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Epigenetik – mehr als die Summe der Gene?

„Große Bereiche unseres Genoms sind immer noch informationelle Wüste für uns. Wir kennen die Basenabfolge, aber wir wissen nicht, was im Genom passiert.“

 

Beim Menschen lassen sich  Veränderungen im Genom feststellen, die völlig ohne Mutation ablaufen. Wissenschaftler streiten sich darüber, ob diese weitervererbt werden können. Der aktuelle Stand: Bestimmte Gene werden – je nach Umwelteinfluss – an- und abgeschaltet oder wie bei einem Lichtschalter gedimmt. Die eigentliche DNA-Sequenz bleibt dabei aber unverändert.

Doch noch stecken diese Untersuchungen der Epigenetik in den Kinderschuhen.

Um bei diesem spannendem Thema wirklich am Puls der Zeit zu sein, lege ich dir diese beiden Folgen des „Hörsaals“ von Deutschlandfunk Nova ans Herz. Unsere Biologie Bücher sind bzgl. dieser Thematik einfach viel zu alt ;)!

Beitrag Nr. 1: Mehr als die Summe der Gene:

https://www.deutschlandfunknova.de/beitrag/hoersaal-epigenetik-mehr-als-die-summe-der-gene

 

Beitrag Nr. 2: Wie sich der Lebensstil an unsere Kinder vererbt:

https://www.deutschlandfunknova.de/beitrag/hoersaal-epigenetik-wie-der-lebensstil-an-unsere-kinder-weitervererbt-wird

Viel Spaß mit den Experten und deren kontroversen Diskussionen!

Epigenetik – Ein Überblick

Die Epigenetik ist ein noch junger Teilbereich der Genetik und befasst sich mit verschiedenen Einflussfaktoren, die auf die Aktivität der Gene und die Zellentwicklung Einfluss nehmen können.

Epigenetische Schalter – chemischen Veränderung von Proteinen und der DNA können die Aktivität der Gene erhöhen oder sogar stoppen. Hinzu kommt, dass diese Schaltmechanismen auch vererbt werden.

Hier bekommst du einen ganz guten Überblick über die Thematik:

 

Bei epigenetischen Schaltern handelt es sich also um Veränderungen jenseits des genetischen Codes – dieses Video von der Max Planck Gesellschaft (mit Super Visualisierungen) empfehle ich sehr!

Hier erfährst du mehr über:

  • die DNA-Methylierung,
  • der Hydroxy-Methylierung der DNA
  • die Auswirkung des Verpackungsgrades der Histone auf die Ablesbarkeit der DNA.

Moderner Mensch und Neandertaler

Lange Zeit gingen die Forscher davon aus, dass sich der moderne Mensch aus dem Neandertaler entwickelt hat. Die Paläogenetik erlaubte jedoch neue Einsichten in die Entwicklung des Homo sapiens sapiens.

In einer Studie mit der mtDNA eines Neandertalers zeigte dessen DNA eine deutlich größere Abweichung zu der des modernen Menschen als die Proben heutiger Menschen aus unterschiedlichen Regionen der Welt untereinander.

Daraus schlossen die Forscher, dass die Koexistenz von Mensch und Neandertaler ohne Vermischung verlaufen sei.

Diese Ansicht musste jedoch korrigiert werden, nachdem seit 2010 ein Vergleich von mehreren Milliarden Basenpaaren der DNA aus Zellkernen von Neandertalern und modernen Menschen vorliegt.

Das Spannende: Bei Nichtafrikanern hat demnach ein Genfluss zwischen Neandertaler und modernen Menschen stattgefunden. Bei Afrikanern fehlt dieser Genfluss. Dies zeigt deutlich, dass die Vermischung nach der Auswanderung von Homo sapiens sapiens aus Afrika erfolgt sein muss.

Mehr zu dieser Thematik und noch mehr spannende Infos über den Neandertaler findest du hier in dieser Dokumentation:

 

Der genetische Fingerabdruck kompakt

Für den groben Überblick – dieses Video:

Eins haben der genetische Fingerabdruck und der „reale“ Fingerabdruck gemeinsam: Beide sind höchst individuell.

Und daher eignet sich der genetische Fingerabdruck hervorragend zur Aufklärung von Strafdelikten. Der genetische Fingerabdruck ist laut dem deutschen Bundeskriminalamt (BKA) eines der erfolgreichsten Instrumente auf der Jagd  nach Verbrechern.

1990 hat der Bundesgerichtshof in einem Grundsatzurteil die Zulässigkeit der Analyse von genetisch informationslosen Abschnitten zu Beweiszwecken in Strafverfahren bestätigt  (siehe dazu auch den Spiegel 38/1990).

Hier findest du einen sehr guten Überblick zu den „Informationen rund um die DNA Analyse“ des BKA.

Für die polizeiliche DNA-Analyse in Deutschland werden ausschließlich Abschnitte aus den nicht codierenden Bereiche der DNA herangezogen. Es werden VNTR’s (variable number tandem repeats) oder STR’s (short tandem repeats) – sich wiederholende Sequenzen – untersucht.

