Mendelsche Gesetze.

Hier bekommst Du einen zusammenfassenden Überblick über wichtige genetische Grundbegriffe bis Klasse 10 sowie die Mendelschen Regeln. [Alle Bilder aus der Bildvergrößerung lassen sich übrigens per Maus auf den Desktop ziehen oder können per Rechtsklick gespeichert werden. Oder frage uns per Mail nach Grafiken in doppelter Größe.]

DNA als Träger der Erbinformation
  • DNA → Träger der Erbinformation; lokalisiert besonders im Zellkern
  • Struktur der DNA ↓
    Bau eines DNA-Moleküls
    • Bezeichnung DNA → von englisch deoxyribonucleic acid, deutsch Desoxyribonukleinsäure [veraltet auch DNS]
    • Bausteine der DNA → Zucker [Desoxyribose], Phosphatreste sowie 4 verschiedene organische Basen [Adenin, Thymin, Guanin, Cytosin]
    • Molekül → organisches, schraubig gewundenes, doppelsträngiges Riesenmolekül [Doppelhelix]; Verknüpfung der Stränge durch organische Basenpaare
    • Komplementärbasen → Adenin und Thymin [A-T] sowie Guanin und Cytosin [G-C]; A bindet sich an T über zwei, G mit C immer über 3 Wasserstoffbrücken
    • Nukleotid → Grundbaustein der DNA, bestehend aus je einem Molekül Desoxyribose, Phosphat und einer der 4 organischen Basen
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  • Entdeckung der DNA → 1953 Watson und Crick [Nobelpreis 1962]
  • Identische Replikation der DNA → Verdopplung der DNA als Grundlage für die Erhaltung des arttypischen Erbgutes bei der Teilung von Zellen; Auftrennung des DNA-Doppelstranges durch Enzyme und Anlagern neuer Bausteine aus dem Zellstoffwechsel entsprechend Komplementärbasenregel
  • Gen → Abschnitt auf dem DNA-Molekül für die Ausbildung eines Merkmals
  • Realisierung der Erbinformation → Gene verschlüsseln Aminosäurereihenfolge in den zu bildenden arttypischen Eiweißen: GEN → EIWEISS → ist MERKMAL selbst oder ENZYM für die Merkmalsausbildung
Chromosomen
  • Bau und Funktion eines Chromosoms ↓
    • Funktion → Träger der Erbinformation im Zellkern
    • Zusammensetzung → bestehen aus DNA
    • Sichtbarkeit → kurz vor der Zellteilung
    • Bau → 2 Halbchromosomen [Chromatide], die in der Mitte vom Centromer zusammengehalten werden
    Chromosom schematisch
  • einfacher Chromosomensatz → haploid, bei Geschlechtszellen (Ei- bzw. Samenzellen)
  • doppelter Chromosomensatz → diploid, bei Körperzellen
  • homologe Chromosomen → zueinander gehörende Chromosomen eines Chromosomenpaares [in diploiden Körperzellen]
  • Gene auf den Chromosomen → die jeweils 2 Gene (Erbanlagen) zur Ausbildung eines Merkmals befinden sich in den homologen Chromosomen eines Paares an gleicher Stelle
  • menschlicher Chromosomensatz jeder Zelle ↓
    Zelle Chromosomensatz Anzahl (Mensch) davon Geschlechts-chromosomen
    Körperzelle doppelt [2n], diploid 46 2; XX (Frau) oder XY (Mann)
    Geschlechtszelle einfach [n], haploid 23 1; X oder Y
  • Hinweis → Zur Vererbung des Geschlechts siehe auch weiter unten.
  • Chromosomensätze von Körperzellen [diploid] im Tier- und Pflanzenreich ↓
    Art Anzahl Art Anzahl
    Fruchtfliege 8 Spulwurm 2
    Stubenfliege 12 Regenwurm 32
    Maus 40 Kaninchen 44
    Mensch 46 Schimpanse 48
    Pferd 64 Hund 78
    Karpfen 104 Krabbe 254
    Champignon 8 Erdbeere 14
    Zwiebel 16 Mais 20
    Tomate 24 Wein 38
    Kartoffel 48 Farn 512
  • Hinweis → In der Tabelle sind nur die Chromosomensätze von Körperzellen angegeben. Die Chromosomensätze der jeweiligen Geschlechtszellen [haploid] umfassen stets genau die Hälfte.
Genetische Grundbegriffe
  • grundlegende Begriffe in der Genetik ↓
    Begriff Erläuterung
    Vererbung Weitergabe der Chromosomen mit ihren Genen von Generation zu Generation
