zielgerichtete, aber mit einer gewissen statistischen Wahrscheinlichkeit<br />
auftretende Veränderung der Erbinformation. Von einer strukturellen M. spricht man, wenn durch die M.<br />
die Struktur eines Chromosoms verändert wird. Strukturelle M. lassen sich mithilfe cytogenetischer<br />
Untersuchungen an einer Veränderung der Länge von p- und/oder q-Arm, der Lage des Centromers<br />
bzw. des Bandenmusters eines Chromosoms erkennen.<br />
stumme Mutation Stumme Mutationen sind i. d. R. Genmutationen. Von stummer Mutation spricht man, wenn die<br />
Veränderung der DNA auf molekularer Ebene keine Auswirkung auf das Genprodukt hat. <strong>Die</strong>s ist z. B.<br />
der Fall, wenn<br />
- Introns von der Mutation betroffen sind.<br />
- die Mutation aufgrund der Degeneriertheit des genetischen Codes zu keiner Veränderung der AS-<br />
Sequenz des Genprodukts führt.<br />
- die Mutation zwar zu einer Veränderung der AS-Sequenz des Genprodukts führt, die veränderte<br />
AS aber keine Bedeutung für die 3-D-Struktur des Genprodukts hat.<br />
Chromosom<br />
fadenförmige, Gene tragende Strukturen im Zellkern. Chromosomen liegen je nach Phase des<br />
Zellzyklus als Ein-Chromatid- oder Zwei-Chromatid-Chromosom vor.<br />
genetischer<br />
Mehrschrittiges Verfahren (DNA-Isolierung, PCR, Gelelektrophorese) zur Feststellung der biologischen<br />
Fingerabdruck Abstammung (siehe Aufgabe 3)<br />
MENDELsche Regeln Regeln der Klassischen Genetik:<br />
1. Kreuzt man Lebewesen einer Art, die sich in einem Merkmal unterscheiden, für das sie reinerbig<br />
sind, so sind die Nachkommen der F 1-Generation in Bezug auf dieses Merkmal uniform.<br />
2. Kreuzt man die Hybriden der F 1-Generation untereinander, so spalten sich die Merkmale der<br />
Eltern in der F 2-Generation in einem bestimmten Zahlenverhältnis wieder auf.<br />
3. Kreuzt man Lebewesen einer Art, die sich in mehreren Merkmalen reinerbig unterscheiden, so<br />
können die einzelnen Anlagen unabhängig voneinander vererbt und neu kombiniert werden.<br />
erfüllt ein weiteres aufgabenbezogenes Kriterium.<br />
Kompetenzbereich: Fachwissen<br />
Kompetenz:<br />
Kenntnisse wiedergeben<br />
AFB:<br />
I<br />
erreichte<br />
Punktzahl<br />
mögliche<br />
Punktzahl<br />
7<br />
3<br />
von 10<br />
leitet aus Material 1 und 2 einen Stammbaum der Familien ... ab (soweit möglich)!<br />
4+2<br />
2<br />
Stammbaum der möglichen Familie<br />
Stammbaum der sozialen Familie<br />
erfüllt ein weiteres aufgabenbezogenes Kriterium. 2<br />
Kompetenzbereich: Kommunikation<br />
Kompetenz:<br />
Darstellungsform wechseln<br />
von 6<br />
AFB:<br />
II<br />
3<br />
4<br />
überprüft, ob mithilfe der Untersuchungsergebnisse ...!<br />
• Clara () kann die Genotypen BOrh-rh- oder OOrh-rh- gehabt haben.<br />
• Wenn Pedro den Genotyp A*Rh+* gehabt hat, kommen Clara und Pedro als Lauras Eltern in Frage. (*beliebiges, in Frage<br />
kommendes Allel)<br />
• Da alle Verwandten von Pedro verschwunden sind, lässt sich dieses Problem nicht lösen.<br />
7,5<br />
• Der soziale Vater von Laura hat den Genotyp A*Rh+*. Er kann Lauras biologischer Vater sein.<br />
• Das Problem der biologischen Verwandtschaft lässt sich in diesem Fall nicht mithilfe der Merkmale Blutgruppe und<br />
Rhesusfaktor nach den Regeln der Klassischen Genetik lösen.<br />
erfüllt ein weiteres aufgabenbezogenes Kriterium. 2<br />
Kompetenzbereich: Erkenntnisgewinnung<br />
Kompetenz:<br />
Daten hypothesenbezogen auswerten, Modelle kritisch prüfen im Hinblick auf ihre Aussagekraft<br />
von 7,5<br />
AFB:<br />
III<br />
stellt die biologischen Grundlagen des genetischen Fingerabdrucks auf chromosomaler und molekularer Ebene dar!<br />
• Menschen sind diploide Organismen. <strong>Die</strong> Zahl ihrer Chromosomen beträgt in den Körperzellen 2n = 46.
