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Endosymbiose und Evolution des Genoms

BiologieEvolutionAlter 17–18

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Drei Ansichten dazu, wie eukaryotische Zellen und Genome komplexer wurden. Endosymbiose: Entlang einer Zeitleiste nimmt eine mit Archaeen verwandte Wirtszelle ein aerobes Alphaproteobakterium auf (das spätere Mitochondrium), später nimmt ein Eukaryot ein Cyanobakterium auf (den späteren Chloroplasten); verfolgen Sie, wie Gene in den Zellkern wandern, und öffnen Sie fünf Belegkarten: Doppelmembran, ringförmige DNA, 70S-Ribosomen, Zweiteilung und rRNA-Sequenzen. Genfamilien: Verdoppeln Sie Gene, lassen Sie die Kopien Mutationen sammeln, lesen Sie die Identitätsmatrix, bauen Sie den Genstammbaum der Globine oder einen eigenen und lösen Sie eine Rätselfamilie. Gentransfer: Konjugation, Transformation und Transduktion zwischen Bakterienarten und die Ausbreitung von Antibiotikaresistenz.

Lektion: Entstehung der eukaryotischen Zelle und Evolution des Genoms

Was sie zeigt

Mitochondrien und Chloroplasten stammen von Bakterien ab, die in anderen Zellen lebten. Vor etwa 2 Milliarden Jahren nahm eine mit Archaeen verwandte Zelle ein aerobes Alphaproteobakterium auf, später nahm ein Eukaryot ein Cyanobakterium auf; die meisten ihrer Gene wanderten in den Zellkern. Doppelmembran, ringförmige DNA, 70S-Ribosomen, Zweiteilung und rRNA-Sequenzen sind die Belege. Genome wachsen auch durch Genduplikation: Die Kopien entwickeln sich mit fast gleichbleibender Rate auseinander und bilden Familien wie die Globine. Bakterien tauschen außerdem Gene durch horizontalen Transfer aus. Daten, Raten und Kurven des Genverlusts sind vereinfacht.

So funktioniert es

Klicken Sie in der Ansicht Endosymbiose auf Start oder Nächster Schritt, um der Zeitleiste zu folgen, und wählen Sie eine Belegkarte, um die Organellen mit Bakterien zu vergleichen. Wählen Sie bei Genfamilien Globine, Eigene Familie (Start, dann ein Gen Verdoppeln) oder Rätsel und lesen Sie die Identitätsmatrix. Wählen Sie bei Gentransfer den Mechanismus, den Spender und den Empfänger, klicken Sie auf Übertragen und dann auf Antibiotikum zugeben; finden Sie im Modus Detektiv die Art, die Gen R erhalten hat.

Einstellbare Parameter

  • Ansicht Endosymbiose, Genfamilien, Gentransfer
  • Schritt der Zeitleiste 1–6
  • Belegkarte Keine (Zeitleiste), Doppelmembran, Ringförmige DNA, 70S-Ribosomen, Zweiteilung, Gensequenzen
  • Genfamilie Globin-Familie, Eigene Familie, Rätselfamilie
  • Übertragungsweg Konjugation, Transformation, Transduktion
  • Modus Gentransfer Transferlabor, Gendetektiv

Fragen zum Erkunden

  1. Warum nimmt man an, dass die äußere Membran eines Mitochondriums von der Wirtszelle stammt?
  2. Zwei Kopien eines Gens sind zu 93 % identisch, zwei andere zu 43 %. Welches Paar wurde später verdoppelt?
  3. Wie kann ein Gen für Antibiotikaresistenz von einer Bakterienart auf eine nicht verwandte Art übergehen?

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