    genetischer Code Verschlüsselung der Aminosäurereihenfolge im zu bildenden Eiweiß durch die Basenreihenfolge im DNA-Molekül; Triplett-Code [3 nebeneinander liegende Basen verschlüsseln eine der 21 möglichen Aminosäuren, z.B. GCG codiert die Aminosäure Alanin ]
    Chromosomen Träger der Erbanlagen; bestehend aus der DNA
    Genotyp Erbbild; Erbanlagen [Genkombination] für ein auszuprägendes Merkmal
    Phänotyp äußeres Erscheinungsbild eines Merkmals
    Gen einzelne Erbanlage [Abschnitt auf der DNA] für die Ausprägung eines Merkmals (z.B. Gen für Samenfarbe)
    Allel Ausprägungsform [Erscheinungsform] eines Gens (z.B. Allel grün und Allel gelb)
    reinerbig von Vater und Mutter wurde jeweils gleiche Allele für Ausprägung eines Merkmals vererbt [auch homozygot]
    mischerbig von Vater und Mutter wurde jeweils verschiedene Allele für Ausprägung eines Merkmals vererbt [auch heterozygot]
    dominant Allel, das sich bei der Merkmalsausbildung über ein anderes hinwegsetzt [merkmalsbestimmendes Gen/Allel]
    rezessiv Allel, das bei der Merkmalsausbildung unterdrückt wird (tritt äußerlich zurück) [merkmalsunterlegenes Gen/Allel]
    intermediär beide Allele setzen sich im Phänotyp als Mischung durch [z.B. weiße x rote Blütenfarbe zu Pflanzen mit rosafarbenen Blüten]
    kodominant beide Allele setzen sind gleichberechtigt, aber jedes für sich
    [z.B. weiß x rot zu rot–weiß–gepunkteten Blüten; oder z.B. Blutgruppen-Allele A und B beim AB0-System]
    Generationen 1. Tochtergeneration: F1, 2. Tochtergeneration: F2, Elterngeneration: P
  • Mögliche Bezeichnungen für Erbgangsformen ↓
    Erbgang Erläuterung
    dominant-rezessiver Erbgang Erbgang, bei dem ein merkmalsbestimmendes Allel [dominant] ein anderes [rezessiv, merkmalsunterlegen] bei der Merkmalsausprägung unterdrückt
    intermediärer Erbgang beide Allele [intermediäre oder kodominante] wirken bei der Merkmalsausprägung gleichberechtigt
    autosomaler Erbgang Vererbung des betreffendes Merkmals durch ein Gen, das nicht auf Geschlechtschromosomen liegt
    autosomal-rezessiver Erbgang [merkmalsausprägendes Gen ist rezessiv] oder autosomal-dominanter Erbgang [betreffendes Gen ist dominant]
    X-chromosomaler Erbgang Vererbung des betreffenden Merkmals durch ein Gen, das auf dem X-Chromosom liegt
    Y-chromosomaler Erbgang Vererbung des betreffenden Merkmals durch ein Gen, das auf dem Y-Chromosom liegt
  • Mutation und Modifikation ↓
      Mutation Modifikation
    Ursache für genetisch bedingte Variabilität der Organismen einer Population umweltbedingte Variabilität der Organismen einer Population
    Erblichkeit ja nein
    Merkmale sprunghafte [zufällige], genetische Veränderung umweltbedingte Veränderung von Lebewesen
    Ursachen
    [innere und äußere Faktoren]
    spontan vererbt, durch körpereigene Wirkstoffe [z.B. Hormone], Fehler bei Mitose oder Meiose, Fehler bei der Replikation oder durch Mutagene [z.B. radioaktive Strahlung, Röntgenstrahlen, bestimmte Chemikalien] unterschiedliche Wirkung von Umweltfaktoren [Umweltveränderung]
    Formen
    • Genommutation [ganzer Chromosomensatz betroffen]
    • Chromosomenmutation [1 Chromosom betroffen]
    • Genmutation [1 Gen betroffen]
    • Punktmutation [1 Base betroffen]
    unterschiedlich je nach Umweltfaktor [vergleiche Ökologie]
    Möglichkeit von Neukombinationen ja nein
    Folgen vorteilig oder nachteilig [z.B. Erbkrankheit] oder neutral bzw. indifferent vorteilig oder nachteilig [z.B. Erbkrankheit] oder neutral bzw. indifferent
    Beispiele vorteilig: Schädlingsresistenz, bitterstofffreie Süßlupine
    nachteilig: Mukoviszidose, Sichelzellenanämie, Phenylketonurie, erhöhtes Brustkrebsrisiko, Albinismus
    neutral: weiße Haarsträhne
    , gesägte Blätter bei Rotbuchen
    z.B. Licht- und Schattenblätter; unterschiedliches Körpergewicht durch unterschiedliche Ernährung; Wuchshöhe einer Pflanze infolge Nährstoffangebotes; Ausbildung von Früchten in Abhängigkeit von Temperatur etc.