• Jedes Chromosom besteht in Abhängigkeit von der Phase des Zellzyklus bei der Isolierung der DNA aus einem oder zwei<br />
Chromatiden.<br />
• Chromatiden bestehen aus einer Abfolge codierender (Gene) und nicht codierender DNA-Abschnitte.<br />
• Ein Gen besteht aus einer Abfolge codierender (Exons) und nicht codierender (Introns) Abschnitte. Anfang und Ende eines<br />
Gens werden durch den Promotor bzw. den Terminator bestimmt.<br />
• Introns bestehen häufig aus sich wiederholenden kurzen Basensequenzen. <strong>Die</strong>se sich wiederholenden kurzen<br />
18<br />
Basensequenzen werden short tandem repeats = STRs genannt.<br />
• <strong>Die</strong> Zahl der STRs homologer Introns kann infolge von strukturellen Mutationen variieren. Introns spielen für das<br />
Genprodukt keine Rolle, da es sich um nicht codierende Abschnitte der DNA handelt. Bei der Veränderung der STR-Zahl<br />
handelt es sich um stumme Mutationen.<br />
• Chromosomen werden als Ganzes vererbt und damit alle auf ihnen liegenden Introns mit ihren STRs.<br />
• <strong>Die</strong> Vererbung der STR-Zahl homologer Introns folgt den MENDELschen Regeln.<br />
• STRs mit einer charakteristischen Anzahl an Wiederholungen müssen sich entweder bei der Mutter und/ oder beim Vater<br />
eines Individuums nachweisen lassen.<br />
4<br />
• Entsprechendes gilt für das Verhältnis Großeltern und Enkel.<br />
erfüllt ein weiteres aufgabenbezogenes Kriterium. 2<br />
Kompetenzbereich: Fachwissen<br />
Kompetenz:<br />
Biologisches Wissen in komplexeren Kontexten neu verwenden<br />
von 22<br />
AFB: I (1-9), III (10)<br />
wertet Material 3 aus und<br />
Laura Großmutter Großvater <strong>Die</strong>go Arthuro Vater Mutter<br />
STR 1 16 / 20 16 / 26 14 / 25 26 / 25 14 / 16 14 / 15 5 / 14<br />
STR 2 11 / 12 9 / 21 7 / 12 9 / 12 7 / 21 7 / 17 6 / 12<br />
STR 3 4 / 7 36 / 26 17 / 7 26 / 7 17 / 36 13 / 37 17 / 20<br />
STR 4 4 / 18 32 / 13 4 / 19 13 / 4 4 / 13 3 / 4 3 / 4<br />
STR 5 14 / 59 4 / 4 59 / 22 59 / 4 59 / 4 21 / 22 5 / 22<br />
STR 6 22 / 72 14 / 19 22 / 36 14 / 36 14 / 22 8 / 9 6 / 8<br />
STR 7 20 / 8 8 / 7 11 / 22 7 / 11 8 / 22 5 / 30 3 / 8<br />
STR 8 13 / 36 15 / 13 15 / 36 15 / 36 15 / 36 30 / 63 22 / 63<br />
STR 9 9 / 21 33 / 37 10 / 21 33 / 21 10 / 33 13 / 24 10 / 27<br />
STR 10 2 / 12 13 / 21 12 / 24 13 / 24 21 / 24 37 / 44 23 / 41<br />
STR 11 16 / 26 10 / 44 10/ 16 10 / 10 10 / 10 19 / 33 14 / 33<br />
5,5<br />
5<br />
• Bei 11 untersuchten STRs stimmt jeweils eine Repeathäufigkeit (rot) bei Laura und den möglichen Großeltern überein =<br />
100% (bezogen auf die Anzahl der STRs).<br />
3<br />
• Bei 11 untersuchten STRs stimmt jeweils eine Repeathäufigkeit bei <strong>Die</strong>go und Arthuro mit je einer der Großeltern (hier:<br />
Eltern) überein = 100%.<br />
• Bei 11 untersuchten STRs stimmt nur in drei Fällen eine Repeathäufigkeit bei Laura und den sozialen Eltern überein ≈ 25%.<br />
begründet, zu welcher Familie Laura biologisch gehört<br />
• Laura kann nicht das biologische Kind ihrer sozialen Eltern sein. Sie besitzt angeborene Merkmale (hier: 8 von 11<br />
untersuchten Repeathäufigkeiten), die keine der beiden Personen besitzen, ihr damit auch nicht vererbt haben können.<br />
• Lauras Merkmale (hier: Repeathäufigkeit) lassen sich bei 100% der untersuchten STRs bei den möglichen Großeltern<br />
feststellen. Sie können sie ihr über die Mutter Clara vererbt haben.<br />
6<br />
• <strong>Die</strong>go und Arthuro sind die biologischen Nachkommen der Großeltern/ Eltern und damit biologische Verwandte von Laura.<br />
• Laura gehört biologisch zur Familie der Großeltern.<br />
erfüllt ein weiteres aufgabenbezogenes Kriterium. 2<br />
Kompetenzbereich: Erkenntnisgewinnung<br />
Kompetenz:<br />
Daten hypothesenbezogen auswerten, Modelle kritisch prüfen im Hinblick auf ihre Aussagekraft<br />
von 14,5<br />
AFB:<br />
III<br />
∑ = ... von 60