Vermehrung von Zellen Mitose und Meiose

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1 VI Genetik und Biotechnologie Beitrag 4 (Klasse 9/10) 1 von 26 Vermehrung von Zellen Mitose und Meiose Claudia Ritter und Joachim Poloczek, Winterbach In unserem Körper sterben täglich etwa 2 % der rund 60 Billionen Zellen ab und 1,2 Billionen Zellen werden neu gebildet. Was passiert bei den Zellteilungen mit der Erbinformation? Und warum nimmt der Chromosomensatz nicht von Generation zu Generation zu? In dieser Unterrichtseinheit inden Ihre Schüler Antworten auf diese Fragen. Dabei lernen sie den Ablauf der Mitose anhand eines dynamischen Foliemodells kennen und gehen der Meiose mithilfe eines Puzzles auf den Grund. Am Schluss werden beide Formen der Zellvermehrung miteinander verglichen. Klasse: 9/10 Ergebnissicherung mit Dauer: 6 Stunden Kompetenzen: Die Schüler Verabredungskarten! können die einzelnen Phasen der Mitose und Meiose mit eigenen Worten beschreiben. sind in der Lage, den Unterschied zwischen Mitose und Meiose zu erklären. können ihre Ergebnisse zusammenfassen und vor der Klasse präsentieren. Das Wichtigste auf einen Blick Aus dem Inhalt: Aus einer Zelle werden zwei was passiert dabei mit der Erbinformation? Was passiert bei der Zellteilung mit der Erbinformation? Was passiert bei der Bildung der Keimzellen, damit der Chromosomensatz der nächsten Generation nicht zunimmt? Welche Unterschiede bestehen zwischen Mitose und Meiose? Foto: Thinkstockphotos.com

2 6 von 26 Mitose und Meiose (Klasse 9/10) Genetik und Biotechnologie Beitrag 4 VI Die Reihe im Überblick Ab = Arbeits-/Informationsblatt Fo = Folie LK = Lösungskarte = Zusatzmaterial auf CD Stunden 1 2: Mitose Vermehrung von Körperzellen Material Thema und Materialbedarf Was passiert hier? M 1 (Fo) r 7 selbstklebende Notizzettel M 2 (Ab) Alle Karten auf den Tisch! Kopiervorlage zum Mitose-Modell (Ab) Kopiervorlage Zellen (zu M 2) (Ab) Materialliste zum Bekleben des Briefumschlages (zu M 2) M 3 (Ab) M 4 (Ab) Vermehrung von Körperzellen Verlauf der Mitose Alles klar bei der Mitose? Überprüfe mit dem Infotext Stunden 3 4: Meiose Vermehrung von Keimzellen Material M 5 (Fo) M 6 (Ab) Thema und Materialbedarf Verdoppelt sich bei der Befruchtung die Anzahl der Chromosomen? Vermehrung von Keimzellen Verlauf der Meiose (Ab) Kopiervorlage Arbeitsauftrag zum Meiose-Puzzle (zu M 6) (Ab) Tippkarten für die Tipphülle (zu M 6) (Ab) Bastelvorlage für die Tipphülle (zu M 6) M 7 (Ab) Vermehrung von Keimzellen Verlauf der Meiose (Textbausteine) (Ab) Materialliste zum Bekleben des Briefumschlages (zu M 7) M 8 (LEK) Alles klar bei der Meiose? Teste dein Wissen! Stunde 5: Mitose und Meiose im Vergleich Material Thema und Materialbedarf M 9 (Ab) Mitose und Meiose kennst du den Unterschied? (Ab) Verabredungskarten (zu M 9) Stunde 6: Wiederholung und Lernerfolgskontrolle Material M 10 (LEK) (Ab) Thema und Materialbedarf Teste dich selbst! Was weißt du über Mitose und Meiose? Dein Bio-Lexikon Begriffe von A bis Z Minimalplan Die Zeit ist knapp? Dann lassen Sie die Lernerfolgskontrollen M 8 und M 10 weg oder setzen Sie diese als Hausaufgabe ein.

