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Wenn in einer Familie bestimmte Merkmale immer wieder auftauchen, steckt dahinter kein Zufall allein. Die Mendelschen Regeln helfen dir zu verstehen, wie einzelne Merkmale vererbt werden können. Danach kannst du Kreuzungsschemata lesen, Zahlenverhältnisse deuten und typische Genetikaufgaben sicherer lösen.
- Ich kann die Grundbegriffe Gen, Allel, Genotyp und Phänotyp erklären.
- Ich kann die Uniformitätsregel, Spaltungsregel und Unabhängigkeitsregel unterscheiden.
- Ich kann ein einfaches Kreuzungsschema ausfüllen.
- Ich kann dominant-rezessive und intermediäre Erbgänge vergleichen.
- Ich kann prüfen, ob eine Aufgabe wirklich zu den Mendelschen Regeln passt.
Grundbegriffe für Mendel
Bevor du die Regeln benutzt, brauchst du die Sprache der Genetik. Mendel untersuchte Erbsenpflanzen. Er schaute zum Beispiel darauf, ob Samen gelb oder grün waren. Ein solches beobachtbares Kennzeichen nennt man Merkmal.
Gen und Allel
Ein Gen ist ein Abschnitt der Erbinformation, der an einem Merkmal beteiligt sein kann. Ein Allel ist eine Variante eines Gens, zum Beispiel eine Variante für gelbe oder grüne Samenfarbe.
In Körperzellen diploider Lebewesen liegen die meisten Gene doppelt vor: eines stammt von der Mutterseite, eines von der Vaterseite. Sind beide Allele gleich, nennst du den Organismus homozygot oder reinerbig. Sind sie verschieden, heißt er heterozygot oder mischerbig.
Genotyp und Phänotyp
Der Genotyp beschreibt die Allelkombination, zum Beispiel GG oder Gg. Der Phänotyp beschreibt, was du am Merkmal beobachten kannst, zum Beispiel gelbe Samen.
Bei einem dominant-rezessiven Erbgang setzt sich ein dominantes Allel im Phänotyp gegen ein rezessives Allel durch. Du schreibst dominante Allele oft groß und rezessive klein.
Für Samenfarbe steht G für gelb und g für grün. GG ist reinerbig gelb. gg ist reinerbig grün. Gg ist mischerbig, sieht aber gelb aus, wenn G dominant ist.
Genotyp ist die Buchstabenkombination. Phänotyp ist das sichtbare Merkmal.
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Generationen richtig benennen
In Mendelaufgaben werden die Generationen fast immer mit Buchstaben abgekürzt. Das wirkt erst fremd, spart aber viel Schreibarbeit.
P-, F1- und F2-Generation
Die P-Generation ist die Elterngeneration. Die F1-Generation ist die erste Tochtergeneration. Die F2-Generation entsteht, wenn F1-Individuen untereinander gekreuzt werden.
Wenn du reinerbig gelbe Erbsen mit reinerbig grünen Erbsen kreuzt, sind diese beiden Pflanzen die P-Generation. Ihre direkten Nachkommen heißen F1. Werden zwei F1-Pflanzen miteinander gekreuzt, gehören deren Nachkommen zur F2.
P sind die Eltern. F1 sind ihre Kinder. F2 sind, vereinfacht gesagt, die Enkelgeneration in der Kreuzungsaufgabe.
Erste Mendelsche Regel: Uniformitätsregel
Die erste Regel beschreibt, was passiert, wenn zwei reinerbige Eltern gekreuzt werden, die sich in einem Merkmal unterscheiden.
Uniformitätsregel
Kreuzt man zwei reinerbige Eltern, die sich in einem Merkmal unterscheiden, sind alle Nachkommen der F1-Generation in diesem Merkmal genotypisch und phänotypisch gleich.
Das Wort uniform bedeutet einheitlich. Die Nachkommen müssen nicht in allem gleich sein, sondern in dem betrachteten Merkmal.
Eine Pflanze mit gelben Samen hat den Genotyp GG. Eine Pflanze mit grünen Samen hat den Genotyp gg. Die Keimzellen enthalten jeweils nur ein Allel: G oder g. Alle Nachkommen erhalten Gg. Weil G dominant ist, haben alle gelbe Samen.
Kreuzung: GG x gg
Nachkommen: Gg, Gg, Gg, Gg
Genotyp-Verhältnis: 100 Prozent Gg. Phänotyp-Verhältnis: 100 Prozent gelb.
Reinerbig verschieden plus dominant-rezessiv ergibt in der F1 eine einheitliche Generation.
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Zweite Mendelsche Regel: Spaltungsregel
Die zweite Regel betrachtet die nächste Generation. Dazu kreuzt du zwei mischerbige F1-Individuen miteinander.
Spaltungsregel
Kreuzt man die mischerbigen F1-Nachkommen untereinander, spalten sich Genotypen und Phänotypen in der F2-Generation in bestimmten Zahlenverhältnissen auf.
Bei einem dominant-rezessiven monohybriden Erbgang lautet das Genotyp-Verhältnis 1 : 2 : 1. Das Phänotyp-Verhältnis lautet 3 : 1.
