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10.5 Probleme - Biologie

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10.1 Fragen

1) Erklären Sie, warum einige Lipidklassen membranbildend sind und andere nicht. Nennen Sie Beispiele, die Ihre Logik unterstützen.

2) ein. Schreiben Sie mit Hilfe der Bilder von Fettsäuren unten jeweils den symbolischen Namen (N:N).

Im Folgenden verwenden Sie FA 1, 2, 3 oder 4, einige können mehr als eine Antwort haben.

B. Welche Fettsäure schmilzt bei der höchsten Temperatur?

C. Welche Fettsäure ist eine w-3-Fettsäure und ist für das menschliche Wachstum und die Entwicklung essentiell?

D. Welche Fettsäure würde, wenn sie sich in einer Membrandoppelschicht befindet, die Membranfluidität erhöhen?

e. Welche Fettsäure kommt in der Natur am unwahrscheinlichsten vor und warum?

3) Verwenden Sie für die folgenden Fragen die interaktive Mizelle aus Abschnitt 10.1:

A. Glauben Sie, dass der Kern (das Zentrum der Mizelle) für Wassermoleküle zugänglich sein könnte, wenn Sie die Mizelle in Form von "Ball and Stick" betrachten? Erklären.

B. Untersuchen Sie die Mizelle unter Stil -> Oberflächentyp -> Molekulare Oberfläche. Hat sich Ihre Antwort von Teil geändert? Scheint es lösungsmittelzugängliche Regionen zu geben, über die Wasser in den Kern eindringen könnte?

C. Untersuchen Sie abschließend die Mizelle unter Style -> Surface Type -> Solvent Accessible. Ändert diese Ansicht Ihre Antwort auf a.? Können Sie sich irgendwelche medizinischen oder Forschungsanwendungen vorstellen, in denen eine Mizelle nützlich sein könnte, wenn man bedenkt, was Sie über ihre Lösungsmittelzugänglichkeit herausgefunden haben?

4) Stellen Sie anhand der Abbildung unten eine Hypothese auf, welche Art von Lipid durch die geometrischen Formen in der Membran dargestellt werden könnte. Warum sind die unterschiedlichen Formen für die Membranbildung notwendig? Könnte eine Membran mit nur einem geformten Lipid gebildet werden? Wenn ja, was und warum.

5) Eine Zellmembran hat die Fähigkeit, sich als Reaktion auf Stress umzugestalten, um die Membranintegrität aufrechtzuerhalten. Wie könnte in den folgenden Situationen die Membran umgebaut werden, um eine intakte Struktur zu fördern? (D.h. welche Arten von Lipiden könnten hinzugefügt oder entfernt werden, um eine funktionelle Membran zu erhalten?

A. Temperaturerhöhung

B. Temperaturabfall

6)

Benennen Sie für jedes untenstehende Lipid die Art des Lipids (Membranlipid, Triacylglycerol, Speicherlipid, Sphingolipid, Wachs, Sterol, Membranglycerolipid, keines davon), wenn es in einer Membran vorkommt und ob es eine Fettsäure ist oder Isoprenoid abgeleitet.


10.5 Warum wählerisch bei Ihrem Partner sein?

Wie wir oben besprochen haben, sagt der Unterschied in der Gametengröße und -produktion voraus, dass Weibchen wählerisch sein sollten, mit wem sie sich paaren, da die Produktion von Eiern teurer ist als Spermien. Daher haben Weibchen ein persönliches Interesse daran, ihre Eier vor weniger fitten Männchen zu schützen. Eine Frau hat einfach mehr zu verlieren, wenn sie eine schlechte Wahl bezüglich ihres Partners trifft.

