Mit Google fortfahren
Mendelsche Regeln: Kreuzungsschemata verstehen
Die Mendelschen Regeln beschreiben typische Vererbungsmuster in einfachen Modellfällen. Du leitest aus den Allelen der Eltern mögliche Keimzellen ab, kombinierst sie im Kreuzungsschema und deutest die Ergebnisse als Wahrscheinlichkeiten. Die Regeln sagen nicht sicher voraus, wie viele Nachkommen in einer kleinen Gruppe jedes Merkmal zeigen.
Hake ab, was du schon kannst — und komm am Ende hierher zurück!
Die Sprache der Vererbung verstehen
Bei einem diploiden Lebewesen liegen die Chromosomen in Körperzellen paarweise vor. Deshalb besitzt es für ein betrachtetes Gen zwei Allele. Ein Gen ist ein Abschnitt der Erbinformation. Ein Allel ist eine Variante dieses Gens. Keimzellen wie Ei- und Samenzellen enthalten dagegen nur einen einfachen Chromosomensatz und tragen für das betrachtete Gen jeweils nur ein Allel.
Genotyp und Phänotyp
Der Genotyp bezeichnet die Allelkombination, zum Beispiel GG, Gg oder gg. Der Phänotyp ist die beobachtbare Merkmalsausprägung, hier etwa gelbe oder grüne Samen.
Zwei gleiche Allele heißen homozygot oder reinerbig: GG und gg. Zwei verschiedene Allele heißen heterozygot oder mischerbig: Gg.
Bei einem dominant-rezessiven Erbgang bestimmt das dominante Allel bereits im heterozygoten Zustand den Phänotyp. Das rezessive Allel wird dann nicht sichtbar. Üblicherweise steht der Großbuchstabe für das dominante und der entsprechende Kleinbuchstabe für das rezessive Allel.
Für die Samenfarbe gilt: G steht für gelb und ist dominant, g steht für grün und ist rezessiv.
GG: homozygot, gelbGg: heterozygot, gelbgg: homozygot, grün
Gg ist also kein „halb gelber, halb grüner“ Phänotyp. Das dominante Allel G bestimmt in diesem Modell die sichtbare Samenfarbe.
Die Elterngeneration heißt P-Generation. Ihre Nachkommen bilden die erste Tochtergeneration F1, deren Nachkommen die zweite Tochtergeneration F2.
Die Uniformitätsregel anwenden
Die Uniformitätsregel beschreibt die F1: Kreuzt man zwei homozygote Eltern, die sich in einem betrachteten Merkmal unterscheiden, sind alle F1-Nachkommen für dieses Merkmal gleich.
P-Kreuzung: GG (gelb) × gg (grün)
Der gelbe Elternteil kann nur G-Keimzellen bilden, der grüne nur g-Keimzellen.
| Keimzellen | G | G |
|---|---|---|
| g | Gg | Gg |
| g | Gg | Gg |
Alle möglichen F1-Genotypen sind Gg. Die F1 ist genotypisch einheitlich und wegen der Dominanz von G auch phänotypisch gelb.
Reinerbige, verschieden ausgeprägte Eltern → einheitliche F1. Das gilt jeweils für das betrachtete Merkmal und einen passenden Erbgang.
Ein häufiger Fehler ist, die Regel auf beliebige Eltern anzuwenden. Bei Gg × gg sind die Eltern nicht beide homozygot; deshalb folgt aus der Uniformitätsregel keine einheitliche F1.
Die Spaltungsregel im Kreuzungsschema prüfen
Die Spaltungsregel beschreibt die F2. Werden zwei gleichartige heterozygote F1-Individuen gekreuzt, treten verschiedene Genotypen und Phänotypen wieder auf.
So baust du ein monohybrides Kreuzungsschema für ein einziges Gen:
- Notiere die Genotypen der Eltern.
- Leite die möglichen Keimzellen jedes Elternteils ab.
- Schreibe die Keimzellen an die Ränder des Quadrats.
- Kombiniere in jedem Feld je ein Allel beider Eltern.
- Zähle Genotypen und leite daraus die Phänotypen ab.
Kreuzung: Gg × Gg
Jeder Elternteil bildet G- oder g-Keimzellen.
| Keimzellen | G | g |
|---|---|---|
| G | GG | Gg |
| g | Gg | gg |
Von vier gleich wahrscheinlichen Kombinationen ist eine GG, zwei sind Gg und eine ist gg.
