Biologie heute entdecken S II

AUFGABENSAMMLUNG
MENDELsche Regeln
Lösungen
Formulieren Sie die MENDELschen Regeln und fassen Sie die Erklärungsversuche MENDELs thesenartig zusammen!
1. MENDELsche Regel (Uniformitätsregel):
Kreuzt man zwei Individuen einer Art, die sich in einem Merkmal unterscheiden, für das sie reinerbig sind,
so sind ihre Nachkommen (F1) in Bezug auf dieses Merkmal untereinander gleich (uniform).
2. MENDELsche Regel (Spaltungsregel):
Kreuzt man die Individuen der F1 untereinander, die sich in einem Merkmal unterscheiden, so spaltet die
F2 beim dominant-rezessiven Erbgang in einem bestimmten Anzahlenverhältnis auf, für den Phänotyp 3:1,
für den Genotyp 1:2:1.
3. MENDELsche Regel (Unabhängigkeitsregel):
Kreuzt man Individuen einer Art, die sich in mehreren Merkmalen reinerbig unterscheiden, so sind die
einzelnen Gene unabhängig miteinander kombinierbar, in der F2 treten neue Merkmalskombinationen auf.
Erklärungsversuche nach MENDEL:
Die Versuchspflanzen müssen konstant differierende Merkmale besitzen.
Merkmale, welche die Hybriden-Merkmale ganz oder fast unverändert repräsentieren, werden als dominant bezeichnet, die latent werdenden hingegen als rezessiv.
Es ist gleichgültig, ob das dominierende Merkmal der Samen- oder Pollenpflanze angehört.
In der ersten Hybridgeneration treten neben den dominierenden auch die rezessiven Merkmale ohne
Übergangsformen wieder auf, das Verhältnis dominierend:rezessiv beträgt im Durchschnitt 3:1.
Die Nachkommen der ersten Hybridgeneration mit dem rezessiven Charakter bleiben in Bezug auf diesen
Charakter konstant, während jene mit dem dominierenden Merkmal sich zu zwei Teilen in Nachkommen
spalten, die das dominierende oder rezessive Merkmal im Verhältnis 3:1 tragen. Nur ein Teil bleibt mit
dem dominierenden Merkmal konstant, sodass sich das Verhältnis für alle Versuche in die Verhältnisse
2:1:1 auflöst.
Konstante Merkmale, welche an verschiedenen Formen einer Pflanzensippe vorkommen, können in allen
Kombinationsmöglichkeiten in Verbindung treten.
Veranschaulichen Sie die MENDELschen Regeln anhand der Animation „Interchromosomale
Rekombination" und problematisieren Sie!
© 2004 Schroedel, Braunschweig
Meiose
MENDEL hatte noch keine Vorstellung über die stoffliche Natur der „Elemente“, auf denen das unterschiedliche Aussehen und der dominant-rezessive Charakter der Merkmale beruht. So konnte er auch keine Aussagen über Chromosomen, Kopplungsgruppen oder Gene bei der Auswertung seiner Versuche machen.
Die interchromosomale Rekombination, bei der väterliche und mütterliche Chromosomen mit ihren entsprechenden Allelen zufallsbedingt neu kombiniert werden, ist Grundlage der von ihm beobachteten Gesetzmäßigkeiten, die sich in den Zahlenverhältnissen der drei MENDELschen Regeln niederschlagen. Dies gilt auch
für dihybride Erbgänge. Hier könnte es jedoch sein, dass zwei Gene auf demselben Ein-ChromatidChromosom liegen, also zu einer Kopplungsgruppe gehören. Die entsprechenden Allele würden gemeinsam vererbt werden, und Neukombination wäre somit nur eingeschränkt möglich. Crossing-over, der
Austausch von Chromatidenstücken zwischen homologen Zwei-Chromatiden-Chromosomen, würden allerdings zur Neukombination beitragen.
Solche Beobachtungen beziehungsweise darauf hindeutende, von den Regeln abweichende Anzahlenverhältnisse sind von MENDEL nicht bekannt. Zum einen hatte er mit der Auswahl der Merkmale bei dihybriden
Erbgängen Glück, da die entsprechenden Gene größtenteils auf verschiedenen Chromosomen lagen, also
nicht gekoppelt waren. Zum anderen ist es auch möglich, dass MENDEL abweichende Ergebnisse nicht
veröffentlicht oder als unwesentlich eingeschätzt hat.
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MENDELsche Regeln
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Erläutern Sie, unter welchen Voraussetzungen die MENDELschen Regeln gelten! Ziehen Sie die
Animationen hinzu!
© 2004 Schroedel, Braunschweig
Meiose
Die dritte MENDELsche Regel (Unabhängigkeitsregel) gilt streng nur für Gene, die auf unterschiedlichen
Chromosomen liegen, also nicht gekoppelt sind. Zudem darf kein Stückaustausch zwischen homologen
Zwei-Chromatiden-Chromosomen (Crossing-over) stattfinden. Intrachromosomale Rekombination muss
also ausgeschlossen sein.
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MENDELsche Regeln
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Ein Mann hat von seinem Vater ein rezessives Allel a auf dem Chromosom 1 und ein weiteres rezessives Allel b auf dem Chromosom 2 geerbt. Von seiner Mutter hat er jeweils das dominante Allel
(A beziehungsweise B) geerbt.
Erläutern Sie an der Animation „Interchromosomale Rekombination“, wie groß die Wahrscheinlichkeit wäre, die beiden rezessiven Allele gemeinsam an einen Nachkommen weiterzugeben. Gehen Sie
dabei zunächst von der fiktiven Annahme aus, der Mensch hätte lediglich zwei Chromosomenpaare.
Erst anschließend bestimmen Sie die Wahrscheinlichkeit für 23 Chromosomenpaare.
1. Fall
2. Fall
Meiose
In der Animation „Interchromosomale Rekombination“ sei das hellblaue Chromosom das Chromosom 1
mit dem rezessiven Allel a aus der Aufgabenstellung, das rosafarbene Chromosom das Chromosom 2
mit dem rezessiven Allel b. Es gibt zwei Möglichkeiten der Chromosomenverteilung in der 1. Reifeteilung,
wobei in Fall 1 beide Allele gemeinsam in eine Tochterzelle gelangen (vergleiche 1. Fall).
Aus dieser Verteilung resultieren wiederum nur zur Hälfte Spermien mit den Allelen a und b (vergleiche 1.
Geschlechtszelltyp).
© 2004 Schroedel, Braunschweig
Somit beträgt die Wahrscheinlichkeit einer gemeinsamen Vererbung beider rezessiver Allele 1:4 (= 25 %).
Diese Wahrscheinlichkeit ändert sich auch nicht bei 23 Chromosomenpaaren. Zwar nimmt die Anzahl
verschiedenartiger Geschlechtszellen mit steigender Chromosomenanzahl zu, aber der Anteil derer, die
die zwei rezessiven Allele a und b tragen, bleibt gleich (3 Chromosomenpaare: 8 mögliche Gameten, davon 2 mit a und b = 25 %; 4 Chromosomenpaare: 16 mögliche Gameten, davon 4 mit a und b = 25 %).
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