1 Überblick
Inhalt
In diesem Kurs bekommst du eine Einführung in die 3 Mendelschen Regeln zur Vererbung von Merkmalen.
Vorkenntnisse
Du solltest die Grundbegriffe der Vererbung kennen. Hier findest du darüber einen Überblick:
Link, Was sind Gene?
Kursdauer
Ca. 40-45 Minuten
2 Wiederholung
Ein paar wichtige Begriffe im Überblick:
Chromosom |
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Gen |
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Allel |
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Genotyp |
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Phänotyp |
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3 Einleitung und Motivation
Warum habe ich die braunen Augen von meiner Mutter geerbt, mein Bruder aber die blauen Augen vom Vater?
Warum habe ich angewachsene Ohrläppchen?
Von wem habe ich die lockigen blonden Haare?
Hast du dir solche oder ähnliche Fragen schon einmal gestellt?
Damit bist du nicht alleine.
Gregor Mendel, Bildquelle, CC BY-SA 4.0
Im 19. Jahrhundert versuchte der Mönch Gregor Mendel herauszufinden, wie die Vererbung von Merkmalen funktioniert. Dazu führte er in seinem Klostergarten viele Versuche mit verschiedenen Pflanzen durch. Seine ersten Experimente beschäftigten sich mit verschiedenen Erbsensorten. Er kreuzte die verschiedenen Sorten und untersuchte Samen, Blüten, Schoten und Stängel der Pflanzen.
Mendel untersuchte verschiedene Merkmale von Erbsenpflanzen, Bildquelle
Mendel wählte für seine Experimente Pflanzen, die für das Merkmal, das er untersuchte, reinerbig waren. Das bedeutet, dass die Pflanzen auf beiden Chromosomen das gleiche Allel für ein Merkmal besitzen.
Die Erbsenpflanzen, mit denen die Kreuzungsexperimente starteten, heißen Elterngeneration (oder auch Parentalgeneration).
Die ersten Nachkommen der Kreuzungsexperimente heißen 1. Filialgeneration.
Mit den Pflanzen der 1. Filialgeneration führte Mendel wiederum Kreuzungsexperimente durch, die dabei entstehenden Nachkommen heißen 2. Filialgeneration.
Aus seinen Versuchen leitete Mendel 3 Regeln für die Vererbung von Merkmalen ab. Diese Regeln sind nach seinem Namen als Mendelsche Regeln benannt. Über 150 Jahre, nachdem Georg Mendel seine Versuche durchführte, sind diese Regeln heute noch gültig.
4 1. Mendelsche Regel
Mendel wählte reinerbige Erbsenpflanzen mit grünen Samen und reinerbige Erbsenpflanzen mit gelben Samen und kreuzte diese miteinander. Im Bild siehst du, was er bei diesen Experimenten beobachten konnte:
Alle Erbsensamen in der 1. Filialgeneration waren gelb!
Erklärung:
Die Erbsen haben aus der Elterngeneration alle jeweils ein Allel für die gelbe Samenfarbe und ein Allel für die grüne Samenfarbe bekommen.
Offensichtlich hat sich die gelbe Farbe bei der Merkmalsausprägung durchgesetzt. Man sagt auch, das Allel für die gelbe Farbe ist dominant (setzt sich durch), das für die grüne Farbe ist rezessiv.
Hier siehst du das Vererbungsschema des Erbgangs:
In weiteren Experimenten, auch mit anderen Merkmalen, stellte Mendel fest:
Alle Pflanzen der 1. Filialgeneration sehen immer gleich in Bezug auf das untersuchte Merkmal aus, wenn die Pflanzen der Elterngeneration reinerbig sind. Daraus formulierte er die 1. Mendelsche Regel:
Wenn man reinerbige Individuen, die sich in einem Merkmal unterscheiden, kreuzt, dann sind die Nachkommen der 1. Filialgeneration uniform, d. h. gleich bezogen auf das untersuchte Merkmal.
Die Uniformität bezieht sich sowohl auf den Genotyp als auch den Phänotyp. Das heißt, die Nachkommen der 1. Filialgeneration besitzen die gleiche Kombination von Allelen (Genotyp) und das gleiche äußere Erscheinungsbild (Phänotyp).
5 Aufgaben zur Uniformitätsregel
Aufgabe 1
Zwei Pflanzen mit unterschiedlichen Blütenfarben werden miteinander gekreuzt.
