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Klassische Genetik - Mittelstufe

Die Vererbung von Merkmalen - Die Mendelschen Regeln: Uniformitätsregel, Spaltungsregel, Unabhängigkeitsregel

Einführung Mendelsche Regeln

Die Mendelschen Regeln beschreiben die Gesetzmäßigkeiten, nach denen Merkmale vererbt werden. Die Ausprägung der Merkmale wird dabei jeweils von nur einem Gen bestimmt. Sie sind nach ihrem Entdecker, dem Augustinermönch und Naturforscher Gregor Johann Mendel benannt, der seine Erkenntnisse erstmals im Jahr 1865 veröffentlichte. Er war einer der ersten Forscher, der sich systematisch mit der Frage beschäftigte, wie Eigenschaften von einer Generation zur nächsten vererbt werden. Zunächst stießen seine Entdeckungen auf wenig Interesse in der wissenschaftlichen Welt. Erst um das Jahr 1900 herum interessierten sich einige Botaniker für seine Forschungsergebnisse und entdeckten die Mendelschen Regeln neu. Sie erkannten die Bedeutung und die Leistung Mendels Erkenntnisse für die Genetik.

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Mendelsche Regeln: Die Vorraussetzung

Die Mendelschen Regeln oder Mendelschen Gesetze sind nur für Lebewesen mit einem doppelten (diploiden) Chromosomensatz gültig, die Keimzellen mit einem einfachen (haploiden) Chromosomensatz bilden. Die Nachkommen erben einen Chromosomensatz von jedem Elternteil und besitzen somit wieder einen doppelten Chromosomensatz. Diese Voraussetzung trifft auf den Menschen ebenso zu, wie auf die meisten Tier- und Pflanzenarten. Die Mendelschen Regeln gehen auf mehr als 10.000 Kreuzungsversuche mit Erbsen zurück. Mendel führte sie im Garten des Augustiner-Klosters St. Martin in Altbrünn durch. Seine Erkenntnisse fasste Mendel in drei Regeln zusammen.

Erste Mendelsche Regel: Uniformitäts- und Reziprozitätsregel

Die 1. Mendelsche Regel besagt, dass wenn zwei Individuen (Parentalgeneration, Abk. P), die sich reinerbig (homozygot) in einem Merkmal unterscheiden, miteinander gekreuzt werden, ihre erste Tochtergeneration (Filialgeneration, Abk. F1) genetisch (Genotyp) und äußerlich (Phänotyp) einheitlich (uniform) ist.

Erste Mendelsche Regel: Uniformitätsregel, schematisch

Bei einem dominant-rezessivem Erbgang prägt die F1-Generation nur das dominante Merkmal (Allel) eines Elternteils aus. Bei einem intermediären Erbgang ist das Merkmal in der F1-Generation eine Mischung der beiden elterlichen Merkmale (Allele). Der uniforme Phänotyp der F1-Generation tritt auch dann auf, wenn das Geschlecht der Eltern bei der Kreuzung vertauscht wird (reziproke Kreuzung).

Zweite Mendelsche Regel: Spaltungsregel

Wenn man die F1-Generation nun im nächsten Schritt untereinander kreuzt, dann ist die nächste Generation (Enkelgeneration, 2. Filialgeneration, Abk. F2) äußerlich und genetisch unterschiedlich, also nicht mehr uniform. Geno- und Phänotyp spalten sich in der F2-Generation in einem bestimmten Zahlenverhältnis auf. Daher wird die 2. Mendelsche Regel auch Spaltungsregel genannt. Das Verhältnis hängt zum einen davon ab, in wie vielen Genorten sich die Eltern unterscheiden. Zum anderen ist maßgeblich, ob es sich um einen dominant-rezessiven oder einen intermediären Erbgang handelt.

Handelt es sich um einen dominant-rezessiven Erbgang, bei dem sich die Eltern in nur einem Allel (monohybrid) unterscheiden, so spaltet sich die F2-Generation phänotypisch im Verhältnis 3:1 auf. 3 ist dabei die Häufigkeit des phänotypisch dominanten Merkmals und 1 die Häufigkeit des phänotypisch rezessiven Merkmals.

Liegt ein intermediärer Erbgang vor, so entwickeln sich in der F2-Generation die Phänotypen im Verhältnis 1:2:1. 1 ist dabei die Häufigkeit des Phänotyps des einen Elternteils, 2 die des Phänotyps aus der F1-Generation (der Mischung, fachlich: der Hybriden) und 1 die des Phänotyps des zweiten Elternteils.

Kreuzungsschema

Ein Sonderfall liegt bei der Rückkreuzung vor, die zur Bestimmung eines unbekannten Genotyps verwendet werden kann.

Dritte Mendelsche Regel: Unabhängigkeits- und Neukombinationsregel

Die 3. Mendelsche Regel, die Unabhängigkeits- und Neukombinationsregel, beschreibt die Vererbung von zwei Merkmalen (dihybrider Erbgang) im Falle einer Kreuzung von reinerbigen Individuen und deren Nachkommen. Beide Merkmale werden dann unabhängig voneinander vererbt, wobei sich ab der F2-Generation neue, reinerbige Kombinationen entwickeln. Die Regel gilt nur dann, wenn die Genorte für beide Merkmale auf verschiedenen Chromosomen liegen oder innerhalb eines Chromosoms weit genug voneinander entfernt liegen. Ist diese Voraussetzung gegeben, so spaltet sich die F2-Generation im Verhältnis von 9:3:3:1, wenn es sich um dominant-rezessive Erbgänge handelt. Wenn ein oder beide Merkmale intermediär vererbt werden, verändert sich das Verhältnis entsprechend. Genotypisch bleiben die Verhältnisse gleich.

Dritte Mendelsche Regel: Unabhängigkeits- und Neukombinationsregel, schematisch