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Rekombination der Chromosomen – Entstehung vielfältiger Individuen 03:57 min

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Transkript Rekombination der Chromosomen – Entstehung vielfältiger Individuen

Hallo, mein Name ist Sabine und in diesem Film möchte ich dir die Rekombination erklären. Nehmen wir mal an, du hast eine Schwester. Von euren Eltern habt ihr beide das gleiche genetische Material erhalten. 23 Chromosomen von eurem Vater und 23 von eurer Mutter. Das macht dann 46 Chromosomen für jeden. Wie kommt es dann, dass ihr euch äußerlich so unterscheidet? Verantwortlich hierfür ist die Rekombination, die bei der Meiose stattfindet, und das schauen wir uns jetzt an. Jedes deiner Chromosomen kommt praktisch 2 Mal vor. Die eine Variante ist von deinem Vater, die andere von deiner Mutter. Diese homologen Chromosomenpaare liegen in der Äquatorialebene vor, in der Metaphase I, in der Meiose. Die Kernhülle hat sich aufgelöst und die Mikrotubuli des Spindelapparates greifen an den einzelnen Chromosomen an. In der Anaphase I werden die Chromosomenpaare nach und nach voneinander getrennt. In der Telophase I teilt sich die Zelle zum ersten Mal. Aber stopp! Die Chromosomen können sich doch auch noch mal ganz anders anordnen. Die mütterlichen Chromosomen sind rot und die väterlichen Chromosomen sind bei mir schwarz. So können sie sich zum Beispiel anordnen, oder so, oder so, oder so, oder auch so, oder so, oder so. Durch diese verschiedenen Arten der Anordnung der väterlichen und mütterlichen Chromosomen kommt es zu einer Durchmischung des Erbmaterials. Dadurch entstehen neue Genotypen und dieses Phänomen nennt man interchromosomale Rekombination. Es gibt noch eine weitere Art, wie Rekombination stattfinden kann. Diese bezeichnet man als intrachromosomal. Während die Chromosomen als bivalent beziehungsweise Tetrade zusammenliegen, kann es zum Stückaustausch kommen. Die mütterlichen und väterlichen Chromatiden nennt man Nicht-Schwester-Chromatiden. An einer Stelle brechen diese Chromatiden und die Bruchstücke tauschen die Plätze. Diesen Prozess nennt man Crossing-over und die Bruchstellen heißen Chiasmata, Einzahl ist Chiasma. Gehen wir noch einmal auf den Anfang zurück. Warum unterscheidest du dich von deiner Schwester? Zum einen können sich die mütterlichen und väterlichen Chromosomen während der Meiose zufällig verteilt haben. Das nennt man interchromosomale Rekombination. Es kann aber auch ein Stückaustausch zwischen mütterlichen und väterlichen Chromosomen stattgefunden haben, ein Crossing-over. Das nennt man dann intrachromosomale Rekombination. Durch Rekombination entstehen neue Genotypen, somit neue Merkmale und damit verschiedene Geschwister. Und das ist ja, ehrlich gesagt, auch gar nicht so schlimm. Wichtig über Rekombinationen zu wissen ist, dass sie zufällig ablaufen und unwillkürlich sind. Sie sind ein wichtiger Evolutionsfaktor, da Rekombinationen die Variabilität zwischen Individuen einer Art garantieren. Und falls du schon von Darwin gehört hast: Der geht ja davon aus, dass Nachkommen im Überfluss produziert werden, diese sich voneinander unterscheiden und sie dann in Konkurrenz treten. Und nur die bestangepasstesten Individuen überleben dann. Das heißt, durch Rekombination entstehen neue Merkmale, die dann zur Evolution einer Art beitragen. Ich hoffe, ich konnte dir mit diesem Video beim Lernen helfen. Vielen Dank für's Zusehen und bis bald, Sabine.

Rekombination der Chromosomen – Entstehung vielfältiger Individuen Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Rekombination der Chromosomen – Entstehung vielfältiger Individuen kannst du es wiederholen und üben.

  • Beschreibe die genetische Rekombination.

    Tipps

    Drei der fünf Aussagen sind richtig.

    Die Rekombination läuft während der geschlechtlichen Fortpflanzung ab.

    Lösung

    Die Rekombination ist der Prozess der Neuverteilung des Erbmaterials.