Wie entscheiden Weibchen, ob ein Männchen ein geeigneter Partner ist? Es gibt mehrere, nicht exklusive Modelle, wie und warum sich Paarungspräferenzen entwickeln. Im Allgemeinen gibt es zwei Arten von Fitnessvorteilen, die die Partnerwahl beeinflussen: direkte und indirekte Vorteile. Direkte Vorteile die Fitness wählerischer Personen durch materielle Ressourcen steigern. Männchen geben den Weibchen manchmal ein Futtergeschenk, bevor sie sich paaren. Diese Ressourcen, genannt Hochzeitsgeschenke, versorgen die Weibchen mit Nahrung, die sie sonst nicht bekommen. Zum Beispiel präsentieren männliche Würger – ein Raubvogel – den Weibchen unmittelbar vor der Paarung Beute wie Nagetiere, andere Vögel, Eidechsen und große Insekten. Ein Würgerweibchen wählt einen Partner entsprechend der Größe der Beute, die ihm präsentiert wird. Dies ist bei vielen Insekten und Spinnen der Fall, bei denen Männchen den Weibchen diese Hochzeitsgeschenke überreichen, in der Hoffnung, dass sie sich mit ihm paaren. Auf diese Weise kann die Größe oder Qualität des Hochzeitsgeschenks als ein weiteres Merkmal dienen, anhand dessen die Weibchen die Qualität eines potenziellen Partners beurteilen können.

Abbildung 10.6 Hier sehen wir ein vergrößertes Bild von zwei gemahlenen Grillenbeinen. Diese Grillenart betreibt eine Tibiaspornfütterung, bei der die Weibchen an einer speziellen Struktur am Bein kauen und Nährstoffe erhalten, die ihr Überleben und ihre Fortpflanzung unterstützen. Das linke Bein zeigt einen intakten Schienbeinsporn, das Kennzeichen eines jungfräulichen Männchens. Das linke Bein ist von einem männlichen Partner mit einem Schienbeinsporn, der von einem früheren weiblichen Paarungspartner gekaut wurde.

In extremen Fällen opfern Männchen sogar Teile oder alles von sich an Weibchen. Bei einigen Arten von Bodengrillen erhalten die Weibchen beispielsweise ein Hochzeitsgeschenk, indem sie während der Paarung an einer speziellen Spornstruktur an der männlichen Hintertibia (d. h. dem Bein) kauen. Die meisten räuberischen Mantisarten praktizieren eine Art extremer Hochzeitsfütterung, die als . bekannt ist sexueller Kannibalismus, bei dem ein Weibchen ihren Partner vor, während oder nach der Kopulation frisst. Meistens beginnt eine weibliche Mantis mit der Nahrungsaufnahme, indem sie einem Männchen den Kopf abbeißt, wie sie es bei normaler Beute tun würden. Da die Kopulationsbewegung bei Männern durch Nerven im Bauch und nicht durch den Kopf gesteuert wird, hat die Entfernung des Kopfes eines Mannes keinen Einfluss auf die Paarung, den Samentransfer oder die ordnungsgemäße Befruchtung. Der Grund für sexuellen Kannibalismus wird heftig diskutiert. Experimente zeigen, dass Frauen, die eine minderwertige Ernährung erhalten, eher ihre Partner ausschlachten als Frauen, die eine qualitativ hochwertige Ernährung erhalten. Einige schlagen vor, dass Männchen, die sich den Weibchen unterwerfen und kannibalisiert werden, einen Selektionsvorteil erlangen, indem sie qualitativ hochwertigere Nachkommen produzieren. Auf jeden Fall ist diese Art von sexuellem Verhalten eher selten, da oft angenommen wird, dass die Kosten den Nutzen überwiegen, insbesondere für Männer. Die hohe Prävalenz von sexuellem Kannibalismus bei mehreren Spinnenarten führte jedoch zu dem gebräuchlichen Namen „Schwarze Witwenspinne“.

Das bekannteste Beispiel für sexuellen Kannibalismus sind Mantis. Weibchen beißen Männchen den Kopf ab, manchmal bevor sie sich mit ihnen paaren. Wenn jedoch ein Weibchen einem Männchen den Kopf abbeißt, nachdem die Kopulation begonnen hat, wird die Paarung normalerweise fortgesetzt, bis das Sperma übertragen wird.

