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Zwillingsforschung – Gene und Umwelteinfluss

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Die Autor*innen
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Maja O.
Zwillingsforschung – Gene und Umwelteinfluss
lernst du in der 11. Klasse - 12. Klasse - 13. Klasse

Zwillingsforschung – Gene und Umwelteinfluss Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Zwillingsforschung – Gene und Umwelteinfluss kannst du es wiederholen und üben.
  • Beschreibe die Entstehung von eineiigen Zwillingen.

    Tipps

    Unter dem Zwillingsschlupf versteht man den Moment in der Embryonalentwicklung, in dem sich der Keim vollständig teilt, sodass zwei Embryonen entstehen.

    Lösung

    Zwillinge sind eine Laune der Natur. Denn eigentlich sollte es so etwas wie Zwillinge gar nicht geben. Wie kommt es dazu?
    Nachdem die Eizelle durch die Samenzelle befruchtet wurde, entsteht die Zygote. Hier ist bereits das Erbgut des neuen Menschen enthalten. Die Zygote hat in den ersten Tagen nicht viele Aufgaben. Sie muss sich einfach nur teilen, immer und immer wieder. In der Regel klappt das auch ganz gut, sodass man den Keim nach etwa drei Wochen als Embryo bezeichnet.
    Nun kann es passieren, dass sich der Keim in den ersten Tagen der Schwangerschaft so weit teilt, dass zwei voneinander unabhängige Keime entstehen, die sich dann beide in der Gebärmutter einnisten. Diese Teilung unterscheidet sich von den normalen Zellteilungen. Man spricht vom Zwillingsschlupf. Wenn alles gut läuft, entwickeln sich beide Keime zu Embryonen und dann zu Föten. Es werden zwei gesunde und genetisch identische Kinder geboren. Es kann aber auch passieren, dass nur einer der beiden Keime überlebt.

  • Fasse die Unterschiede zwischen eineiigen und zweieiigen Zwillingen zusammen.

    Tipps

    Monozygot bedeutet, dass nur eine Zygote (befruchtete Eizelle) vorhanden ist, dizygot dementsprechend zwei.

    Lösung

    Zwilling ist Zwilling? Nicht ganz, aber das weißt du bestimmt schon. Man unterscheidet zwischen eineiigen und zweieiigen Zwillingen. Beide haben gemeinsam, dass sie als Geschwister gleichzeitig im Bauch der Mutter herangewachsen sind und kurz nacheinander geboren wurden. Aber wo sind die Unterschiede?

    • Bei eineiigen Zwillingen entstehen beide Menschen aus derselben Zygote, man nennt sie auch monozygot. Zweieiige Zwillinge heißen dementsprechend dizygot, da sie aus zwei verschiedenen Zygoten entstehen.
    • Bei monozygoten Zwillingen ist nur eine Samen- und eine Eizelle an der Zeugung beteiligt, bei den dizygoten sind es jeweils zwei verschiedene.
    • Das erklärt auch, warum monozyogte Zwillinge genetisch zu 100% identisch sind. Bei dizygoten Zwillingen sind es etwa 50%, so wie bei anderen Geschwisterpaaren auch.
    • Da bei der Befruchtung zweieiiger Zwillinge zwei verschiedene Samenzellen eine Rolle spielen, kann auch das Geschlecht der Embryonen unterschiedlich sein. Denn die Erbinformation der Samenzelle entscheidet darüber, ob ein Mädchen oder ein Junge gezeugt wird.

  • Wende den Begriff Konkordanz auf die Blutgruppen bei eineiigen Zwillingen an.

    Tipps

    lat. concordare = übereinstimmen

    Unsere Blutgruppen wird über verschiedene Faktoren bestimmt. Das sogenannte AB0-System kennt vier Blutgruppen: A, B, AB und 0. Die Blutgruppe wird von den Eltern vererbt und ist somit genetisch festgelegt.

    Lösung

    Die Zwillingsforschung versucht herauszufinden, wie stark Gene und Umwelteinflüsse für den Charakter und die Gesundheit eines Menschen verantwortlich sind. Dabei konzentrieren sie sich immer auf ein Merkmal, z. B. eine bestimmte Krankheit. Dabei wird untersucht, inwiefern eineiige Zwillinge in Bezug auf dieses Merkmal übereinstimmen. Ist die Übereinstimmung hoch, dann ist es wahrscheinlich, dass dieses Merkmal durch das Erbgut beeinflusst wird. Dann ist die Ursache für eine Krankheit also nicht die Lebensweise, sondern eine genetische Veranlagung.
    Als Maß für diese Übereinstimmung dient die Konkordanz. Für das Merkmal der Blutgruppen oder der Augenfarbe liegt die Konkordanz bei 100%, da diese Merkmale genetisch bestimmt sind.