- Genotypverhältnis:
GG : Gg : gg = 1 : 2 : 1 - Phänotypverhältnis: gelb : grün =
3 : 1
Drei Felder ergeben einen gelben Phänotyp, weil sowohl GG als auch Gg gelb sind. Nur gg ist grün.
Die vier Felder stehen für Wahrscheinlichkeiten, nicht für eine feste Reihenfolge und nicht für genau vier reale Nachkommen. Für jeden einzelnen Nachkommen beträgt die Modellwahrscheinlichkeit 3/4 für gelb und 1/4 für grün. In einer kleinen Nachkommengruppe kann das beobachtete Verhältnis deutlich von 3 : 1 abweichen.
Intermediärer Erbgang
Bei einem intermediären Erbgang setzt sich keines der beiden Allele vollständig durch. Der heterozygote Phänotyp ist eine Mischform. Aus reinerbig roten und reinerbig weißen Löwenmäulchen entsteht beispielsweise eine einheitlich rosa F1. In der F2 gilt dann für Genotyp und Phänotyp 1 : 2 : 1: rot : rosa : weiß.
Die Unabhängigkeitsregel auf zwei Merkmale beziehen
Die Unabhängigkeitsregel, auch Neukombinationsregel, betrachtet zwei Merkmale. Sind die zugehörigen Gene entkoppelt, können ihre Allele unabhängig verteilt und neu kombiniert werden.
Im Standardbeispiel gilt:
G= gelb,g= grünR= glatt,r= runzlig- P:
GGRR × ggrr - F1: nur
GgRr, phänotypisch gelb und glatt
Ein F1-Individuum kann die vier Keimzelltypen GR, Gr, gR und gr bilden. Bei GgRr × GgRr entstehen in der F2 vier Phänotypklassen:
- 9 gelb und glatt
- 3 gelb und runzlig
- 3 grün und glatt
- 1 grün und runzlig
Das Phänotypverhältnis lautet 9 : 3 : 3 : 1. Gelb/runzlig und grün/glatt sind neue Kombinationen gegenüber der P-Generation.
Die Unabhängigkeitsregel gilt nicht für jedes Genpaar. Die Gene müssen entkoppelt sein, etwa weil sie auf verschiedenen Chromosomen liegen. Auch weit auseinanderliegende Gene desselben Chromosoms können getrennt vererbt werden. Eng gekoppelte Gene werden dagegen häufig gemeinsam weitergegeben.
Die Grenzen des Modells erkennen
Mendels Regeln sind Regeln für passende Modellfälle, keine allgemeine Beschreibung jeder Vererbung. Prüfe vor einem Kreuzungsschema deshalb die Voraussetzungen.
Ein einfaches Mendel-Schema reicht nicht oder nur eingeschränkt aus, wenn
- Gene gekoppelt sind und daher nicht unabhängig verteilt werden,
- das betrachtete Merkmal auf einem Geschlechtschromosom liegt,
- Erbmaterial außerhalb der Chromosomen im Zellkern weitergegeben wird,
- viele Gene gemeinsam zur Merkmalsausprägung beitragen, sodass ein einziges Allelpaar das Merkmal nicht erklärt,
- der Phänotyp zusätzlich deutlich von Umweltbedingungen beeinflusst wird oder
- keine vollständige Dominanz vorliegt und deshalb ein intermediärer Erbgang betrachtet werden muss.
Die letzte Situation bedeutet nicht, dass jede Mendelsche Regel wertlos wird. Bei intermediärer Vererbung bleibt die F1 einheitlich, aber sie zeigt eine Mischform; in der F2 stimmen Genotyp- und Phänotypverhältnis mit 1 : 2 : 1 überein.
Erst das Vererbungsmodell prüfen, dann Zahlenverhältnisse anwenden. Ein passendes Verhältnis beschreibt Wahrscheinlichkeiten unter bestimmten Bedingungen.
Karteikasten
Überlege zuerst selbst und drehe die Karte anschließend zum Prüfen um.
Alles auf einen Blick
- Mendelsche Regeln
- Voraussetzungen und Allele
- Uniforme F1
- Aufspaltung der F2
- Neukombination entkoppelter Gene
- Wahrscheinlichkeiten statt Garantien
- Grenzen des einfachen Modells
Von der P- zur F2-Generation führt ein wiederkehrender Denkweg: Eltern-Genotypen notieren, Keimzellen ableiten, Kombinationen bilden, Genotypen zählen, Phänotypen bestimmen und das Ergebnis nur innerhalb der Modellbedingungen deuten.