Abbildung 10.7 Hochzeitsgeschenke, insbesondere Spermatophoren, kommen bei Insekten häufig vor. Oft überträgt das Katydid-Männchen während der Paarung eine Spermatophore auf ein Weibchen. Wikimedia CC BY-2.0

Einige Arten von Hochzeitsgeschenken gelten als direkter Vorteil, da sie das Überleben und die Fortpflanzung einer Frau verbessern. Im Gegensatz, indirekte Vorteile die Fitness der Nachkommen eines wählerischen Individuums zu steigern. Typischerweise profitieren Weibchen, die sich mit attraktiven Männchen paaren, von der Produktion von Nachkommen, insbesondere Männchen, die ebenfalls besonders attraktiv sind. Daher werden die attraktiven Nachkommen eher Weibchen anziehen und somit werden sich die Gene des wählerischen Weibchens weiter ausbreiten – das ultimative Ziel aller lebenden Organismen. Bei einigen Insektenarten, wie zum Beispiel Katydids, ist das von den Männchen bereitgestellte Hochzeitsgeschenk mit Sperma verpackt. Das Paket ist ein essbares Geschenk namens a Spermatophore. Diese zusätzlichen Nährstoffe in den Spermien werden vom Weibchen aufgenommen und sollen die Fitness der produzierten Nachkommen verbessern, wodurch die Wahrscheinlichkeit erhöht wird, dass sowohl das Weibchen als auch das Männchen ihre Gene weitergeben. Da indirekte Vorteile die Fitness der Nachkommen verbessern, werden sie oft als eine Erweiterung der elterlichen Investition angesehen, die Männchen für ihre Nachkommen tätigen können. Daher können diese Arten von Vorteilen auch von Frauen genutzt werden, um die Qualität eines potenziellen Partners zu beurteilen.
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Erste Person – Daniel V. Guebel

First Person ist eine Reihe von Interviews mit den Erstautoren einer Auswahl von Artikeln, die in Biology Open veröffentlicht wurden. Daniel V. Guebel ist Erstautor zum Thema „Mapping thetranscriptomic changes of endothelial Compartment in human hippocampus through aging and mild kognitive Beeinträchtigung“, veröffentlicht in BiO.

Die Frage, die wir zu beantworten versuchen, lautet: „Welcher Anteil der Nachkommen wird grüne Schoten haben?“ Lösen Sie das Problem, indem Sie die Tabelle als Richtlinie verwenden. Diese Schritte beschreiben den Prozess:

1. Die erste Aussage zu den gekreuzten Organismen wird in der Zeile „Elternphänotypen“ als Grün x Gelb angezeigt. Anhand dieser Informationen, des Genschlüssels und der verbleibenden beiden Aussagen bestimmen wir die elterlichen Genotypen. Die in diesem Prozess beschriebene Begründung ist in der Zeile „Elterngenotypen“ der Tabelle 10.2 zu finden.

2. Der nächste Schritt besteht darin, die elterlichen Genotypen zu verwenden, um die möglichen Geschlechtszellen der Eltern zu bestimmen. Um dies korrekt zu tun, ist es notwendig, das Mendelsche Segregationsgesetz anzuwenden. Dieser Vorgang wird in der Zeile „Mögliche Geschlechtszellen“ beschrieben.

3. Nachdem die Gameten der Eltern identifiziert wurden, verwenden Sie ein Punnett-Quadrat, um die Genotypen der Nachkommen vorherzusagen. Erstellen Sie ein Punnett-Quadrat, sodass für jeden Gameten eine Zeile oder Spalte vorhanden ist. Dieser Vorgang ist in der Zeile „Nachkommen-Genotyp“ dargestellt.

4. Kehren Sie zum Genschlüssel zurück, um die Nachkommen-Phänotypen aus den gerade mit dem Punnett-Quadrat erzeugten Genotypen zu bestimmen.

5. Denken Sie zum Schluss daran, sich die gestellte Frage anzusehen. In diesem Beispiel stellt sich die Frage, welcher Anteil der Nachkommen grüne Erbsenschoten produzieren wird. Die Antwort ist 50%.

In diesem Beispiel passen alle Informationen aus dem Problem in den Genschlüssel und die ersten Zeilen von Tabelle 10.2. Nicht alle Probleme sind so. Manchmal gibt ein Problem Auskunft über die Nachkommen und verlangt Informationen über die Eltern. Tabelle 10.2 hilft Ihnen auch dabei. Die Prinzipien, die beim Abarbeiten der Tabelle galten, gelten weiterhin, wenn Sie die andere Richtung einschlagen.

