am Puls Biologie 8, Arbeitsheft

14 Vererbungsregeln und Humangenetik Monogenetische Merkmale lassen sich durch Mangelmutanten identifizieren Abb.12: Neurospora crassa . Lichtmikroskopische Aufnahme Stoffwechselprodukte werden häufig über mehrere Synthese- schritte aus Vorstufen hergestellt. Jede dieser chemischen Reaktionen in der Zelle wird von einem spezifischen Enzym katalysiert. Für die Herstellung der Aminosäure Arginin wurde dieser Syntheseweg am Schimmelpilz Neurospora ( k Abb. 11) genauer untersucht und die beteiligten Enzyme wurden iden­ tifiziert. Die längste Zeit des Lebenszyklus ist der Pilz ein haploider Organismus. Deshalb müssen sich die Forscher und Forscherinnen keine Gedanken über dominante und rezessive Allele machen. Im Labor wächst Neurospora sehr gut auf Minimalnährböden, die nur ein paar einfache Zucker, anorga­ nische Salze und das Vitamin Biotin enthalten. Der Pilz muss Enzyme besitzen, die diese einfachen, für das Wachstum wichtigen Stoffe in Aminosäuren und Vitamine umwandeln. Durch Bestrahlung mit Röntgen- und UV-Strahlen lassen sich bei Neurospora Zufallsmutationen hervorrufen. Unter den Mutanten sind solche, die die Aminosäure Arginin nicht mehr synthetisieren können. Solche Mutanten werden als Mangelmutanten bezeichnet. 1941 wurden drei solcher Arginin-Mangelmutanten isoliert. Vermutet wurde, dass bei den Mangelmutanten ein Enzymdefekt im Syntheseweg des Arginins vorlag. Um nun herauszufinden, welche spezifische Enzymreaktion ausgefallen war, wurde das Wachstum der Mutanten auf weiteren Minimalnährböden getestet, denen statt Arginin die Vorstufen der Arginin-Synthese Citrullin oder Ornithin zugesetzt wurden. Die Experimente zeigten drei unterschiedliche Arginin-Mangelmutanten ( k Abb. 12). Abb.13: Wachstum dreier Typen von Neurospora -Mangelmutanten in Schalen mit unterschiedlichen Nährböden. Schimmelpilze sind rötlich dargestellt, in den grauen Schalen findet kein Pilzwachstum statt. Erkläre den Begriff „Mutante“. Erkläre die Versuchsbeobachtungen unter Einbezug von Mendels Vererbungsregeln. Ermittle den Enzymdefekt, der bei den drei Mutanten jeweils vorliegt. Leite danach daraus eine Reihenfolge der Stoffwechselschritte in der Arginin-Synthese ab. Arginin- mangel- mutanten ohne Zusatz unter Zusatz von Ornithin Typ 1 Typ 2 Typ 3 unter Zusatz von Citrullin unter Zusatz von Arginin Minimalnährböden W 1  E 2  E 3  Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv