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Genregulation bei Eukaryoten und Prokaryoten einfach erklärt

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Genregulation bei Eukaryoten und Prokaryoten einfach erklärt

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Die Zusammenfassung folgt direkt:

Die Genregulation bei Eukaryoten und Prokaryoten sowie Tumorwachstum und PCR-Methoden sind zentrale Themen dieser Klausur. Der Fokus liegt auf der molekularen Kontrolle der Genexpression und deren Fehlregulation bei der Tumorentstehung.

Hauptpunkte:

Detaillierte Analyse der Genregulation bei Eukaryoten durch Transkriptionsfaktoren und Spleißen
Untersuchung der Tumorentstehung durch Fehlregulation der Zellteilungskontrolle
Erforschung der PCR-Methode und deren Anwendung beim genetischen Fingerabdruck
Praktische Fallstudien zur Vererbung bei Zahnkarpfen und Vaterschaftstests

28.4.2021

3547

GK Bio 12.1 (DIH)
Name: Alea Menke
Thema: Genetik
Klausur 2
12.01.2021
Aufgabe I: Genregulation bei Eukaryoten und Tumorwachstum durch
Fehlr

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Genregulation und Tumorwachstum

Die Klausur beginnt mit einer Aufgabe zur Genregulation bei Eukaryoten und zum Tumorwachstum durch Fehlregulation. Die Schüler sollen anhand einer Abbildung die Regulation der Genaktivität bei Eukaryoten erläutern.

Highlight: Die Regulation der Genaktivität bei Eukaryoten ist ein komplexer Prozess, der mehrere Ebenen umfasst.

Weiterhin wird die Genregulation durch äußere Wachstumsfaktoren und die Folgen von Fehlregulationen der Zellteilungskontrolle thematisiert. Die Schüler sollen mögliche Konsequenzen von Mutationen in verschiedenen Teilen der Signalkette analysieren.

Vocabulary: Transkriptionsfaktoren sind Proteine, die an spezifische DNA-Sequenzen binden und die Transkription von Genen regulieren.

Zuletzt sollen die Ursachen für die Entstehung von Melanomen bei Zahnkarpfen ausgewertet werden.

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Tumorwachstum durch Fehlregulation

Der Informationstext 1 und die Abbildung 2 behandeln das Thema Tumorwachstum durch Fehlregulation der Zellteilungskontrolle. Krebszellen weisen charakteristische Eigenschaften auf:

Unkontrollierte Zellteilung
Missachtung von Signalen zur Zellteilungskontrolle
Fehlende Alterung und geringe Differenzierung
Invasion in Nachbargewebe
Erhöhte Beweglichkeit und Metastasenbildung

Highlight: Die Fähigkeit zur Metastasenbildung ist oft das Hauptproblem bei der Behandlung bösartiger Tumore.

Die Abbildung 2 zeigt die grundlegenden Gene und Proteine, die für die Zellteilung und deren Kontrolle notwendig sind. Mutationen in diesen Genen können zu Krebs führen.

Vocabulary: Metastasen sind Tochtergeschwülste, die sich vom Primärtumor gelöst haben und an anderen Stellen im Körper ansiedeln.

Die Krebsforschung konzentriert sich auf Gene, die für Proteine codieren, welche an der Zellteilung und der Kontrolle des Zellzyklus beteiligt sind. Mutationen in diesen Genen können zur Entstehung von Krebszellen führen.

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Genregulation bei Eukaryoten

Die Abbildung 1 zeigt den Prozess der Genregulation bei Eukaryoten. Dieser umfasst mehrere Schritte:

Transkriptionsfaktoren binden an die Promotor-DNA und aktivieren die RNA-Polymerase.
Ein Hormon kann den Transkriptionsfaktor aktivieren.
Die Transkription der DNA in prä-mRNA findet statt.
Durch Spleißen werden die Introns aus der prä-mRNA entfernt, wodurch die reife mRNA entsteht.

Definition: Spleißen ist der Prozess, bei dem Introns aus der prä-mRNA entfernt und Exons zusammengefügt werden, um die reife mRNA zu bilden.

Diese Abbildung verdeutlicht die Komplexität der Genregulation bei Eukaryoten im Vergleich zu Prokaryoten. Sie zeigt auch die Möglichkeit des alternativen Spleißens, wodurch aus einem Gen verschiedene Proteine entstehen können.

Example: Beim alternativen Spleißen können aus einer prä-mRNA durch unterschiedliche Kombination der Exons verschiedene mRNA-Moleküle und damit verschiedene Proteine entstehen.

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Polymerase-Kettenreaktion (PCR) und genetische Fingerabdrücke

Die zweite Aufgabe der Klausur behandelt die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) und genetische Fingerabdrücke. Die Schüler sollen die Bedeutung und das Verfahren der PCR erläutern.

Definition: Die PCR-Methode ist ein Verfahren zur Vervielfältigung (Amplifikation) spezifischer DNA-Sequenzen.

Der Informationstext 3 und die Abbildung 4 beziehen sich auf die Analyse von Bandenmustern in genetischen Fingerabdrücken. Die Schüler sollen diese Muster in zwei Fällen auswerten und zur Frage der Vaterschaft Stellung nehmen.

Highlight: Genetische Fingerabdrücke basieren hauptsächlich auf der Analyse nicht-codierender DNA-Bereiche, den Introns.

Abschließend sollen die Schüler die Möglichkeiten zur Entstehung einer Bande erläutern, die keinem der Elternteile zugeordnet werden kann.