Problemtyp: Ein-Faktor-Kreuz

EINLEITENDE PRINZIPIEN: Wenn beide Eltern heterozygot sind und die Allele zueinander vollständig dominant und rezessiv sind, beträgt das vorhergesagte Nachkommenverhältnis immer 3:1 (75% des dominanten Phänotyps zu 25% des rezessiven Phänotyps). Wenn die Genotypen der Eltern unbekannt sind und die Nachkommen ein Verhältnis von 3:1 haben, folgern Genetiker häufig, dass die Eltern für das betrachtete Merkmal heterozygot sind.

Um dieses 3:1-Vererbungsmuster zu veranschaulichen, betrachten wir die Störung Phenylketonurie (PKU). Menschen mit Phenylketonurie können die Aminosäure Phenylalanin nicht in die Aminosäure Tyrosin umwandeln. Die Ansammlung von Phenylalanin im Körper verhindert die normale Entwicklung des Nervensystems. Solche Personen können geistig zurückgeblieben sein, wenn ihre Krankheit nicht kontrolliert wird.

Abbildung 10.4 zeigt den Stoffwechselweg, bei dem die Aminosäure Phenylalanin durch das Enzym Phenylalanin-Hydroxylase in die Aminosäure Tyrosin umgewandelt wird. Tyrosin wird dann von anderen Enzymen als Substrat verwendet. Auf dem abnormalen Weg baut sich das Substrat Phenylalanin auf, da das Enzym Phenylalanin-Hydroxylase bei Menschen mit PKU nicht richtig funktioniert. Wenn der Phenylalaninspiegel ansteigt, wird es in Phenylbrenztraubensäure umgewandelt, die Nervenzellen abtötet.

ABBILDUNG 10.4. Phenylketonurie (PKU)

PKU ist eine rezessive Erkrankung, die auf Chromosom 12 lokalisiert ist. Das Diagramm links zeigt, wie der normale Weg funktioniert. Das Diagramm rechts zeigt einen abnormalen Pfad. Wird das Enzym Phenylalanin-Hydroxylase aufgrund eines mutierten Gens nicht gebildet, kann die Aminosäure Phenylalanin nicht in Tyrosin umgewandelt werden und wird in Phenylbrenztraubensäure umgewandelt, die sich in Körperflüssigkeiten anreichert. Der Aufbau von Phenylbrenztraubensäure führt zum Absterben von Nervenzellen und führt letztendlich zu geistiger Behinderung. Da Phenylalanin nicht in Tyrosin umgewandelt wird, sind auch Folgereaktionen im Stoffwechselweg betroffen.

Kreuz 2: Die normale Bedingung ist die Umwandlung von Phenylalanin in Tyrosin. Es ist dominant gegenüber der Bedingung für PKU. Wenn beide Elternteile heterozygot für PKU sind, wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie ein normales Kind bekommen? Ein Kind mit PKU?

Verwenden Sie wie im vorherigen Beispiel den Genschlüssel, um dieses Problem zusammenzufassen:

• Es gibt 2 Allele. Einer ist für den Normalzustand und der andere für PKU verantwortlich.

• Der Normalzustand dominiert gegenüber der PKU. Aus dieser Aussage folgern, dass Individuen mit einem normalen Phänotyp entweder PP oder Pp sein können.

Gen oder Bedingung: Phenylketonurie

1. Das Problem besagt, dass „beide Eltern für PKU heterozygot sind“. Dies beschreibt die elterlichen Genotypen und bestimmt die Genotypen für beide Elternteile als Pp. Geben Sie diese Informationen in die Zeile „Eltern Genotypen“ ein. Obwohl es nicht notwendig ist, das Problem zu lösen, können Sie den Genschlüssel verwenden, um die elterlichen Phänotypen zu bestimmen. Pp-Personen sind normal. Hinweis: Dieses genetische Problem beginnt nicht mit der ersten Zeile von Tabelle 10.3. Ein genetisches Problem kann an jedem Punkt in der Tabelle beginnen und erfordert, dass Sie Dinge über die Eltern oder die Nachkommen bestimmen.

2. Bestimmen Sie die möglichen Geschlechtszellen. Pp-Individuen haben Gameten, die P und p sind.

3. Bestimmen Sie die Nachkommen-Genotypen mit einem Punnett-Quadrat. Erstellen Sie Ihr Punnett-Quadrat so, dass es für jeden Gameten eine Zeile oder Spalte gibt. Beachten Sie, dass in dieser Situation drei verschiedene Genotypen produziert werden – PP, Pp und pp.

