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Sexuelle Fortpflanzung (Genetik)
28.3.2021
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Vorteile sexueller Fortpflanzung 1. Wie alle höher entwickelten Lebewesen vermehrt sich auch der Mensch durch sexuelle Fortpflanzung. Diese Form der Weitergabe von Erbinformation muss Vorteile gegenüber der ungeschlechtlichen Vermehrung haben. a) Erläutern Sie die unten dargestellten Phasen eines sexuellen Fortpflanzungszyklus! A >>> B с A: Ein Spermium bewegt sich auf eine Eizelle zu. Das Spermium besitzt einen haploiden Chromosomensatz mit drei Ein-Chromatid- Chromosomen. Dieses Spermium ist auf dem Weg zu einer Eizelle, die auch einen haploiden Chromosomensatz hat und drei Ein-Chromatid-Chromosomen. Die beiden Zellmembranen verschmelzen miteinander und somit dringt das Spermium in die Eizelle ein. Danach lösen sich die Kernmembranen auf und es liegen nun in der diploiden Zygote sechs Chromosomen vor (drei aus dem Spermium und die drei aus der Eizelle). Somit ist die Befruchtung der Eizelle vollständig abgeschlossen und es geht zum nächsten Schritt über. B: Entwicklung eines vollständigen Lebewesens. Durch die Mitose entwickelt sich aus der Zygote ein vollständiges Lebewesen. In dieser Abbildung befindet sich die Zelle in der Telophase. Die sechs Chromosomen sind kondensierte Ein-Chromatid-Chromosomen, das heißt, dass die DNA verdichtet wurde. Die sechs Chromosomen stammen von den Eltern, jeweils drei von der Mutter und drei von dem Vater. C: Meiose, Chromosomen werden neu kombiniert. Hier hat die Meiose stattgefunden. Aus einer diploiden Mutterzelle mit sechs Chromosomen sind vier haploide Spermien mit jeweils drei Chromosomen entstanden. Die Chromosomen von Mutter und Vater...
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Alternativer Bildtext:
wurden neu kombiniert und „gerecht aufgeteilt". b) Definieren Sie die Begriffe ,,diploid" und ,,haploid". Welche der oben dargestellten Zellen sind diploid, welche haploid? Haploid bedeutet eine Zelle mit einem einfachen Chromosomensatz. In haploiden Zellen liegt jedes Chromosom nur einmal vor. - (Zelle A & C) Diploid bedeutet eine Zelle mit einem doppelten Chromosomensatz. In diploiden Zellen liegt jedes Chromosom doppelt vor, einmal von der Mutter und einmal vom Vater. - (Zelle B) 2. Biologen sehen einen wesentlichen Vorteil der sexuellen Fortpflanzung in der größeren genetischen Variabilität. Erläutern Sie ausführlich, weshalb durch sexuelle Fortpflanzung eine größere Variabilität bei Nachkommen entsteht als durch asexuelle Fortpflanzung. Gehen Sie dabei auch auf verschiedene Formen der Rekombination ein! Durch sexuelle Fortpflanzung wird das Erbmaterial von zwei verschiedenen Individuen miteinander kombiniert. Die Aufteilung der Chromosomen während der Metaphase I der Meiose in der Äquatorialebene geschieht zufällig, das heißt, dass sich nach der Trennung der homologen Zwei-Chromatid-Chromosomen eine zufallsbestimmte Neukombination ergibt und diese an die Tochterzelle weitergegeben wird (interchromosomale Rekombination). Bei geschlechtlicher Fortpflanzung werden die Gene der Eltern an die Nachkommen vermischt weitergegeben. Bei der Bildung von haploiden Keimzellen kommt es in der Prophase I der Meiose des Öfteren zum Crossing-over. Crossing-over bedeutet, dass die Chromatiden der homologen Chromosomenpaare sich parallel aneinander lagern und somit befindet sich das Chromosom der Mutter direkt neben dem vom Vater. Dabei können Teilstücke der Chromatiden sich überkreuzen und an diesen Überkreuzungspunkten (Chiasma) kommt es zum Austausch von Teilstücken und dies führt zur Rekombination der Gene. Dadurch entstehen Chromosomen die es vorher noch nicht gab. Die sexuelle Fortpflanzung führt zu einer großen genetischen Variabilität. Sie führt zu einzigartigen Kombinationen von Allelen beider Elternteile. Bei der asexuellen Fortpflanzung durch mitotische Zellteilung ist das Erbmaterial der Tochterzellen identisch mit dem Erbmaterial der Mutterzelle. Es gibt hier also keine genetischen Unterschiede oder einzigartige Rekombinationen.