Die eine Pflanze ist reinerbig mit blauen Blüten, die andere reinerbig mit gelben Blüten.
Die blaue Blütenfarbe ist dominant gegenüber der gelben Blütenfarbe.
In diesem Bild siehst du das Vererbungsschema des Erbgangs. Die Felder der 1. Filialgeneration sind noch leer.
Wie sieht der Phänotyp der 1. Filialgeneration aus? Welche Farben haben die Blüten?
Wie sieht der Genotyp der 1. Filialgeneration aus? Welche Allele liegen vor?
Aufgabe 2
Zwei Pflanzen mit roten und weißen Blüten werden miteinander gekreuzt.
Es ist nicht bekannt, ob die Pflanzen bezüglich der Blütenfarbe reinerbig sind.
Die weiße Blütenfarbe ist gegenüber der roten Blütenfarbe dominant.
Wie sieht die Blütenfarbe der 1. Filialgeneration aus?
6 2. Mendelsche Regel
Mendel kreuzte die Erbsenpflanzen der 1. Tochtergeneration miteinander. Hier siehst du für die gelben und grünen Erbsensamen, was er dabei beobachtete:
In der 2. Filialgeneration tauchten wieder grüne Erbsensamen auf
Das Verhältnis von gelben und grünen Erbsensamen lag bei 1:3
Erklärung:
Die rezessiven Allele für grüne Erbsensamen waren in der 1. Filialgeneration nicht an der Samenfarbe sichtbar, da sich die dominanten Allele für die gelbe Samenfarbe durchgesetzt haben.
Durch die Rekombination der Allele in der 2. Filialgeneration entstehen nun wieder Pflanzen mit zwei Allelen für grüne Erbsensamen. Die grüne Farbe taucht nun auch wieder im Phänotyp auf.
Hier siehst du das Vererbungsschema des Erbgangs:
In weiteren Experimenten mit anderen Merkmalen stellte Mendel fest:
In der 2. Filialgeneration treten immer Merkmalsausprägungen aus der Elterngeneration und aus der 1. Filialgeneration in einem bestimmten Verhältnis auf.
Wenn man die mischerbigen Individuen der 1. Tochtergeneration kreuzt:
gibt es in der 2. Tochtergeneration sowohl Merkmalsausprägungen der Elterngeneration als auch der 1. Tochtergeneration.
Das Verhältnis der Merkmalsausprägungen ist bei dominant-rezessiven Erbgängen 3:1.
7 Aufgaben zur Spaltungsregel
Aufgabe 1:
Hier siehst du noch einmal das Vererbungsschema aus Aufgabe 1 zur Uniformitätsregel. Es wurde noch eine Zeile für die 2. Filialgeneration hinzugefügt:
Fülle die leeren Kästchen in der Tabelle aus (du kannst diese dafür auf Papier übertragen). Wie sieht der Genotyp und der Phänotyp der 2. Filialgeneration aus?
8 Zusammenfassung und Ausblick
Du hast nun die 1. und 2. Mendelsche Regel kennengelernt:
Wenn man reinerbige Individuen, die sich in einem Merkmal unterscheiden, kreuzt, dann sind die Nachkommen der 1. Filialgeneration uniform, d. h. gleich bezogen auf das untersuchte Merkmal.
Wenn man die mischerbigen Individuen der 1. Tochtergeneration kreuzt:
gibt es in der 2. Tochtergeneration sowohl Merkmalsausprägungen der Elterngeneration als auch der 1. Tochtergeneration.
Das Verhältnis der Merkmalsausprägungen ist bei dominant-rezessiven Erbgängen 3:1.
In diesem Kurs wurden die 1. und 2. Mendelsche Regel am Beispiel eines dominant-rezessiven Erbgangs erklärt. Die gelben Erbsensamen im Beispiel sind gegenüber den grünen Erbsensamen dominant, die gelbe Farbe setzt sich durch.
Bei manchen Merkmalen setzt sich nicht eine Merkmalsausprägung durch, sondern es entsteht eine Mischung, z. B. eine Mischfarbe. Diese Erbgänge nennt man intermediär. Auch hier gelten die Mendelschen Regeln, die Spaltungsregel jedoch in etwas abgewandelter Form. Hier findest du darüber mehr Infos.
Es gibt noch eine dritte Mendelsche Regel, die nicht Teil dieses Kurses ist.
Diese sogenannte Unabhängigkeitsregel betrachtet die Vererbung von zwei verschiedenen Merkmalen in Kombination.
