Basen paaren, Anteile berechnen, Banden deuten — hier wird aus der Doppelhelix Handwerkszeug.
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Übungsaufgaben
Zehn Übungen zum Klicken, Zuordnen, Rechnen und Knobeln — von AFB I bis AFB III, mit einer Mix-Aufgabe aus früheren Unterkapiteln und einer Trickaufgabe. Jede Übung gibt sofort Rückmeldung; bei Schwierigkeiten helfen die gestuften Tipps.
A1
Bausteine eines Nucleotids
AFB I
Nennen Sie alle Bestandteile, aus denen ein DNA-Nucleotid aufgebaut ist.
Mehrere Antworten sind richtig. Markieren Sie alle zutreffenden und klicken Sie dann auf „Prüfen“.
Ein DNA-Nucleotid besteht aus Phosphat, Desoxyribose und einer der Basen A, T, G oder C. Ribose und Uracil gehören zur RNA, Aminosäuren sind Bausteine der Proteine.
Denken Sie an den Namen: Desoxyribo-nuclein-säure.
Drei Antworten sind richtig; zwei der falschen gehören zur RNA.
A2
Fachbegriffe zur DNA-Struktur
AFB I
Ordnen Sie jedem Fachbegriff die passende Beschreibung zu.
Klicken Sie links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Wasserstoffbrücken halten die Stränge zusammen, Phosphodiesterbindungen halten jeden Strang in sich zusammen. Purin + Pyrimidin ergibt überall dieselbe Sprossenbreite.
„Anti“ bedeutet gegen — es geht um Richtungen.
Purine sind die größeren Basen.
A3
Gegenstrang ergänzen
AFB I
Ein DNA-Abschnitt lautet 5′-ATGCCGTA-3′. Geben Sie den komplementären Strang in 3′→5′-Richtung an, indem Sie die Basen in die richtige Reihenfolge bringen.
Klicken Sie die Bausteine in der richtigen Reihenfolge an — sie wandern nacheinander in die Plätze. Ein Klick auf einen belegten Platz gibt den Baustein zurück.
Gegenstrang: 3′-TACGGCAT-5′. Jede Base wird durch ihre Partnerbase ersetzt (A↔T, G↔C); die Richtung kehrt sich um. Uracil kommt in DNA nicht vor.
A paart mit T, G mit C.
Beginnen Sie mit dem 3′-Ende gegenüber dem 5′-Ende des Ausgangsstrangs.
A4
Basenzusammensetzung nach Chargaff
AFB II
In der DNA eines Bakteriums sind 18 % aller Basen Cytosin. Berechnen Sie die Anteile der übrigen Basen.
Füllen Sie alle Felder aus und prüfen Sie dann. Enter in einem Feld prüft ebenfalls. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt.
Base
Anteil in %
Guanin
Adenin
Thymin
G = C = 18 %, zusammen 36 %. Für A + T bleiben 64 %, also A = T = 32 %.
Zu jedem C gehört ein G.
A und T teilen sich den Rest von 100 % zu gleichen Teilen.
A5
Ablauf der Replikation
AFB II
Beschreiben Sie den Ablauf der Replikation, indem Sie die Schritte ordnen.
Ziehen Sie die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Helicase trennt die Wasserstoffbrücken und öffnet die Replikationsgabel.
2Primase setzt an beiden Einzelsträngen kurze RNA-Primer.
3DNA-Polymerase verlängert die Primer am 3′-Ende mit komplementären Nucleotiden.
4Am Folgestrang entstehen Okazaki-Fragmente entgegen der Gabelrichtung.
5Die Primer werden durch DNA ersetzt, Ligase verknüpft die Fragmente.
Ohne geöffnete Helix gibt es keine Matrize, ohne Primer kein freies 3′-Ende. Die Okazaki-Fragmente sind nötig, weil die Polymerase nur in 5′→3′-Richtung synthetisiert.
Zuerst muss die Doppelhelix geöffnet werden.
Die Ligase kommt ganz zum Schluss.
A6
Leitstrang oder Folgestrang?
AFB II
Ordnen Sie die Aussagen dem Leitstrang oder dem Folgestrang zu.