4. Bestimmen Sie die Phänotypen der Nachkommen, indem Sie den Genschlüssel verwenden und Genotypen mit ähnlichen Phänotypen kombinieren.

5. Beantworten Sie abschließend die Frage, die aus dem Problem gestellt wurde. In diesem Fall wurden zwei Fragen gestellt. Die Wahrscheinlichkeit, ein normales Kind zu bekommen, beträgt 75 %. Die Wahrscheinlichkeit, ein Kind mit PKU zu bekommen, beträgt 25 %.

TABELLE 10.3. Lösungsweg

Bisher haben wir nur mit Einfaktorkreuzen gearbeitet. Nun werden wir uns überlegen, wie man mit genetischen Problemen umgeht, bei denen es um die Befolgung zweier unterschiedlicher Merkmale geht – Doppelfaktorkreuzungen. Bei der Lösung von Doppelfaktorkreuzen ist es wichtig, das von Mendel als Gesetz der unabhängigen Sortierung identifizierte Prinzip zu berücksichtigen. Das Gesetz der unabhängigen Auswahl besagt, dass sich Allele eines Merkmals unabhängig von den Allelen eines anderen trennen. Dieses Gesetz wird nur angewendet, wenn mit zwei Genen für unterschiedliche Merkmale gearbeitet wird, die sich auf unterschiedlichen Chromosomen befinden. Dies ist ein wichtiger Unterschied, da Gene, die auf einem Chromosom nahe beieinander liegen, dazu neigen, während der Meiose zusammen zu bleiben und daher tendenziell zusammen vererbt zu werden. Wenn Gene zusammen vererbt werden, werden sie nicht zufällig sortiert. Ihr Sortiment ist nicht unabhängig voneinander.

Bei genetischen Problemen wird der Prozess der Vorhersage der Geschlechtszellen, die in Doppelfaktorkreuzungen produziert werden können, durch eine unabhängige Sortierung beeinflusst. Das folgende Beispiel veranschaulicht, wie das unabhängige Sortiment funktioniert. Denken Sie daran, dass, wenn ein Individuum den Genotyp Aa hat, wir vorhersagen, dass 50% seiner reproduktiven Zellen das A-Allel und 50% das a-Allel haben. Dies ist eine Anwendung des Segregationsgesetzes. Wenn ein Individuum den Genotyp Bb hat, können wir eine ähnliche Vorhersage bezüglich der B- und b-Allele treffen. Was passiert, wenn wir beide Allele gleichzeitig betrachten wollen, wenn das Merkmal „A“ auf einem anderen Chromosom liegt als das Merkmal „B“? Was sind die möglichen Geschlechtszellen, die für ein Individuum produziert werden könnten, das AaBb ist?

Um diese Frage zu beantworten, müssen wir sowohl das Gesetz der Segregation als auch das Gesetz des unabhängigen Sortiments anwenden. Vorerst gehen wir davon aus, dass sich die beiden Gene auf unterschiedlichen Chromosomen befinden. Wie bereits erwähnt, sagt das Segregationsgesetz voraus, dass 50% der Gameten A und 50% a haben. Ebenso haben 50 % der Gameten B und 50 % b. Das Gesetz der unabhängigen Sortierung besagt, dass, wenn ein Gamet ein A-Allel erhält, er die gleiche Chance hat, auch ein B-Allel oder ein B-Allel zu erhalten. Somit sind die vorhergesagten Geschlechtszellen AB, Ab, aB und ab. Beachte das

• jede Geschlechtszelle hat entweder ein A oder ein a, aber nicht beides. Jede Geschlechtszelle hat entweder ein B oder ein b, aber nicht beides. Dies bedeutet, dass alle Geschlechtszellen 1 und nur 1 der 2 Allele für jedes Merkmal aufweisen.

• Jedes Allel findet sich in 50 % der Geschlechtszellen.

• Die Allele eines Merkmals werden unabhängig vom anderen vererbt.

Sie können überprüfen, ob Sie die richtigen Entscheidungen getroffen haben, indem Sie sicherstellen, dass in einer Geschlechtszelle nur ein Allel für jedes Merkmal vorhanden ist. Beachten Sie, dass Geschlechtszellen mit Allelkombinationen wie AA oder AaB falsch sind. Beide dieser falschen Beispiele haben mehr als 1 Allel für ein Gen. Das erste Beispiel (AA) sollte nur ein einzelnes A haben und eine Kopie des B-Gens fehlt vollständig. Das zweite Beispiel (AaB) sollte entweder das A- oder das a-Allel haben, aber nicht beide.

