Zwei Meter im Kern
AFB I–IIDie DNA aller 46 Chromosomen einer menschlichen Körperzelle ist zusammen etwa 2 m lang. Der Zellkern hat einen Durchmesser von etwa 6 µm.
Bei der Teilung wird der DNA-Faden des Chromosoms 1 von etwa 8,5 cm auf etwa 10 µm verkürzt.
- Gib an, woraus ein Chromosom besteht.
- Berechne , um welchen Faktor der Faden von Chromosom 1 verdichtet wird.
- Vergleiche Chromatin und Metaphase-Chromosom.
- Begründe , warum die Chromosomen nur während der Teilung verdichtet sind.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Hinweis zu Aufgabe d)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Ein Chromosom besteht aus einem DNA-Faden (nach der Verdopplung aus zwei) und Proteinen, um die die DNA gewickelt ist.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
8,5 cm = 85 000 µm; 85 000 µm : 10 µm = 8500. Der Faden wird rund 8500-fach verkürzt.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Beide bestehen aus DNA und Proteinen und tragen dieselbe Information. Chromatin ist locker und im Lichtmikroskop nicht als einzelne Fäden sichtbar; hier werden Gene abgelesen. Metaphase-Chromosomen sind stark verdichtet und sichtbar; so lassen sie sich bei der Teilung transportieren.
Erwartungshorizont zu Aufgabe d)
In der Interphase muss die Zelle ihre Gene ablesen und die DNA verdoppeln — dafür muss die DNA zugänglich sein. Nur für den Transport bei der Teilung ist die kompakte Form nötig; dann verheddern sich die langen Fäden nicht.
Wie viele sind es?
AFB II–IIIIm Unterricht betrachten Jana und Paul das Mikroskopbild einer Zelle in der Metaphase. Jana zählt 46 X-förmige Gebilde und sagt: „Das sind 46 Chromosomen.“ Paul widerspricht: „Jedes X besteht aus zwei Teilen, also sind es 92 Chromosomen.“
- Beschreibe den Bau eines Zwei-Chromatid-Chromosoms.
- Überprüfe die Aussagen von Jana und Paul.
- Ermittle die Zahl der DNA-Moleküle in dieser Zelle und in einer Zelle in der G1-Phase.
- Erläutere , warum die beiden Chromatiden eines Chromosoms dieselbe Erbinformation tragen.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Hinweis zu Aufgabe b)
Hinweis zu Aufgabe c)
Hinweis zu Aufgabe d)
Erwartungshorizont
Erwartungshorizont zu Aufgabe a)
Zwei identische Schwesterchromatiden, am Zentromer verbunden. Das Zentromer teilt jedes Chromatid in zwei Arme.
Erwartungshorizont zu Aufgabe b)
Jana hat recht: Jedes X ist ein Chromosom mit zwei Chromatiden. Chromosomen zählt man an den Zentromeren — 46. Paul zählt Chromatiden (92), nicht Chromosomen.
Erwartungshorizont zu Aufgabe c)
Metaphase: 46 · 2 = 92 DNA-Moleküle. G1-Phase: 46 Chromosomen mit je einem Chromatid = 46 DNA-Moleküle.
Erwartungshorizont zu Aufgabe d)
Die zweite Chromatide entsteht in der S-Phase durch identische Verdopplung des DNA-Fadens. Jede Hälfte des alten Doppelstrangs dient als Vorlage — so entstehen zwei gleiche Kopien.