Kreuzung: Gg x Gg
Mögliche Keimzellen beider Eltern: G und g.
| Keimzellen | G | g |
|---|---|---|
| G | GG | Gg |
| g | Gg | gg |
Genotypen: 1 GG : 2 Gg : 1 gg. Phänotypen bei dominantem G: 3 gelb : 1 grün.
Das Verhältnis 3 : 1 gilt nur für diesen einfachen Fall: ein betrachtetes Gen, zwei Allele, dominante Vererbung, keine besonderen Einflüsse. In echten Lebewesen können Merkmale auch komplizierter vererbt werden.
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Dritte Mendelsche Regel: Unabhängigkeitsregel
Manchmal werden zwei Merkmale gleichzeitig betrachtet, zum Beispiel Samenfarbe und Samenform. Dann geht es um die Frage, ob die Anlagen unabhängig voneinander verteilt werden.
Unabhängigkeitsregel
Die Unabhängigkeitsregel besagt: Anlagen für zwei Merkmale können unabhängig voneinander an Nachkommen verteilt und neu kombiniert werden, wenn die Gene auf verschiedenen Chromosomen liegen oder weit genug voneinander entfernt sind.
Diese Regel gilt nicht automatisch für alle Gene. Liegen Gene eng gekoppelt auf demselben Chromosom, werden sie häufig gemeinsam weitergegeben. Dann passt das einfache Mendel-Verhältnis nicht.
Eine reinerbige Erbsenpflanze ist gelb und glatt, ihr Genotyp ist zum Beispiel GGRR. Eine andere reinerbige Pflanze ist grün und runzlig, ihr Genotyp ist ggrr. Wenn die Gene unabhängig verteilt werden, können in der F2 auch neue Kombinationen auftreten, zum Beispiel grün und glatt oder gelb und runzlig. Bei zwei dominant-rezessiven Merkmalen ist das typische Phänotyp-Verhältnis 9 : 3 : 3 : 1.
Die dritte Regel erklärt Neukombinationen. Sie gilt nur, wenn die betrachteten Gene unabhängig voneinander vererbt werden.
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Intermediärer Erbgang
Nicht jeder Erbgang ist dominant-rezessiv. Bei einem intermediären Erbgang setzt sich kein Allel vollständig durch. Der Phänotyp der Mischerbigen liegt zwischen den beiden reinerbigen Formen.
Intermediärer Erbgang
Ein intermediärer Erbgang liegt vor, wenn heterozygote Nachkommen eine Mischform zeigen, weil kein Allel vollständig dominant ist.
Rote Blüten werden mit weißen Blüten gekreuzt. Sind beide Eltern reinerbig und liegt ein intermediärer Erbgang vor, haben alle F1-Pflanzen rosa Blüten. Kreuzt man rosa mit rosa, entstehen in der F2 rote, rosa und weiße Blüten im Verhältnis 1 : 2 : 1.
Beim intermediären Erbgang stimmen Genotyp- und Phänotyp-Verhältnis in der F2 oft überein: 1 : 2 : 1.
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Prüfungsmodus
In Aufgaben musst du zuerst erkennen, welche Regel passt. Frage dich: Werden reinerbige Eltern gekreuzt? Dann geht es oft um die erste Regel. Werden F1-Individuen untereinander gekreuzt? Dann ist die zweite Regel wahrscheinlich. Geht es um zwei Merkmale und neue Kombinationen? Dann prüfst du die dritte Regel.
Aufgabe: Zwei mischerbige Pflanzen mit gelben Samen werden gekreuzt. Ein Teil der Nachkommen hat grüne Samen. Welche Regel passt?
Lösung: Die Eltern sind mischerbig und werden untereinander gekreuzt. Es geht um die F2-Aufspaltung eines Merkmals. Deshalb passt die Spaltungsregel. Bei dominant-rezessiver Vererbung erwartest du ungefähr 3 gelbe zu 1 grüne Pflanze.
Nicht jede Vererbung passt zu den Mendelschen Regeln. Körpergröße wird zum Beispiel von vielen Genen und Umweltfaktoren beeinflusst. Auch Kodominanz ist ein eigener Fall: Bei den Blutgruppen A und B können beide Allele im Phänotyp sichtbar sein. Das ist nicht dasselbe wie intermediär, denn es entsteht keine Mischform zwischen A und B.
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Alles auf einen Blick
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Abschluss-Check
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Zusammenfassung
Die Mendelschen Regeln beschreiben einfache Vererbungsmuster. Die Uniformitätsregel erklärt die einheitliche F1 bei reinerbig verschiedenen Eltern. Die Spaltungsregel erklärt feste Zahlenverhältnisse in der F2, zum Beispiel 1 : 2 : 1 im Genotyp und 3 : 1 im Phänotyp. Die Unabhängigkeitsregel beschreibt die freie Neukombination zweier Merkmale, wenn die Gene unabhängig vererbt werden. Wichtig ist immer, zuerst Genotyp, Phänotyp, Dominanz und die betrachtete Generation sauber zu klären.