Problemtyp: Doppelfaktorkreuz

Kreuz 3: Beim Menschen ist das Allel für freie Ohrläppchen dominant gegenüber dem Allel für angefügte Ohrläppchen. Das Allel für dunkles Haar dominiert das Allel für helles Haar. Wenn beide Elternteile hinsichtlich Ohrläppchenform und Haarfarbe heterozygot sind, welche Arten von Nachkommen können sie produzieren und wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit für jeden Typ?

Beginnen Sie wie bei einer Einfaktor-Kreuzung mit der Erstellung eines Genschlüssels. Sie arbeiten diesmal mit zwei Merkmalen, erstellen Sie also einen Schlüssel für beide. Denken Sie daran, dass nicht alle Informationen des Genschlüssels direkt im Problem enthalten sind. An dem Problem solltest du das erkennen können

• Es gibt zwei Gene – Ohrläppchentyp und Haarfarbe.

• Das freie Ohrläppchen-Allel ist dominant gegenüber dem anhängenden Ohrläppchen-Allel.

• Das Allel für dunkle Haare ist dominant gegenüber dem Allel für helle Haare. Aus diesen Informationen sollten Sie schließen können, dass

• Da das Allel des freien Ohrläppchens dominant ist, kann es zwei Genotypen haben – EE und Ee.


Java-Konsole

Die Java-Konsole sammelt Meldungen und Fehler während des Betriebs von Jmol. Wenn etwas nicht funktioniert (z. B. eine Datei wird nicht geladen oder ein Skript nicht abgeschlossen), ist dies ein Ort, um nach der Fehlerquelle zu suchen.

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    • Mac OS X (Diese wurden nicht verifiziert, es ist eine Sammlung von Ausschnitten, jede Bestätigung ist willkommen):
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      • Mac OS X (Diese wurden nicht verifiziert, es ist eine Sammlung von Ausschnitten, jede Bestätigung ist willkommen):
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        10.5 Probleme - Biologie

        Eine Stichprobe von Alzheimer-Patienten wird getestet, um die Zeitdauer im Schlaf der Stufe IV zu bestimmen. Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass Personen, die an der Alzheimer-Krankheit leiden, weniger Zeit pro Nacht in den tieferen Schlafstadien verbringen können. Die Anzahl der verbrachten Minuten für den Schlaf der Stufe IV wird für einundsechzig Patienten aufgezeichnet. Die Probe produzierte im Mittel 48 Minuten (S = 14 Minuten) Schlaf im Stadium IV über einen Zeitraum von 24 Stunden. Berechnen Sie ein 95-Prozent-Konfidenzintervall für diese Daten. Was sagen Ihnen diese Informationen über den Schlaf im Stadium IV einer bestimmten Person (einem Alzheimer-Patienten)?


        Eine Universität möchte mehr über das Wissen von Studierenden zu internationalen Veranstaltungen wissen. Sie sind besorgt, dass ihre Schüler über Neues aus anderen Ländern nicht informiert sind. Ein standardisierter Test wird verwendet, um das Wissen der Schüler über das Weltgeschehen zu beurteilen (nationaler Mittelwert = 65, S = 5). Eine Stichprobe von 30 Schülern wird getestet (Stichprobenmittel=58, Standardfehler=3,2). Berechnen Sie ein 99-Prozent-Konfidenzintervall basierend auf den Daten dieser Stichprobe. Wie schneiden diese Studierenden im Vergleich zur nationalen Stichprobe ab? Antworten


        Eine Stichprobe von Studierenden eines Einführungskurses in Psychologie wurde nach der Anzahl der Stunden befragt, die sie für die letzte Prüfung aufgewendet hatten. Alle Schüler gaben anonym die Stundenzahl auf einer 3 mal 5 Karte an. Es wurden 24 Personen in einem Abschnitt des Kurses befragt. Die Daten wurden verwendet, um Rückschlüsse auf die anderen Kursteilnehmer zu ziehen. Es Daten sind unten:


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