    Zweieiige Zwillinge werden bei solchen Studien als Kontrollgruppe genutzt. Sie sind genauso eng miteinander verwandt wie „normale“ Geschwister, aber gleich alt. Handelt es sich um ein Merkmal, das durch die Gene beeinflusst wird, ist die Konkordanz bei zweieiigen Zwillingen geringer als bei eineiigen, da sie nur zu etwa 50% dasselbe Erbgut besitzen.

  • Zeige Probleme der Zwillingsforschung auf.

    Tipps

    Die Erblichkeit eines Merkmals wird überschätzt, wenn die Auswirkung der Gene auf dieses Merkmal höher eingestuft wird als sie tatsächlich ist.

    Lösung

    Die Zwillingsforschung bringt einige Nachteile mit sich:

    • Bei eineiigen Zwillingen, die gemeinsam aufwachsen, unterscheiden sich sowohl die Gene als auch die Umwelteinflüsse nicht bzw. kaum voneinander. Man kann bei einer hohen Konkordanz bezüglich eines Merkmals also nie wirklich sicher sein, dass die Gene der Grund sind.
    • Mit eineiigen Zwillingen, die getrennt voneinander aufwachsen, kann man das Problem der überschätzten Erblichkeit zwar umgehen. Aber es ist sehr selten, dass ein eineiiges Zwillingspaar nach der Geburt getrennt wird.
    • Unter anderem aus diesen Gründen ist die Zwillingsforschung sehr aufwendig. Es müssen zudem viele Daten von vielen Zwillingspaaren gesammelt werden, um verlässliche Aussagen treffen zu können. Jedoch gibt es Zwillinge nicht wie Sand am Meer.
    Trotzdem ist die Zwillingsforschung sehr wichtig, wenn man Erkenntnisse über die Vererbbarkeit von Krankheiten erlangen möchte. Durch das identische Erbgut sind eineiige Zwillinge zwar eine Laune der Natur, aber auch eine Chance für die Forschung.

  • Nenne Gründe für die Zwillingsforschung.

    Tipps

    Gene oder Umwelt? Das ist die große Frage in der Zwillingsforschung.

    Lösung

    Die Zwillingsforschung ist eine sehr interessante Disziplin innerhalb der Biologie. Ihr Ziel ist es herauszufinden, inwiefern die eigenen Gene oder die Umwelteinflüsse (Erziehung, Sozialisation, Bildung, Lebensweise, Ernährung etc.) die Entwicklung eines Menschen beeinflussen. Sind bestimmte Krankheiten z. B. genetisch vorprogrammiert oder führt ein bestimmter Lebensstil zu einem großen Risiko zu erkranken? Da eineiige Zwillinge genetisch zu 100% identisch sind, kann man solche Fragen durch verschiedene Studien beantworten.

  • Arbeite die Risiken einer Mehrlingsgeburt heraus.

    Tipps

    Fehl- oder Frühgeburt, eine schlechte Entwicklung und eine enorme Belastung für die Mutter – all das sind Risiken einer Mehrlingsschwangerschaft.

    Lösung

    Mehrlinge sind immer etwas Besonderes und eigentlich ein Grund zur Freude. Doch leider ist eine Mehrlingsschwangerschaft auch immer mit vielen Risiken verbunden:

    • Eine Schwangerschaft an sich ist schon eine große Belastung für den Körper der Frau. Ist sie mit mehr als einem Kind schwanger, steigt die Belastung um ein Vielfaches.
    • Auch für die ungeborenen Kinder ist eine Mehrlingsschwangerschaft kein Vergnügen. Sie müssen sich schon im Mutterleib alles teilen: den Platz, die Nahrung, das Blut und den Sauerstoff.
    • Das führt oft zu einer Unterversorgung mit wichtigen Stoffen. Die Embryonen können sich nicht so gut und schnell entwickeln, wie sie eigentlich sollten.
    • Da der Platz in der Gebärmutter begrenzt ist, wird die Geburt vom Körper oft früher eingeleitet, als gut für die Kinder ist. Sie sind dann noch nicht vollständig entwickelt und eigentlich noch nicht bereit für die Außenwelt.
    • Insgesamt ist die Sterberate bei Mehrlingsschwangerschaften deutlich höher als bei Einlingsschwangerschaften.
    Aus diesen Gründen ist eine künstliche Befruchtung mit mehr als zwei oder drei Zygoten sehr kritisch zu betrachten. Durch unvorsichtige Ärzte, die ihren Patientinnen viel mehr Zygoten eingepflanzt haben, kam es schon zu sehr hohen Mehrlingsgeburten. Hierbei überleben sehr selten alle Kinder.

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