Mendelsche Regeln
  • Publikation → Gregor Mendel [1866]
  • 1. Mendelsche Regel [Uniformitätsregel] → Kreuzt man Individuen (einer Art), die sich in einem Merkmal reinerbig unterscheiden, so sind die Nachkommen in der 1. Tochtergeneration in diesem Merkmal gleich [uniform].
  • 2. Mendelsche Regel [Spaltungsregel] → Werden gleichartige mischerbige Individuen [z.B. die der 1. Tochtergeneration entsprechend 1. Mendelscher Regel] gekreuzt, so sind ihre Nachkommen in Gruppen mit festen Zahlenverhältnissen im Geno- und Phänotyp gespalten.
  • 3. Mendelsche Regel [Unabhängigkeitsregel, Neukombinationsregel] → Die einzelnen Gene sind frei kombinierbar; d.h., wenn man 2 Lebewesen kreuzt, die sich in mehr als einem Merkmal reinerbig unterscheiden, so werden die Gene unabhängig voneinander vererbt. Sie können bei der Befruchtung neu kombiniert werden [Neukombination der Gene].
  • Gültigkeit → Inzwischen ist bekannt, dass die 3. Mendelsche Regel zwar meist, jedoch nicht in jedem Fall gelten. Es gibt so doch einige Fälle, wo Gene gekoppelt vererbt werden. Solche Kopplungsgruppen hatte Mendel ausgeschlossen. Auch ein Chromosom ist eine Kopplungsgruppe. Alle Gene eines Chromosoms werden normalerweise gemeinsam vererbt.
1. und 2. Mendelsche Regel | Dominant-rezessiver Erbgang
  • Kreuzung → Kreuzung von Erbsenpflanzen mit gelben (G; dominant) und grünen (g; rezessiv) Samen [bis zur F2-Generation]; dominant-rezessiver Erbgang
  • Hinweis → Ausgangspunkt sind reinerbige Eltern [es gilt also die 1. Mendelsche Regel], danach Kreuzung der uniformen mischerbigen F1-Nachkommen [es gilt die 2. Mendelsche Regel]; dominante Allele werden mit Groß-, rezessive mit Kleinbuchstaben bezeichnet [günstig!]
  • Vererbungsschemen ↓ Zum Vergrößern Grafiken anklicken!
    1. Tochtergeneration 2. Tochtergeneration
  • Vererbungsschema rationell [Kreuzungsquadrate] ↓ Zum Vergrößern Grafik anklicken!
    Eltern-, 1. und 2. Tochtergeneration Auswertung
    Zahlenverhältnisse in der F2
    • im Genotyp → 1 : 2 : 1
      (25% reinerbig gelb, 50% mischerbig gelb, 25% reinerbig grün)
    • im Phänotyp → 3 : 1
      (75% gelb, 25% grün)
1. und 2. Mendelsche Regel | Intermediärer Erbgang
  • Kreuzung → Kreuzung von Garten-Löwenmaulpflanzen mit weißen [BW] und roten [BR] Blüten, intermediäre Allele; intermediärer Erbgang
  • Hinweis → Ausgangspunkt sind reinerbige Eltern [es gilt also die 1. Mendelsche Regel], danach Kreuzung der uniformen mischerbigen F1-Nachkommen [es gilt die 2. Mendelsche Regel]; Gene werden mit Großbuchstaben, Allele als Index gekennzeichnet [auch andere Varianten möglich]
  • Vererbungsschemen ↓ Zum Vergrößern Grafiken anklicken!
    1. Tochtergeneration 2. Tochtergeneration
  • Vererbungsschema rationell [Kreuzungsquadrate] ↓ Zum Vergrößern Grafik anklicken!
    Eltern-, 1. und 2. Tochtergeneration Auswertung
    Zahlenverhältnisse in der F2
    • im Genotyp → 1 : 2 : 1
      (25% reinerbig weiß, 50% mischerbig rosa, 25% reinerbig rot)
    • im Phänotyp → 1 : 2 : 1
      (25% weiß, 50% rosa, 25% rot)
3. Mendelsche Regel [Dominant-rezessiver Erbgang]
  • Kreuzung → Kreuzung mit 2 Merkmalspaaren Rinderkreuzung [dominant–rezessiver Erbgang];
    Allele
    : A – schwarz, a – rot, B – ungescheckt, b - gescheckt
  • Hinweis → Ausgangspunkt sind reinerbige Eltern [es gilt also auch die 1. Mendelsche Regel], danach Kreuzung der uniformen mischerbigen F1-Nachkommen [es gilt auch die 2. und 3. Mendelsche Regel]; dominante Allele werden mit Groß-, rezessive mit Kleinbuchstaben bezeichnet
  • Vererbungsschema rationell [Kreuzungsquadrat] ↓ Zum Vergrößern Grafik anklicken!
    Eltern-, 1. und 2. Tochtergeneration Auswertung
    Neukombinationen: AABB, aabb;

