Genetik

Wir wollen die Mendelschen Gesetze anhand der folgenden zwei Versuche erklären, in denen Pflanzen gekreuzt werden, die sich nur in einem Merkmal (hier die Blütenfarbe) unterscheiden, also monohybrid sind.

Im ersten Versuch hat man reinerbige (homozygote) weiß- und rotblühende Löwenmäulchen als Elterngeneration (Parentalgeneration). Kreuzt man diese, erhält man als 1. Tochtergeneration (1.Filialgeneration F1) nur Pflanzen mit roten Blüten, d.h. die Pflanzen sind uniform (gleich). Kreuzt man die Individuen von F1 untereinander, erhält man die 2. Filialgeneration F2. Die Pflanzen von F2 blühen zu ¾ rot und zu ¼ weiß. Rein statistisch gesehen liegt das Verhältnis 3:1 vor.

Im zweiten Versuch nimmt man homozygote weiß- und rotblühende japanische Wunderblumen als Parentalgeneration. Kreuzt man diese, erhält man als F1 rosablühende Pflanzen. Kreuzt man diese wieder untereinander, erhält man ¼ Rotblühende, ½ Rosablühende und ¼ Weißblühende als F2, also Pflanzen im Verhältnis 1:2:1.

Trotz identischer Ausgangssituationen in der P-Generation kommt man zu unterschiedlichen Ergebnissen in den Filialgenerationen.

Im ersten Versuch kommt es nämlich aufgrund der Dominanz der Gene für die Rotfärbung zur Uniformität in F1. Demnach sind die Gene für die Weißfärbung unterlegen (rezessiv).

Dieser Vorgang ist der dominant-rezessive Erbgang.

Im zweiten Versuch kommt es nämlich zur Rosafärbung in F1 aufgrund der Rezessivität beider Elternteile. Die Merkmalausprägung der Tochterpflanzen liegt also zwischen den Merkmalen der Eltern; deshalb wird dieser Erbgang als intermediär bezeichnet.

In beiden Fällen liegt in F1 Uniformität vor, die man durch das 1. Mendelsche Gesetz begründen kann, welches wie folgt lautet: Kreuzt man zwei Individuen einer Art, die sich in einem Merkmal unterscheiden, für das sie reinrassig (reinerbig) sind, so sind die Nachkommen in der ersten Filialgeneration untereinander gleich, uniform.

An der F1 kann man also bereits erkennen, ob es sich um einen dominant-rezessiven oder intermediären Erbgang handelt.

In F2 liegen beim dominant-rezessiven Erbgang rote und weiße Blüten im Verhältnis 3:1 vor, d.h. dass ¾ der Pflanzen vom Phänotypen her (Erscheinungsbild eines Organismus geprägt durch Genotyp und Umwelteinflüsse) das dominante Merkmal tragen und ¼ das rezessive in homozygoter Form.

Dies ist im 2. Mendelschen Gesetz beschrieben, welches besagt, dass, wenn man die Individuen der ersten Filialgeneration kreuzt, die F2-Generation nicht uniform ist, sondern sich in bestimmten Zahlenverhältnissen aufspaltet.

Im Fall der Wunderblume liegt in F2 das Spaltungsverhältnis von 1:2:1 vor, d.h. ¼ rot, ½ rosa und ¼ weiß.

Beim intermediären Erbgang kann man dem Phänotypen seinen Genotypen (Gesamtheit der Erbfaktoren eines Organismus) ansehen. Dies gilt jedoch nicht in jedem Fall beim dominant-rezessiven Erbgang.

Wir kreuzen reinerbige Erbsenrassen, die sich in Form und Farbe unterscheiden. Die einen sind gelb und rund, die anderen grün und kantig und stellen die Parentalgeneration dar. Die Gene der Parentalgeneration sind gleichmäßig auf die Tochterpflanzen verteilt, wodurch Uniformität entsteht. Das zeigt, dass das 1. Mendelsche Gesetz auch auf dihybride Erbgänge zutrifft. Kreuzt man nun diese F1 untereinander, entsteht die F2 mit neun verschiedenen Genotypen. Im Kombinationsquadrat zieht man eine Diagonale von links oben nach rechts unten, die die reinerbigen Genotypen aufzeigt. Neben Vertretern der Elterngeneration treten Neukombinationen der Merkmale auf. Links und rechts dieser diagonalen liegen gegenüber jeweils gleiche Genotypen, wodurch „nur" neun verschiedene Genotypen zu erklären sind. Das Spaltungsverhältnis der Phänotypen in F2 beträgt 9:3:3:1(glatt/gelb; kantig/gelb; glatt/grün; kantig/grün). Diese Beobachtung wird durch das 3. Mendelsche Gesetz, das Gesetz der Neukombination, belegt, das lautet: Kreuzt man Individuen einer Art, die sich in mehreren Merkmalen reinerbig unterscheiden, so gelten für jedes Merkmal Uniformitäts- und Spaltungsgesetz. Neben den Merkmalskombinationen der P-Generation treten in der F2-Generation neue Merkmalskombinationen auf.