Diese Wiederholungssequenzen kommen im Genom aller Säugetiere vor. Sie unterscheiden sich jedoch in der Anzahl der Wiederholungen.

Eine weitere Methode ist die Analyse des Restriktionsfragmentlängenpolymorphismus (RFLP) – was für ein Zungenbrecher ;). Hier wird die DNA mit Hilfe von Restriktionsenzymen geschnitten. Diese Enzyme erkennen spezifische Abschnitte in der DNA. Je nachdem, wie oft ein solcher Abschnitt innerhalb der DNA vorhanden ist, ergeben sich unterschiedlich viele und unterschiedlich lange DNA-Fragmente. Diese können anschließend durch eine Gelelektrophorese sichtbar gemacht werden.

Zur Polymerase-Kettenreaktion noch dieses Video:

Und hier noch eine schöne Zusammenfassung der wesentlichen Schritte der PCR.

Zur Gelelektrophorese noch dieses Video:

Hier kommst du zu Fragenkatalog 1 und Fragenkatalog 2 zum genetischen Fingerabdruck.  Und hast du dein Wissen überprüft? Nutze auch die Übungsaufgabe 1 und Übungsaufgabe 2 und vervollständige zum Abschluss diesen Lückentext (Alle Links führen zu mallig.eduvinet.de).

Falls du noch weitere Informationen schwarz auf weiss zum Thema „genetischer Fingerabdruck“ benötigst, findest du hier noch eine Zusammenfassung  auf einer Seite.

Auch diese Seite zur „Herstellung und Anwendung genetischer Fingerabdrücke“ eignet sich sehr gut zur Vertiefung und Wiederholung. Umfangreich aber sehr gut erklärt! Jetzt anschauen!

Haben dir die Informationen geholfen? Ich freue mich über Kommentare :)!

Die Proteinbiosynthese – ein Überblick

Die folgenden Videos hier dienen lediglich dazu einen groben Überblick über die beiden wesentlichen Prozesse der Proteinbiosynthese zu erhalten.

Es handelt sich dabei um den Prozess der Transkription..

..und den Prozess der Translation..

Mehr Details zu den einzelnen Prozessen – denn das war natürlich noch nicht alles zu dieser Thematik 😉 – folgen in Kürze.

Haben dir diese Clips geholfen? Ich freue mich über Kommentare!

Die Evolution des Menschen (multimedial)

Die Simpsons und die Evolution – so ist es also gewesen 😉

In der Vergangenheit habe ich schon einige gute Dokumentationen zu dem Thema „Evolution des Menschen“ gepostet.

Nun möchte ich auf zwei sehr gute und anschauliche multimediale Module verweisen. Diese beiden Module eignen sich hervorragend für die Vorbereitung auf bevorstehende Prüfungen.

Im Rahmen der Humanevolution kann es schnell passieren, dass du den nötigen Überblick verlierst. Mithilfe dieser Module kannst du dir alles noch einmal in Ruhe und deinem Lerntempo entsprechend anschauen. Viel Spaß dabei!

Multimedia-Modul 1 findest du hier.

Multimedia-Modul 2 findest du hier.

Und, haben dir diese Module geholfen. Ich freue mich über Kommentare!

Wenn du noch mehr Input brauchst – dann bist du bei dieser umfangreichen aber sehr gut visualisierten Zusammenfassung genau richtig!

Auf dieser Seite vom Spektrum.de entgeht dir nichts zu dem Thema der „Evolution des Menschen“. Hier bleibst du top-informiert :)!

 

Einfluss der Temperatur auf Tiere

 

Frosch relaxed

Quelle: http://bilder.mzibo.net 

 

Dieser überaus entspannt reinblickende Frosch gehört zu der Klasse der Amphibien. Zusammen mit den Reptilien, den Fischen und den Insekten gehören sie zu den poikilothermen (wechselwarmen) Tieren. Ihre Körpertemperatur ist abhängig von der Aussentemperatur und entsprechend der RGT-Regel verändert sich die Agilität der Lebewesen.

Säugetiere (also auch wir) und Vögel sind homoiotherme (gleichwarme) Organismen. Im Gegensatz zu den wechselwarmen Tieren halten sie eine konstante Körpertemperatur aufrecht. Diese Aufrechterhaltung kostet allerdings auch einiges an Energie, welche in Form von Nahrung aufgenommen und verstoffwechselt werden muss.

Entscheidende Aspekte für die Vorbereitung auf das Abitur sind:

  • Beschreibung und Eigenschaften wechselwarmer/gleichwarmer Tiere
  • Vor- und Nachteile von den Anpassungstypen „wechselwarm“ und „gleichwarm“
  • Winterschlaf und Winterruhe als Anpassungserscheinungen an den Faktor  Temperatur
  • Vergleich der Temperatur-Toleranzkurven von wechselwarmen und gleichwarmen Tieren

Diese Website von Philipp Hauer bietet dir eine optimale Übersicht über die Thematik. Eine wirklich sehr gelungene Seite. Nach eigenständigem Studieren dieser Seite solltest du sehr gut auf diese Thematik vorbereitet sein.

