Vererbungsgesetze, Modell

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1 R Vererbungsgesetze, Modell Betriebsanleitung Das Model besteht aus einem Satz von 204 Symbolkarten und 3 Kreuzungs- und Nachkommenslinien. 81 der Symbolkarten zeigen Erscheinungsbilder (Phänotypen), d.h. sie enthalten Symbole zur Kennzeichnung des Erscheinungsbildes verschiedener Tiere und Pflanzen. 123 der Symbolkarten zeigen Erbbilder (Genotypen), sie enthalten Symbole zur Kennzeichnung bestimmter Erbanlagen. Karten mit den Symbolen P,, und R dienen zur Bezeichnung der Generationen. Alle Symbolkarten und auch die Kreuzungs- und Nachkommenslinien sind aus unzerbrechlichen Kunststoff gefertigt. Sie besitzen auf ihrer Rückseite Magnete, mit denen sie auf einer Metalltafel angeheftet werden können. Diese Art der Befestigung ermöglicht sowohl dem Lehrer im Demonstrationsunterricht als auch den Schülern im Arbeits- Unterricht ein bequemes und schnelles Arbeiten. Mit dem Modell können alle wesentlichen Erbgänge demonstriert bzw. von Schülern erarbeitet werden. Ein Satz enthält folgende Einzelsymbole Wunderblume, rot 2 Wunderblume, weiß 2 Wunderblume, rosa 6 Huhn, weiß 2 Huhn, schwarz 2 Huhn, gesprenkelt 6 Löwenmäulchen, weiß 3 Löwenmäulchen, rot 8 Meerschweinchen, schwarz, strupphaarig 14 Meerschweinchen, schwarz, glatthaarig 4 Meerschweinchen, weiß, strupphaarig 4 Meerschweinchen, weiß, glatthaarig 5 Drosophila, Männchen, normal, rotäugig 3 Drosophila, Weibchen, normal, rotäugig 5 Drosophila, Männchen, white 3 Drosophila, Weibchen, white 2 Drosophila, Männchen, curly 2 Drosophila, Weibchen, curly 2 Zeichen männlich 1 Zeichen weiblich 1 P 1 R 1 F1 1 F2 1 A 22 B 22 a 27 b 27 x, weiß 10 x, rot 10 y 5 Viererklammer 2 Sechserklammer 1 Das Modell vermittelt in anschaulicher Weise die Gesetzmäßigkeiten der Vererbung. 1 INTERMEDIARE VERERBUNG EINES MERKMAL- PAARES (MONOHYBRID) 1. Mendelsche Regel Bei der Kreuzung reinerbiger (homozygoter) Stammformen, die sich in einem Merkmal unterscheiden, sind die Nachkommen in der 1. Tochtergeneration ( ) untereinander gleich (1. Mendelsche Regel, Uniformitätsgesetz). Die Merkmale der Elterngeneration (P) spalten in der 2. Tochtereneration ( ) in bestimmten Zahlenverhältnissen auf (, Spaltungsgesetz). PHYWE SYSTEME GMBH Robert-Bosch-Breite 10 D Göttingen Telefon (05 51) Telefax (05 51)

2 a) Beispiel Pflanze Wunderblume (Mirabilis jalapa) Blütenfarbe 1 Elter rot, 1 Elter weiß F1 Blütenfarbe rosa F2 Aufspaltung 1/4 Blütenfarbe rot reinerbig 2/4 Blütenfarbe rosa mischerbig 1/4 Blütenfarbe weiß reinerbig Aufspaltungsverhältnis a) Beispiel Pflanze Löwenmäulchen Blütenfarbe 1 Elter rot (dominant) 1 Elter weiß (rezessiv) Blütenfarbe rot 3/4 Blütenfarbe rot (davon 1/4 reinerbig, 2/4 mischerbig) 1/4 weiß reinerbig Aufspaltungsverhältnis 3 1 b) Beispiel Tier Huhn 1 Elter weiße Federn, 1 Elter schwarze Federn Federn schwarzweib gesprenkelt Aufspaltung Federfarbe 1/4 Federfarbe schwarz reinerbig 2/4 Federfarbe schwarzweiß gesprenkelt mischerbig 1/4 Federfarbe weiß reinerbig Aufspaltungsverhältnis DOMINANT-REZESSIVE VERERBUNG EINES MERKMAL- 2.1 RUCKKREUZUNG PAARES (MONOHYBRID) b) Beispiel Tier Meerschweinchen Haarfarbe 1 Elter schwarzhaarig (dominant), 1 Elter weibhaarig (rezessiv) schwarzhaarig Aufspaltung 3/4 schwarzhaarig (davon 1/4 reinerbig, 2/4 mischerbig) 1/4 weißhaarig (reinerbig) Aufspaltungsverhältnis Rückkreuzung 1. Mendelsche Regel Wie beim intermediaren Erbgang so ist auch beim dominantrezessivem Erbgang die 1. Mendelsche Regel gültig. Die Kreuzung eines reinerbigen rotblühenden Löwenmäulchenstammes mit einem reinerbigen weißblühenden ergibt in der 1. Tochtergeneration nur rotblühende Löwenmäulchen. Das Allel für rote Blütenfarbe ist demnach merkmalbestimmend (dominant), das für weiße Blütenfarbe ist unterdrückt (rezessiv) und tritt in der nicht in Erscheinung. Wird die unter sich gekreutzt, so zeigt sich in der die Gültigkeit der 2. Mendelschen Regel. Die Merkmale der Eltergeneration (P) treten in der in einem bestimmten Verhältnis auf. a) Beispiel Löwenmäulchen Die Überprüfung der Annahmen erfolgt durch Rückkreuzung des -lndividuums mit dem rezessiven Elter. Bei der dominantrezessiven Vererbung müßte die