Ziehen Sie jede Karte in den passenden Korb — oder wählen Sie sie mit Enter aus und drücken Sie dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1Leitstrang
2Folgestrang
Beide Stränge werden in 5′→3′-Richtung gebaut. Weil die Matrizen antiparallel sind, kann nur einer in Gabelrichtung wachsen; der andere entsteht stückweise.
Beide neuen Stränge wachsen 5′→3′.
Drei Aussagen passen zu jedem Strang.
A7
Vom Zellkern zur Zellteilung
MixAFB II
Erklären Sie, warum die Replikation vor der Mitose abgeschlossen sein muss, indem Sie den Lückentext vervollständigen — ein Wort bleibt übrig.
Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.
Die DNA wird in der des Zellzyklus verdoppelt. Danach besteht jedes Chromosom aus zwei identischen . In der werden sie getrennt, sodass beide Tochterzellen sind.
„Meiose“ bleibt übrig: Sie halbiert den Chromosomensatz und erzeugt gerade keine erbgleichen Zellen. Die Grundlagen stammen aus Klasse 10 (Zellzyklus und Mitose).
Erinnern Sie sich an den Zellzyklus aus Klasse 10: G1, S, G2, Mitose.
Zwei-Chromatid-Chromosomen entstehen durch Replikation.
A8
Trickaufgabe: Die schwere Bande
TrickAFB III
Meselson und Stahl ließen ¹⁵N-markierte Bakterien vier Generationen lang in ¹⁴N-Medium wachsen. Schätzen Sie ab, wie viel Prozent der DNA-Doppelstränge danach noch in der schweren Bande (¹⁵N/¹⁵N) liegen.
Schieben Sie den Regler auf Ihre Antwort — Pfeiltasten bewegen ihn schrittweise. Nach dem Prüfen sehen Sie den Trefferbereich.
0 %50 %
Schon nach der ersten Generation gibt es keine schwere Bande mehr: Jeder ¹⁵N-Strang erhält einen neuen ¹⁴N-Partner. Die zwei alten Stränge stecken nach vier Generationen in 2 von 16 Doppelsträngen — aber in der mittleren Bande. Die Falle: „Ein Teil bleibt schwer“ gilt nur für die widerlegte konservative Hypothese.
Wie sieht ein Doppelstrang nach der ersten Replikation in ¹⁴N aus?
Ein alter Strang bekommt immer einen neuen Partner.
A9
Ein Protokoll zum Meselson-Stahl-Versuch
AFB III
Ein Schüler fasst den Versuch zusammen. Überprüfen Sie seine Aussagen.
In diesem Text stecken Fehler. Klicken Sie genau die falschen Zeilen an — die richtigen müssen stehen bleiben.
Der Versuch nutzt die Dichte als Markierung: Stickstoff steckt in allen Basen. Die dispersive Hypothese wird erst durch das Nebeneinander einer mittleren und einer leichten Bande in Generation 2 widerlegt.
Prüfen Sie jede Generation einzeln.
Drei Aussagen sind falsch.
A10
Stabilität verschiedener DNA-Abschnitte
AFB III
Zwei DNA-Abschnitte gleicher Länge werden erhitzt. Beurteilen Sie, wie stark sich die Aussagen auf die Temperatur auswirken, bei der sich die Stränge trennen.
Wählen Sie für jede Zeile eine Stufe von 1 (kaum Wirkung) bis 5 (starke Wirkung). Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = kaum Wirkung5 = starke Wirkung
hoher GC-Anteil (70 %) statt 30 %
anderer Zucker im Rückgrat bei gleicher Basenfolge (hypothetisch)
Austausch eines einzigen A–T-Paares gegen G–C in 1000 Basenpaaren
doppelte Länge bei gleichem GC-Anteil
Jedes G–C-Paar hat drei, jedes A–T-Paar nur zwei Wasserstoffbrücken; ein hoher GC-Anteil erhöht die Trenntemperatur deutlich. Ein einzelnes Paar fällt bei 1000 kaum ins Gewicht. Die Länge wirkt bei langen Molekülen nur schwach. Benachbarte Stufen werden akzeptiert.