Das 3. Mendelsche Gesetz ist aber nur dann gültig, wenn die Gene für die Merkmale auf verschiedenen Chromosomen liegen.

Um zu erfahren, ob die Erbsen in F2 reinerbig sind, muss man die F2 mit einem reinerbig, rezessiven Individuum kreuzen. Liegt in der Folgegeneration Uniformität vor, war das Testindividuum reinerbig. Tritt ein Verhältnis von 1:1 auf, ist das Testindividuum heterozygot.

Stammbaumanalyse:

Anhand der Stammbaumanalyse kann man z.B. den Verlauf der Übertragungen einer bestimmten Erbkrankheit innerhalb einer Familie nachvollziehen bzw. begründen.

Bei der Übertragbarkeit spielen 2 Faktoren eine Rolle:

1.Faktor:

Rezessiv vererbbar, d.h. dass das rezessive Gen das krankheitsübertragende Gen ist

oder

Dominant vererbbar, d.h. dass das dominante Gen die Krankheit überträgt

2.Faktor:

autosomal : nicht die Geschlechtschromosomen betreffend

gonosomal/ heterosomal: die Geschlechtschromosomen betreffend

Beispiel für rezessive Vererbbarkeit:

Mutter

Tochter

Vater

Sohn

Eltern müssen reinerbig rezessiv sein, wenn sie krank sind; ansonsten würde das dominante Gen überwiegen und sie wären gesund

Also werden auch Tochter und Sohn automatisch auch krank, weil nur Keimzellen mit m zur Übertragung vorhanden sind

Beispiel für Gonosomalität:

Durch die Kombinationsmöglichkeiten der Keimzellen kann der Vater das kranke Gen nur auf seine Töchter übertragen ; das gesunde Gen kriegen die Jungen, weil dieses ja automatisch für Jungen codiert

Geschichtliche Einordnung in die Epoche der Romantik

Den aufblühenden Naturwissenschaften warfen die Romantiker vor, sie würden alles mit dem Verstand erklären, alles auf seine Nützlichkeit, Verwertbarkeit untersuchen und keine Geheimnisse mehr lassen.

Mendel, Johann als Mönch Gregor Augustiner und Botaniker. Geboren 22.07.1822 in Heinzendorf (Österreich-Schlesien) gest. 06.01.1884 in Brünn. 1854 hat er als Lehrer für Naturgeschichte und Physik an der Oberrealschule in Brünn gearbeitet. Mendel entdeckte in 8-jähriger Arbeit an mehr als 10000 Kreuzungsversuchen mit künstlicher Bestäubung an Erbsen die grundlegenden Gesetze der Vererbung. Jedoch wurden diese richtungsweisenden Ergebnisse für die neuzeitliche Biologie nicht beachtet. Die Ergebnisse seiner Versuche wurden erst nach seinem Tode gewürdigt, nachdem Correns, Tschermak und de Vries die Mendelschen Gesetze 1900, 35 Jahre nach Mendels Entdeckung, neu entdeckt hatten.

Galton, Sir (seit 1909) Francis, britischer Naturforscher geb. 16.02.1822 in Birmingham, gest. 17.01.1911 in London. 1865 veröffentlichte er einen wissenschaftlichen Aufsatz, in dem die Grundgedanken seines Lebenswerkes erstmalig zum Ausdruck kommen, nämlich die Erkenntnis von der Beständigkeit der Erblichkeit körperlicher und psychischer Eigenschaften. Außerdem erwog er die Möglichkeit einer Verbesserung des Menschengeschlechts durch Lenkung der Auslese. In vielen wissenschaftlichen Werken hat er wichtige Grundsteine für die Humangenetik und Eugenik gelegt. Galton war einer der ersten, die die Unveränderlichkeit und die große Merkmalsvariabilität der Hautleisten erkannten, er führte die Daktyloskopie im polizeilichen Erkennungsdienst ein.

Verfasser: Michael Enzian, Désirée Gruß, Janine Bornemann, Sabine Dröge, Sabrina Gruß, Christina Ullrich

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