Hat dir die Seite geholfen? Dann bitte auch auf der Seite von Philipp Hauer kommentieren.

Die Lotka-Volterra-Regeln kurz und knapp

zweite-lotka-volterra-regel

1. und 2. Lotka-Volterra Regel (Quelle: www.biologie-schule.de)

Kommen wir mal wieder zum Themengebiet der Ökologie. Alfred Lotka und Vito Volterra hießen die beiden Herren, die sich parallel Mitte der 20er Jahre  unabhängig voneinander mit den Gesetzmäßigkeiten der Populationsdynamik von Räuber-Beute-Systemen beschäftigten.

Die Populationen von Räubern und der jeweiligen Beute entwickeln sich nach bestimmten Gesetzmäßigkeiten – die Populationsentwicklungen entsprechen den sogenannten drei Lotka-Volterra-Regeln (auch Lotka-Volterra-Gesetze oder manchmal auch nur Volterra-Regel bzw. volterrasche Regel genannt):

1. Lotka-Volterra-Regel (Gesetz des periodischen Zyklus)

Die Individuenzahlen der Räuber- und Beutepopulationen schwanken jeweils um einen Mittelwert und bleiben relativ konstant.

2. Lotka-Volterra-Regel (Gesetz von der Erhaltung der Mittelwerte)

Sowohl die Populationskurven der Räuber als auch der Beute schwanken mit konstanten Zyklusgängen und -amplituden um einen Mittelwert, sind aber gegeneinander phasenverschoben. Es treten in jeder der beiden Populationen periodische Bevölkerungszyklen auf.

3. Lotka-Volterra-Regel (Gesetz von der Störung der Mittelwerte)

Wird durch einen Außenfaktor die Sterblichkeit der Beute und der Räuber gleichermaßen erhöht, pflanzt sich danach die Beute schneller fort als die Räuber; oder anders ausgedrückt: Nach einer gleichstarken Verminderung sowohl der Beutetiere als auch der Räuber nimmt die Individuenzahl der Beutetiere schneller zu als die der Räuber.

Innerhalb einer Klausuraufgabe oder der Abiturprüfung sollen grafisch veranschaulichte Populationsentwicklungen in der Regel auf diese Gesetzmäßigkeiten hin untersucht werden.

Hier noch mehr Informationen und Bildmaterial zu dem Thema „Lotka-Volterra“

Und hier noch ein kurzes Video zu der Thematik.

Ich hoffe dir hat diese Information geholfen? Ich freue mich über Kommentare!

Website: biologie-quiz.de

Hier eine Empfehlung einer weiteren Website. Ab sofort ist diese Website auch rechts im Blogroll verlinkt. Auf der Seite biologie-quiz.de kannst du deinen Wissensstand durch die Teilnahme an einem Quiz testen und dich mit anderen in der BioQuizCommunity messen.

Folgende Themengebiete stehen in Form eines Quiz zur Auswahl:

  • Humangenetik: Grundkenntnisse
  • Grundkenntnisse der allgemeinen Genetik: Zellzyklus + Chromosomen
  • Evolutionsbiologie: Grundkenntnisse
  • Nukleinsäuren DNA/RNA
  • Vom Gen zum Protein
  • Fachbegriffe der Genetik (Hangman-Spiel)
  • Grundwissen in Genetik, Cytologie, Evolution, Ökologie und Verhaltensbiologie (Jeopardy Game)

Hie kannst du deinen  Wissensstand vor den Abiturprüfungen noch mal überprüfen und letzte Schwächen ausfindig zu machen. Also anklicken und viel Spaß und Erfolg dabei!

Waren die Testfragen hilfreich? Freue mich über Kommentare.

Nervengifte – Auswirkungen auf die Synapse

Nervengifte

Wirkungen einiger Synapsengifte

Wenn eine Neuro-Aufgabe im Bio-LK kommen sollte, solltest du gut auf die Wirkungsweise der Synapsengifte vorbereitet sein. Chemische Synapsengifte unterbinden oder stören die Funktion von unseren Synapsen. Die Auswirkungen auf die Synapsen können recht unterschiedlich sein. Die Gifte blockieren entweder die Abgabe der Neurotransmitter in den synaptischen Spalt, oder aber sie sind den Neurotransmittern so ähnlich, dass sie an ihrer Stelle mit den jeweiligen Rezeptormolekülen reagieren und so die Erregungsleitung stören.

Wer sich noch zusätzlich mit der Wirkung von Schlangengiften auseinandersetzen möchte, kann sich in der Jahresarbeit von Sara-Kristin Ziegler informieren. Das wäre doch auch ein interessantes Thema für ein Referat im Bio-Leistungskurs ;).

Hat euch die Übersicht geholfen? Habt ihr weitere Fragen zu der Thematik? Ich freue mich über Kommentare 🙂