    Zahlenverhältnis im Phänotyp: 9 : 3 : 3 : 1
Anwendungsbeispiele: Vererbung des Geschlechts und der Blutgruppen
  • Geschlechtschromosomen in Körperzellen [diploid] → XX [Frau] bzw. XY [Mann]
  • Geschlechtschromosomen in Keimzellen [haploid] → X [Eizelle der Frau] bzw. X oder Y [Samenzellen des Mann]; Samenzellen entscheiden also über Geschlecht des Kindes
  • Vererbung des Geschlechts [Schema] ↓ Zum Vergrößern Grafik anklicken!
    Eltern und 1. Tochtergeneration Auswertung
    statistisch entstehen mit einer Wahrscheinlichkeit von je 50% Mädchen bzw. Jungen

    [in der Realität überwiegt in vielen Erdteilen der Frauenanteil leicht u.a. infolge der höheren Lebenserwartung]
  • AB0-Blutgruppensystem nach Landsteiner → zur Vererbung der Blutgruppe stammt je ein Gen in jeder Körperzelle von Vater und Mutter; beide Gene bestimmen dann die Blutgruppe des Kindes
    • Allele A und B sind dominant, zugleich kodominant
    • Allel 0 ist rezessiv, wird also bei der Merkmalsausbildung unterdrückt
    • bei den Blutgruppen [Phänotypen] A und B gibt es damit jeweils 2 mögliche Genotypen: AA und A0 bzw. BB und B0
  • Blutgruppen nach LANDSTEINER aus genetischer Sicht ↓
    Blutgruppe Phänotyp A B AB 0
    Genotyp(en) AA
    A0 BB
    B0 AB 00
  • Rhesus-Faktor → zur Vererbung der Blutgruppe stammt je ein Gen in jeder Körperzelle von Vater und Mutter; beide Gene bestimmen dann den Rhesusfaktor des Kindes
    • Allel D ist dominant, auch Rh+ [Rhesus-positiv]
    • Allel d ist rezessiv, auch rh- [Rhesus-negativ]
    • beim positiven Rhesusfaktor gibt es die reinerbige [DD] und mischerbige [Dd] Möglichkeit
  • Rhesusfaktor aus genetischer Sicht ↓
    Blutgruppe Phänotyp D d
    Genotyp(en) DD
    Dd dd
  • MN-Faktor → zur Vererbung der MN-Blutgruppe stammt je ein Gen in jeder Körperzelle von Vater und Mutter; beide Gene bestimmen dann den MN-Faktor des Kindes
    • Allele M und N sind dominant, zugleich aber auch kodominant
  • MN-Faktor aus genetischer Sicht ↓
    Blutgruppe Phänotyp M N MN
    Genotyp(en) MM
    NN MN
  • Tipp → Mehr zu Blut und Blutgruppen auch auf unserer Seite Blut!
Anwendungsbeispiele: Vererbung einiger genetisch bedingter Erkrankungen
  • PKU [Phenylketonurie] → genetisch bedingte Stoffwechselerkrankung, die autosomal rezessiv vererbt wird [also nicht geschlechtsgebunden; das Allel für PKU ist rezessiv]; A - gesund, a - PKU-krank
  • PKU-Vererbungsbeispiele [Schemen] ↓ Zum Vergrößern Grafik anklicken!
    Beispiel 1 Auswertung

    Ein gesunder Mann heiratet eine Überträgerin [Konduktorin]. Die Überträgerin ist natürlich phänotypisch auch gesund.
    Aus dieser Ehe können keine an PKU erkrankte Kinder hervorgehen [sondern 50% gesunde und 50% Konduktoren].

    Beispiel 2 Auswertung

    Heiratet die Konduktorin jedoch einen an PKU erkrankten Mann, so liegt die Wahrscheinlichkeit von PKU-kranken Kindern bei 50%; die andere Hälfte wären Konduktoren. Es gäbe nie gesunde Kinder.