Example: Eine solche nicht zuordenbare Bande könnte durch eine Mutation oder einen Fehler bei der PCR-Amplifikation entstehen.

Diese Aufgabe verdeutlicht die praktische Anwendung der PCR-Methode in der forensischen Genetik und der Verwandtschaftsanalyse.

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Melanome bei Zahnkarpfen

Der Informationstext 2 und die Abbildung 3 befassen sich mit der Entstehung von Melanomen bei Zahnkarpfen. Durch Kreuzungen zwischen dem Spiegelkärpfling (Xiphophorus maculatus) und dem Schwertträger (Xiphophorus helleri) entstehen Nachkommen mit unterschiedlicher Fleckung und teilweise auch mit Melanomen.

Definition: Melanome sind Tumore der melaninbildenden (farbstoffbildenden) Zellen.

Die Abbildung 3 zeigt die Chromosomenpaare beider Arten:

X. maculatus: vier Chromosomenpaare I, II, III und IV
X. helleri: Chromosomenpaare 1, 2, 3 und 4

Diese genetische Konstellation spielt eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Melanomen in den Nachkommen.

Example: Die Kreuzung zwischen diesen beiden Arten kann als Beispiel für Genregulation bei Eukaryoten und die Entstehung von Tumoren durch genetische Veränderungen dienen.

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Hauptpunkte:

Detaillierte Analyse der Genregulation bei Eukaryoten durch Transkriptionsfaktoren und Spleißen
Untersuchung der Tumorentstehung durch Fehlregulation der Zellteilungskontrolle
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Genregulation und Tumorwachstum

Highlight: Die Regulation der Genaktivität bei Eukaryoten ist ein komplexer Prozess, der mehrere Ebenen umfasst.

Vocabulary: Transkriptionsfaktoren sind Proteine, die an spezifische DNA-Sequenzen binden und die Transkription von Genen regulieren.

Zuletzt sollen die Ursachen für die Entstehung von Melanomen bei Zahnkarpfen ausgewertet werden.

Tumorwachstum durch Fehlregulation

Der Informationstext 1 und die Abbildung 2 behandeln das Thema Tumorwachstum durch Fehlregulation der Zellteilungskontrolle. Krebszellen weisen charakteristische Eigenschaften auf:

Unkontrollierte Zellteilung
Missachtung von Signalen zur Zellteilungskontrolle
Fehlende Alterung und geringe Differenzierung
Invasion in Nachbargewebe
Erhöhte Beweglichkeit und Metastasenbildung

Highlight: Die Fähigkeit zur Metastasenbildung ist oft das Hauptproblem bei der Behandlung bösartiger Tumore.

Die Abbildung 2 zeigt die grundlegenden Gene und Proteine, die für die Zellteilung und deren Kontrolle notwendig sind. Mutationen in diesen Genen können zu Krebs führen.

Vocabulary: Metastasen sind Tochtergeschwülste, die sich vom Primärtumor gelöst haben und an anderen Stellen im Körper ansiedeln.

Genregulation bei Eukaryoten

Die Abbildung 1 zeigt den Prozess der Genregulation bei Eukaryoten. Dieser umfasst mehrere Schritte:

Transkriptionsfaktoren binden an die Promotor-DNA und aktivieren die RNA-Polymerase.
Ein Hormon kann den Transkriptionsfaktor aktivieren.
Die Transkription der DNA in prä-mRNA findet statt.
Durch Spleißen werden die Introns aus der prä-mRNA entfernt, wodurch die reife mRNA entsteht.

Definition: Spleißen ist der Prozess, bei dem Introns aus der prä-mRNA entfernt und Exons zusammengefügt werden, um die reife mRNA zu bilden.

Example: Beim alternativen Spleißen können aus einer prä-mRNA durch unterschiedliche Kombination der Exons verschiedene mRNA-Moleküle und damit verschiedene Proteine entstehen.

Polymerase-Kettenreaktion (PCR) und genetische Fingerabdrücke

Die zweite Aufgabe der Klausur behandelt die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) und genetische Fingerabdrücke. Die Schüler sollen die Bedeutung und das Verfahren der PCR erläutern.

Definition: Die PCR-Methode ist ein Verfahren zur Vervielfältigung (Amplifikation) spezifischer DNA-Sequenzen.

Highlight: Genetische Fingerabdrücke basieren hauptsächlich auf der Analyse nicht-codierender DNA-Bereiche, den Introns.

Abschließend sollen die Schüler die Möglichkeiten zur Entstehung einer Bande erläutern, die keinem der Elternteile zugeordnet werden kann.

Example: Eine solche nicht zuordenbare Bande könnte durch eine Mutation oder einen Fehler bei der PCR-Amplifikation entstehen.

Diese Aufgabe verdeutlicht die praktische Anwendung der PCR-Methode in der forensischen Genetik und der Verwandtschaftsanalyse.

Melanome bei Zahnkarpfen

Definition: Melanome sind Tumore der melaninbildenden (farbstoffbildenden) Zellen.

Die Abbildung 3 zeigt die Chromosomenpaare beider Arten:

X. maculatus: vier Chromosomenpaare I, II, III und IV
X. helleri: Chromosomenpaare 1, 2, 3 und 4

Diese genetische Konstellation spielt eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Melanomen in den Nachkommen.

Example: Die Kreuzung zwischen diesen beiden Arten kann als Beispiel für Genregulation bei Eukaryoten und die Entstehung von Tumoren durch genetische Veränderungen dienen.