    Die Rekombination

    • geschieht während der Meiose.
    • sorgt für hohe genetische Variabilität zwischen Individuen einer Art.
    • läuft zufällig und unwillkürlich ab.
    • ist ein wichtiger evolutionärer Faktor für die Entwicklung einer Art.
    • produziert neue Genotypen.
    • produziert neue Merkmale.

  • Stelle den Ablauf des Crossing-Over dar.

    Tipps

    Die Struktur eines homologen Chromosomenpaares besteht aus zwei Chromosomen bzw. vier Chromatiden.

    Zwei im Lateinischen heißt Bi.

    Vier im Griechischen heißt Tetra.

    Zwei Chromosomen sind dann homolog, wenn sie in Gestalt und Abfolge der Gene identisch sind.

    Lösung

    Crossing-Over

    1. homologe Chromosomen
    2. Tetrade oder
    3. Bivalent
    4. rekombinante Chromatiden
    5. Nicht-Schwester-Chromatiden
    6. Schwester-Chromatiden
    7. Chiasma
  • Skizziere den Verlauf der Meiose in Hinblick auf die Rekombination.

    Tipps

    Zwei Worte sind in keiner Lücke richtig.

    Bei der Rekombination findet zunächst die intrachromosomale Rekombination statt und danach die interchromosomale.

    Lösung

    Meiose I

    Prophase I: Chromosomen verdichten und verdoppeln sich. Homologe Chromosomen lagern sich zusammen. Diese Struktur heißt Bivalent oder Tetrade. Durch Überkreuzung der Chromatiden kommt es zum Crossing-Over. Die durch das Crossing-Over veränderten Chromatiden heißen rekombinant.

    Metaphase I: Die homologen Chromosomenpaare lagern sich in der Äquatorialebene der Zelle an. Dabei verteilen sich mütterliche und väterliche Chromosomen zufällig.

    Anaphase I: Die Spindelfasern ziehen die Chromosomen zu den Zellpolen. Dadurch werden die Chromosomen neu verteilt. Dieser Prozess der der zufälligen Neuverteilung des Erbmaterials heißt interchromosomale Rekombination.

    Telophase I: Hier findet die Zellteilung statt, welche gleichzeitig das Ende der Meiose I markiert.

    Meiose II

    Die Zelle durchläuft erneut Pro-, Meta-, Ana- und Telophase II. Am Ende von Meiose I und Meiose II sind aus einer Mutterzelle vier Tochterzellen entstanden, welche durch die verschiedenen Rekombinationsprozesse alle genetisch verschieden sind.

  • Erkläre die Bedeutung der Rekombination als Evolutionsfaktor.

    Tipps

    Überlege aus der Perspektive des Greifvogels, welchen Hasen du am ehesten fressen würdest. Warum hast du dich für genau dieses Beutetier entschieden?

    Durch Rekombination entsteht Variabilität zwischen den Individuen einer Art. Das ist die Voraussetzung für die Wirkung der natürlichen Selektion. Durch diese werden in einem Lebensraum die Individuen bevorzugt, welche gut daran angepasst sind.

    Charles Darwin hat den Ausspruch "survival of the fittest" in Bezug auf die Evolution von Arten geprägt. Durch eine unsaubere Übersetzung heißt das auf Deutsch gemeinhin: "Das Überleben des Stärkeren". Das ist nicht ganz richtig, denn das am besten angepasste Individuum muss nicht zwangsläufig das stärkste sein. Manchmal reicht es auch, sich am besten verstecken zu können.

    Lösung

    Die Evolutionsfaktoren Mutation und Rekombination wirken unmittelbar auf den Genotyp eines Individuums. Dadurch entstehen Merkmale, welche zur Evolution einer Art beitragen können.

    Die Nachkommen eines schneeweißen und dunkelbraunen Hasens würden erwartungsgemäß die gleichen Fellfarben aufweisen. Durch die Neuverteilung des väterlichen und mütterlichen Erbgutes während der Meiose kann aber auch die Mischfarbe hellbraun entstehen.

    Charles Darwin postulierte, dass Individuen Nachkommen im Überfluss produzieren, welche sich voneinander unterscheiden. Im Kampf um Nahrung, Lebensraum und Partner treten diese Nachkommen miteinander in Konkurrenz. Die am besten an ihre Umwelt angepassten Individuen überleben und haben die Möglichkeit, sich fortzupflanzen. Damit tragen sie zur Evolution der Art bei.

