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zur Zellteilung bei Wurzelspitzen 1958 führte J.H.Taylor ein Experiment mit den Wurzelspitzen der Ackerbohne durch. Er ließ die Zellen der Wurzelspitzen in einer Nährlösung unter konstanten Bedingungen wachsen. (Zellteilung) Dieser Nährlösung fügte er dann das Nukleotid Thymidin zu, dass mit dem radioaktiven Wasserstoffisotop Tritium (³H) markiert war. Es gleicht von seiner Struktur her dem Nukleotid Thymin. Nachdem die Zellen einen Zellzyklus (1. Replikation) durchlaufen hatten, untersuchte er die Chromosomen der Zellen auf Radioaktivität. Es zeigte sich folgendes Ergebnis: 1. Nach dem Zusatz von radioaktivem Thymidin zeigte sich, dass jeweils beide Chromatiden der Chromosomen radioaktiv waren. (nach 1. Replikation) Aufgabenstellung 1. Stelle das Ergebnis in einer schematischen Zeichnung dar und beschrifte die Zeichnung. Stelle die radioaktiv markierten Einzelstränge farbig dar. Ergänze dazu die folgende Zeichnung und führe sie fort. (Abb. 1) 2. Erkläre das Versuchsergebnis mit Hilfe deines Wissens zur DNA Replikation. Folgestrang (entfernt gamer) Okazaki- TUT Primer Fragment Du stellst hier die Replikation, nicht aber das 700 Primase Ergebnis dar. סים Bub -Polymerase Leitstrang 148 THE Topoisomerase Enzym -Helicase Experiment J.H. Taylors zur Zellteilung bei Wurzelspitzen H =radioactives Thymin Klausur EF Thema: Die Erforschung der Zelle II- Zellkern Aufgabe 1 Zellzyklus und Mitose 1.1: In Material 1 siehst du ein mitotisch aktives Gewebe. Wähle 3 verschiedene Mitosestadien aus und nummeriere sie. Benenne die Mitosestadien und beschreibe, welche Vorgänge während dieser Mitosestadien ablaufen. Prophase Metaphase Anaphase Die Chromatinfäden kondensieren zu Chromosomen, Kernmembran und Kernkörperchen lösen sich auf, die Kernteilungsspindel bildet sich Die Spindelfasern heften sich an die Centromere der Chromosomen und ziehen die Chromosomen in die Äquatorialebene. 1.2 In der Graphik unten (Material 2) ist der Zellzyklus einer tierischen Zelle dargestellt. Beschreibe und begründe die Veränderung der DNA- Menge während der einzelnen Phasen. Buchstabe A: G1 Phase innerhalb der Interphase: Die Zelle wächst und die Organellen im Cytoplasma werden vermehrt. Die DNA- Menge entspricht der DNA- Menge in einer Körperzelle, diploider Chromosomensatz (2n). Buchstabe B: S-Phase, die DNA wird verdoppelt. In der Graphik steigt die relative DNA Menge von zwei auf vier an. Dieser Anstieg ist linear dargestellt, da die DNA kontinuierlich verdoppelt wird. Mensch Rind Mit Hilfe der Kernteilungsspindel werden die Chromosomen getrennt und die Chromatiden jeweils zu den Zellpolen gezogen. Buchstabe C: G2-Phase, Vorbereitung der Zelle auf die Mitose, die Chromosomen werden als lange Fäden sichtbar. Die DNA Menge verändert sich in dieser Phase nicht. Buchstabe D: Mitose: während der Mitose wird die DNA gleichmäßig auf die beiden Zellpole verteilt. Es bilden sich zwei neue Zellkerne. Am Ende steht die Cytokinese (Zellteilung) hier wird die Zelle geteilt, so dass jede Zelle wieder die Ausgangsmenge der DNA einer Körperzelle hat. In der Graphik reduziert sich daher die relative DNA-Menge einer Zelle wieder von vier auf zwei. Buchstabe E: Wieder G1 Phase (s.oben) Grünalge Weizen Adenin 29,9 28,7 20,2 26,9 Aufgabe 2: Aufbau der DNA Aufgabe 1: Ergänze in der Tabelle (Abb. 1) die prozentualen Angaben der fehlenden Basen der einzelnen Arten, die du auf Grund der komplementären Basenpaarung erwartest. Thymin 29,9 28,7 20,2 26,9 Guanin 20,1 21,3 29,8 23,1 Cytosin 20,1 21,3 29,8 23,1 55 45 55 Aufgabe 2: Begründe deine Ergebnisse, in dem du den Aufbau der DNA beschreibst. Der Prüfling benennt wichtige Elemente der DNA: Aufbau aus Nukleotiden, Desoxyribose, Phosphat, vier verschiedene Basen, komplementäre Basenpaarung durch Wasserstoffbrückenbindungen, komplementäre Einzelstränge werden so zum Doppelstrang verknüpft Der Prüfling begründet sein Ergebnis folgerichtig. Adenin-Thymin und Cytosin-Guanin müssen in prozentual gleicher Menge vorliegen. Alle Basen zusammen müssen 100% ergeben, da an jeden Zucker eine Base gebunden ist. 5 15 19/30 US S 5 5 10/10 30/30 Klausur EF Thema: Die Erforschung der Zelle II- Zellkern Aufgabe 3: 1. Stelle die Ergebnisse in einer schematischen Zeichnung dar und beschrifte die Zeichnung. Stelle die radioaktiv markierten Einzelstränge farbig dar. Darstellung in einer übersichtlichen und ordentlich ausgeführten Zeichnung: erkennbare Strukturen, Darstellung der DNA- Doppelstränge, farbige Darstellung der 4 ho radioaktiven Markierung Beschriftung der Zeichnung: Beschriftung der gezeichneten Strukturen und Beschriftung der einzelnen Versuchsschritte am Rand 2. Erkläre das Versuchsergebnis mit Hilfe deines Wissens zur DNA Replikation. Replikation der gesamten DNA vor der Zellteilung Ergebnis: in alle neusynthetisierten DNA- Einzelstränge wird das radioaktiv markierte Nukleotid Thymin eingebaut semikonservative Replikation: in allen DNA Doppelsträngen ist jeweils ein Gesamt Einzelstrang radioaktiv markiert Kondensation zu Chromosomen während der Mitose - beide Chromatiden sind radioaktiv markiert Darstellungsleistung: Der Schüler/die Schülerin führt seine Gedanken schlüssig, stringent und klar aus verwendet eine differenzierte und präzise Sprache strukturiert seine Darstellung sachgerecht. gestaltet seine Arbeit formal ansprechend Aufgabe 1 Aufgabe 2 Aufgabe 3 Darstellungsbereich Die Klausur wird abschließend mit der Note Kommentar/ Verbesserungsmöglichkeiten: 19/30 Punkte 30/30 Punkte M 30 Punkte 8/10 Punkte 68/100 befriedigend plus (9 Punkte) bewertet. 2.5 5 S 11/30 8 10