  • Bluterkrankheit [Hämophilie] → Blutgerinnung dauert sehr [zu] lange, oft über 15 min; Hämophilie wird bei den meisten Formen X-chromosomal rezessiv vererbt [das kranke, rezessive Gen befindet sich also auf dem X-Chromosom; das Y-Chromosom ist dafür genleer]; verschiedene Hämophilie-Formen durch Ausfall verschiedener Gerinnungsfaktoren; Hämophilie A oder B ...
    • Allel X gesundes X-Chromosom, dominant [normale Blutgerinnung]
    • Allel XB ist rezessiv, wird also bei der Merkmalsausbildung unterdrückt
    • Allel Y genleer für das Merkmal Blutgerinnung
    • mögliche Genotypen: XX - Frau gesund, XBX - Konduktorin [dennoch gesund], XBXB - Bluterin [sehr selten], XY - gesunder Mann, XBY - kranker Mann [Bluter]
  • Hämophilie-Vererbungsbeispiel [Schema] ↓ Zum Vergrößern Grafik anklicken!
    Beispiel Auswertung

    Ein gesunder Mann heiratet eine Überträgerin [Konduktorin]. Die Überträgerin ist natürlich phänotypisch auch gesund.
    Aus der Ehe können mit einer 25%-igen Wahrscheinlichkeit Konduktorinnen, 25% gesunde Mädchen, 25% erkrankte Jungen und 25% gesunde Jungen hervorgehen.

  • Tipp → Mehr zu Krankheitsbildern etc. einiger genetisch bedingter Erkrankungen auf unserer Seite Erbkrankheiten!
Hinweise und einige Fachbegriffe
  • Vererbung → Weitergabe der Chromosomen mit ihren Genen von Generation zu Generation
  • haploid → einfacher Chromosomensatz [Geschlechtszellen]
  • diploid → doppelter Chromosomensatz [Körperzellen]
  • homozygot → reinerbig
  • heterozygot → mischerbig
  • Gonosomen → Geschlechtschromosomen [X- und Y-Chromosom]
  • Autosomen → Chromosomen, die keine Geschlechtschromosomen sind
  • Parentalgeneration → Elterngeneration [P]
  • Filialgeneration → Tochtergeneration [z.B. F1 oder F2]
  • Mitose → normale Zellteilung bei Körperzellen; Reifeteilung [aus einer diploiden Mutterzelle entstehen 2 diploide Tochterzellen]
  • Meiose → Vorgang zur Bildung von Geschlechtszellen; Reduktionsteilung [aus 2 diploiden Mutterzellen entstehen jeweils 4 haploide Keimzellen]
  • Konduktor[in] → Überträger[in]; Träger eines rezessiven [merkmalsunterlegenen] Gens, das durch ein dominantes unterdrückt wird
  • indifferent, neutral → ohne Wirkung auf die Lebensfunktionen [weder vor-, noch nachteilig]
  • identische Replikation → identische Verdoppelung der DNA
  • Hybride → [auch Mischlinge] Nachkommen, die aus der Kreuzung z.B. verschiedener Rassen oder Unterarten hervorgingen
  • Genogramm → eine grafische Darstellung eines Familienstammbaumes unter Verwendung von Piktogrammen und Linien, die Familienbeziehungen kennzeichnen; darin werden Verwandte, Bekannte, Pflege- und Adoptivkinder, ihr Geschlecht, ggf. deren Krankheiten etc. dargestellt; übliche Visualisierung in der Medizin, Sozialpädagogik, Psychologie
  • Stammbaum [in der Genetik] vereinfachtes Genogramm, das nur verwandte Personen, ihr Geschlecht sowie deren Verwandtschaftsbeziehungen und ggf. ihre genetisch bedingte Krankheiten [Erbkrankheiten] über viele Generationen darstellt; übliche Grafikform in der Genetik
    auch andere Wissenschaften [Evolutionslehre, Ahnenforschung, Geschichte] nutzen Stammbäume für die Darstellung geschichtlicher Zusammenhänge, aber meist in anderer Form
Quellenangaben
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  • Für die Gestaltung dieser Internetseite verwendeten wir zur Information, fachlichen Absicherung sowie Prüfung unserer Inhalte auch folgende Internetangebote: wikipedia.de, schuelerlexikon.de, seilnacht.com, darüber hinaus die Schroedel-Lehrbücher Erlebnis Biologie, Klassen 7 bis 10 [Ausgaben 2005, Sachsen] und Duden Basiswissen Biologie.

  • Diese Seite ist auf Realschulniveau zusammengestellt, eignet sich aber genauso für die Sek. I am Gymnasium.

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