    Die Evolutionsfaktoren wirken zusammen auf die Entwicklung einer Art. In diesem Fall haben die Haseneltern weiße, dunkelbraune und durch Rekombination erzeugte hellbraune Nachkommen gezeugt. Durch die natürliche Selektion hat im Gebirge der weiße Hase den Vorteil, im Wald überlebt der dunkelbraune und auf dem Feld der hellbraune, da die jeweiligen Merkmalsausprägungen für eine gute Tarnung vor Raubtieren sorgt.

  • Stelle den Unterschied zwischen inter- und intrachromosomaler Rekombination dar.

    Tipps

    Schaue dir die Worte intra- und interchromosomal genauer an:

    Der Präfix intra- bedeutet innerhalb. Der Präfix inter- bedeutet zwischen.

    Bei welchem Prozess passiert etwas zwischen bzw. innerhalb von Chromosomen?

    Lösung

    Die intrachromosomale Rekombination findet während der Prophase I der Meiose statt. Hier lagern sich jeweils zwei homologe Chromosomen, bestehend aus je zwei Schwester-Chromatiden, eng als Paare zusammen. Bei der Paarung überkreuzen sich die Nicht-Schwester-Chromatiden und es kommt zum Stückaustausch. Dieser Prozess wird Crossing-over genannt. An der Bruchstelle, dem Chiasma, tauschen Enzyme die Stücke von mütterlichen und väterlichen Chromosomen aus. Es entstehen dabei rekombinante Chromatiden.

    Die interchromosomale Rekombination findet während der Metaphase I der Meiose statt. Hier lagern sich sämtliche homologen Chromosomenpaare in der Äquatorialebene der Zelle an. Die mütterlichen und väterlichen Chromosomen werden dabei zufällig verteilt und das Erbmaterial so durchmischt. In der Anaphase I werden die Chromosomenpaare getrennt und mithilfe des Spindelapparates auf die Zellpole aufgeteilt.

  • Wende dein Wissen über Rekombination auf genetische Krankheiten an.

    Tipps

    Fehler bei der intrachromosomalen Rekombination führen zu einem ungleichen Stückaustausch beim Crossing-over. Es ändert sich hierbei nichts an der Gesamtzahl an Chromosomen in der Zelle.

    Fehler bei der interchromosomalen Rekombination können beispielsweise in der Anaphase I der Meiose auftreten. Werden die homologen Chromosomenpaare ungleich getrennt, befinden sich in der einen entstehenden Tochterzelle zu viele und in der anderen zu wenig Chromosomen. Die Gesamtanzahl an der Chromosomen verändert sich hierbei.

    Lösung

    Das Wolf-Hirschhorn-Syndrom lässt sich auf Fehler beim Crossing-Over zurückführen. Hierbei geht der kurze Arm von Chromosom 4 verloren. Leitsymptome sind Kleinwüchsigkeit und eine starke geistige Behinderung.

    Die Ursache des Katzenschrei-Syndroms ist ein Stückverlust am kurzen Arm von Chromosom 5. Namensgebend ist der typische katzenähnliche Schrei der Neugeboren mit dieser Krankheit. Die Symptome ähneln denen des Wolf-Hirschhorn-Syndroms.

    Das Pätau-Syndrom oder auch Trisomie 13 kommt zustande, wenn das Chromosom 13 in der Zelle dreifach statt doppelt vorliegt. Embryos, welche diesen genetischen Fehler aufweisen, sind meist nicht lebensfähig aufgrund schwerer Herzfehler.

    Beim Down-Syndrom oder auch Trisomie 21 liegt das Chromosom 21 dreifach vor. Betroffene weisen ein charakteristisches Aussehen auf und sind mehr oder minder stark körperlich und geistig beeinträchtigt.

    Die beiden letzten Krankheitsbilder betreffen das Chromosom 23, welches für die Ausprägung des Geschlechts verantwortlich ist.

    Das Klinefelter-Syndrom tritt nur bei Männer auf. Hierbei ist das X-Chromosom verdoppelt, so dass zwei X-Chromosomen und ein Y-Chromosom vorliegt. Die betroffenen Männer haben eine Hodenunterfunktion häufig verbunden mit einer weiblichen Körperform.

    Das Turner-Syndrom betrifft nur Frauen. Es wird auch Monosomie X genannt, da ein X-Chromosom fehlt. Die betroffenen Frauen sind häufig unfruchtbar.