3 VI Genetik und Biotechnologie Beitrag 4 (Klasse 9/10) 13 von 26 Regiebuch zur Lehrerdemonstration A B Schritt a Interphase Zeichnen Sie mit dem wasserlöslichen Folienstift den Zellkern in eine Zelle ein. (A) Unsere Zelle beindet sich im Stadium vor ihrer Teilung. Es laufen normale Stoffwechselvorgänge in ihr ab. Das Erbgut im Zellkern steuert alle Vorgänge in der Zelle. Die Chromosomen liegen in Form von Fäden vor (Chromosomen in Arbeitsform). Legen Sie zwei Wollfäden in die Zelle. (B) Diese zwei Chromosomenfäden stehen stellvertretend für normalerweise 46 Chromosomen. C D Kurz vor der Zellteilung beginnen sich die Chromatinfäden zu verdoppeln. Legen Sie zwei weitere Wollfäden hinzu, sodass zwei x-förmige Strukturen entstehen. (C) Schritt b Prophase Die Chromosomen stellen ihre Arbeit ein. Nun beginnt die eigentliche Zellteilung. Die Fäden verdicken sich und winden sich spiralig auf. Nehmen Sie jeden einzelnen Wollfaden in die Hand und legen Sie ihn so zusammen, dass sich die beiden Enden in der Mitte des Fadens treffen. Insgesamt sollen nur vier Fadenenden sichtbar sein. (D) E Man kann immer besser erkennen, dass jedes Chromosom aus zwei Chromatiden besteht (Transportform der Chromosomen). Tauschen Sie die Wollfäden durch die Folienstücke mit Chromosomen aus. (E) Die beiden Chromatiden eines Chromosoms sind identische Kopien. F G Die Kernmembran beginnt sich aufzulösen. Der Spindelapparat wird gebildet. Stellen Sie eine sich aulösende Kernmembran dar, indem Sie Teile von ihr mithilfe des feuchten Wattestäbchens wegwischen. Legen Sie die beiden Spindelfaserapparate auf die Folie und zeichnen Sie einen Teil der Spindelfasern ein. (F) Schritt c Metaphase Centromere der Chromosomen verbinden sich mit den Spindelfasern und ordnen sich in der Äquatorialebene an. Vervollständigen Sie die Spindelfasern und schieben Sie die Chromosomen mit den Centromeren jeweils auf eine Spindelfaser. Schieben Sie die beiden Chromosomen in die Äquatorialebene. (G)

4 VI Genetik und Biotechnologie Beitrag 4 (Klasse 9/10) 17 von 26 Verdoppelt sich bei der Befruchtung die Anzahl der Chromosomen? M 5 Prophase 1 der Meiose (Bild f)

5 18 von 26 Mitose und Meiose (Klasse 9/10) Genetik und Biotechnologie Beitrag 4 VI M 6 Vermehrung von Keimzellen Verlauf der Meiose Bei der Bildung von Keimzellen, also von Eizelle und Spermium, wird der doppelte Chromosomensatz auf den einfachen Satz reduziert. Dies erfolgt Schritt für Schritt im Vorgang der Meiose. Aufgabe a) Übertrage die Farben auf Bild f und auf die restlichen Bilder. Schneide dann die Puzzleteile aus. b) Bringe die einzelnen Abbildungen in die richtige Reihenfolge, benenne die einzelnen Phasen und versuche, die Abläufe in der Keimzelle zu beschreiben. a b c d e f g h

6 24 von 26 Mitose und Meiose (Klasse 9/10) Genetik und Biotechnologie Beitrag 4 VI M 10 Teste dich selbst! Was weißt du über Mitose und Meiose? Name: Klasse: Datum: Aufgabe 1: Stelle in der folgenden Tabelle die Unterschiede zwischen Mitose und Meiose dar. Mitose Meiose Welche Zellen entstehen dabei? Wo läuft sie im menschlichen Körper ab? Was wird alles mit der Teilung erreicht? Aufgabe 2: Betrachte die folgenden vier Abbildungen. a) Gehören die vier Phasen zur Mitose oder zur Meiose? Begründe kurz deine Entscheidung. b) Bringe die vier Phasen in die richtige Reihenfolge, indem du die Buchstaben A D in die Kästchen setzt. Aufgabe 3: Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Erdbeeren zu vermehren. Vergleiche das Erbgut der Mutterplanze mit dem Erbgut der Tochterplanzen. Vervollständige die Tabelle. Art der Vermehrung Die Eizelle in der Narbe wird entweder durch Insekten oder durch Wind fremdbestäubt. Die Eizelle in der Narbe wird durch eigenen Pollen bestäubt. Ausläufer der Planze werden abgeschnitten und eingeplanzt. Übereinstimmung des Erbgutes zwischen Mutter- und Tochterplanzen (in %) Begründung