Arbeitsblatt: Mendel'sche Gesetze

Mendelsche Gesetze Wer war Mendel? (1822-1884) Johann Gregor Mendel, ein Bauernsohn wurde Mönch und trat in das für Forschung und Lehre berühmte Augustinerkloster bei Brünn ein, dem er später als Abt vorstand. Dort forschte er an Erbsenpflanzen, die er künstlich bestäubte, um die Eigenschaften der unter diesen kontrollierten Bedingungen gezeugten Nachkommen zu vergleichen. Hierbei bezog er sich auf die Merkmale Blütenfarbe, Struktur der Samenschale und Wuchsform. Die Ergebnisse wertete er statistisch aus und leitete von den gewonnenen Zahlenverhältnissen die drei nach ihm benannten Gesetze ab. Mendel zählt als Begründer der modernen Genetik Dominante und rezessive Vererbung Mendel prägt die Begriffe dominant und rezessiv diese Eigenschaften von Genen spielen bei der Vererbung von Merkmalen eine entscheidende Rolle. Gene kommen in Körperzellen in der Regel in Paaren vor. Ihre Kombination bestimmt die Ausprägung eines Merkmals. Dominant ist ein Gen, wenn seine Wirkung die eines rezessiven Gens überwiegt. Es wird in Schemata mit einem großen Buchstaben dargestellt: Rezessive Gene werden umgekehrt von dominanten unterdrückt ihre Merkmale sind nur dann sichtbar, wenn zwei rezessive Gene alleine kombiniert werden. Sie werden in Schemata mit kleinen Buchstaben dargestellt:a. Die Kombination zweier dominanter Gene würde man demnach als AA aufschreiben, zweier rezessiver als aa, ihre Kombination als Aa. Neben der dominant-rezessiven Vererbung, bei der sich die Eigenschaften eines Elternteils durchsetzen, gibt es noch die intermediäre hierbei nimmt der Nachkomme eine Mittelstellung ein. Im Laufe der Entwicklung kann die Dominanz wechseln, zudem ist sie vom Einfluß anderer Gene und von Umweltfaktoren abhängig. Darüber hinaus gibt es Übergangsfälle zwischen dominant-rezessiver und intermediärer Vererbung. Mendelsche Gesetze Die drei nach Mendel benannten Gesetze sind: • 1. Das Uniformitätsgesetz • 2. Das Spaltungsgesetz • 3. Das Gesetz von der freien Kombinierbarkeit der Gene 1. Das Uniformitätsgesetz Die Nachkommen homozygoter (also gleicherbiger, reinrassiger) Individuen sind untereinander gleich. Bei dominant-rezessiver Vererbung gleichen die Nachkommen oft völlig einem Elternteil, da sich nur das dominante Gen durchsetzt die Merkmale des rezessiven sind zwar im Erbgut vorhanden, kommen jedoch in dieser Generation nicht zur Ausprägung. Mendel entwickelte das Gesetz durch Experimente mit rot (AA) und weiß (aa) blühenden Erbsen (siehe Abbildung). Die direkten Nachkommen werden F1-Generation genannt, was für 1. Filialgeneration steht und 1. Tochtergeneration bedeutet. Diese Erbsenpflanzen waren nicht rosa (was auf eine intermediäre Vererbung hingedeutet hätte), sondern wiesen nur rote Blüten (Aa) auf, da dieses Merkmal dominant vererbt wird. Mendelsche Gesetze 2. Das Spaltungsgesetz Die Nachkommen einer Kreuzung mischerbiger Individuen sind nicht mehr gleichförmig, sondern spalten ihr äußeres Erscheinungsbild in einem bestimmten Zahlenverhältnis auf. Mendel kreuzte die Pflanzen der F1-Generation untereinander. In der folgenden Generation (F2, siehe Abbildung) traten neben den roten wieder weiße Blüten auf, und zwar im Verhältnis 3:1. Somit konnte Mendel beweisen, dass die Information für die weißen Blüten nicht verloren gegangen war, sondern nur von dem roten Merkmal überdeckt wurde. Hierbei kann man unterscheiden zwischen dem phänotypischen (also auf das Aussehen) bezogenen und dem genotypischen (auf die Gene bezogenen) Verhältnis. Phänotypisch beträgt es 3:1, da statistisch drei der vier Nachkommen rote Blüten haben. Genotypisch jedoch ist das Verhältnis 1:2:1, denn auf eine homozygot rote Pfanze kommen zwei heterozygote, bei denen sich nur das dominante Gen durchsetzt, und eine homozygot weiße. Kreuzte Mendel die weißen Nachkommen nur untereinander weiter, blieben die Blüten weiß. Erst wenn er eine rotblütige Pflanze dazu nahm, trugen die Nachkommen erneut auch rote Blüten. Das Spaltungsgesetz besagt demnach, dass die Nachkommen einer Kreuzung mischerbiger Individuen nicht mehr gleichförmig sind, sondern ihr äußeres Erscheinungsbild in einem bestimmten Zahlenverhältnis auf spalten. Dieses Verhältnis ist von Faktoren wie dem Erbgang und den Merkmalen der Elternpflanzen abhängig. Mit dieser Kreuzung fand er auch Folgendes heraus: Gene müssen in den Körperzellen reinrassiger Individuen doppelt (diploid) vorhanden sein, in den Keimzellen aber nur einfach (haploid), damit sie sich in den Nachkommen neu kombinieren können. Erbträger können anwesend sein, ohne ausgeprägt zu werden Mendelsche Gesetze 3. Das Gesetz der freien Kombinierbarkeit der Gene Mendel untersuchte nicht nur ein Merkmal die Blütenfarbe an den Erbsenpflanzen, sondern zudem noch sechs andere. Damit konnte er herausfinden, ob die Erbanlagen einer Rasse mit all ihren Ausprägungen (Größe, Wuchsform, Farbe etc.) eine Einheit bilden, oder ob sie auf einzelnen Genen liegen und somit frei kombinierbar sind. Mendel kreuzte Pflanzen, die sich in mehreren Merkmalen voneinander unterschieden (in der Abbildung ist es ein dihybrider Erbgang) und fand heraus, dass die Merkmale sich mischten: die Nachkommen einer roten, großen Pflanze und einer weißen, kleinen konnten sowohl rot und klein als auch weiß und groß werden. Diese Kombinierbarkeit ist jedoch nur möglich, wenn die Merkmale auf verschiedenen Chromosomen liegen, was bei der Erbse der Fall war. Die phänotypischen Ausprägungen liegen hierbei in einem jeweils speziellen Verhältnis vor.