3 Rückkreuzung des -lndividuums mit dem reinerbig rezessiven Elter (weiße Blütenfarbe) rotblühende (mischerbig) und weißblühende (reinerbig) Löwenmäulchen im Verhaltnis 1 1 ergeben. P Blütenfarbe weiß (homozygot) Fl Blütenfarbe rot (heterozygot) Rückkreuzung 2/4 rot (heterozygot) 2/4 weiß (homozygot) b) Beispiel Meerschweinchen P weißhaarig (homozygot) F2 schwarzhaarig (heterozygot) Ruckkreuzung 2/4 schwarzhaarig (heterozygot) 2/4 weibhaarig (homozygot) b) Beispiel Meerschweinchen P Haarfarbe weiß (homozygot) Haarfarbe schwarz (heterozygot) Rückkreuzung 2/4 weißhaarig (homozygot) 2/4 schwarzhaarig (heterozygot) Ist dagegen das zu überprufende Individuum der homozygot (reinerbig), so ergibt die Rückkreuzung mit dem rezessiven Großelter nur noch phanotypisch gleiche Individuen (rote Löwenmäulchen bzw. schwarzhaarige Meerschweinchen). 2.2 Rückkreuzung eines F2-lndividuums mit dem rezessiven Großelter Da beim dominant-rezessiven Erbgang in der F2 3 phanotypisch gleiche, aber genotypisch unterschiedliche Individuen auftreten, kann durch Rückkreuzung des zu untersuchenden Individuums mit dem rezessiven Großelter der Genotyp herausgefunden werden. Ist das zu prüfende Individuum heterozygot (mischerbig), so ergibt die Rückkreuzung mit dem rezessiven Großelter ein Aufspaltungsverhältnis von 1 1 (für rot zu weiß beim Löwenmäulchen oder für schwarzhaarig zu weißhaarig beim Meerschweinchen). c) Beispiel Löwenmäulchen P Blütenfarbe weiß (homozygot) Blütenfarbe rot (homozygot) Rückkreuzung 4/4 Blütenfarbe rot (heterozygot) a) Beispiel Löwenmäulchen P Blütenfarbe weiß (homozygot) Blütenfarbe rot (heterozygot) Rückkreuzung 2/4 rot (heterozygot) 2/4 weiß (homozygot) d) Beispiel Meerschweinchen P weißhaarig (homozygot) F2 schwarzhaarig (homozygot) Rückkreuzung 4/4 schwarzhaarig (heterozygot)

4 3 DOMINANTÑREZESSIVE VERERBUNG ZWEIER MERKMALPAARE (DIHYBRID) 1. Mendelsche Regelung Die Gültigkeit der 1. Mendelschen Regel wird anhand des Erscheinungsbildes der erkennbar. Alle Individuen der sind phanotypisch gleich. Nach dem Spaltungsgesetz treten die Merkmale der P in der in einem bestimmten Aufspaltungsverhältnis wieder in Erscheinung. scheinungsbilder (Phanotypen) auf. Zwei von ihnen entsprechen der Elterngeneration (P), eine Form entspricht der, eine trägt, in neu aufgetretener Kombination, beide rezessiven Merkmale (Neukombination der Erbanlagen). 3.1 Rückkreuzung Bei der Rückkreuzung wird ein in beiden Merkmalen heterozygotes Individuum der mit dem rezessiven Elter rückgekreuzt. 3. Mendelsche Regel Liegen die verschiedenen Merkmalpaare nicht im gleichen Chromosom, so werden sie bei der Bildung der Geschlechtszellen unabhängig voneinander verteilt und frei kombiniert. Diese Regel der Unabhängigkeit der Erbanlagen, auch Neukombination der Gene genannt, kann an folgendem Modell veranschaulicht werden Beispiel Meerschweinchen schwarzhaarig (dominant) strupphaarig (dominant) weißhaarig (rezessiv) glatthaarig (rezessiv) Fl F2 schwarzhaarig, strupphaarig Aufspaltung 9/16 schwarzhaarig, strupphaarig (davon 4/16 reinerbig in einem Merkmal, 4/16 mischerbig in beiden Merkmalen) Beispiel Meerschweinchen P WeiBhaarig, glatthaarig (rezessiv) Schwarzhaarig, strupphaarig (heterozygot) Rückkreuzungsindividuen 4/16 schwarzhaarig, strupphaarig (mischerbig für beide Merkmale) 4/16 schwarzhaarig, glatthaarig (1 Merkmal mischerbig, 1 Merkmal reinerbig) 4/16 weißhaarig, strupphaarig (1 Merkmal mischerbig, 1 Merkmal reinerbig) 4/16 weißhaarig, glatthaarig (reinerbig für beide Merkmaie) Aufspaltungsverhältnis /16 schwarzhaarig, glatt (davon 2/16 reinerbig in einem Merkmal) 3/16 weißhaarig, strupphaarig (davon 2/16 reinerbig in einem Merkmal) 1/16 weißhaarig, glatt (reinerbig in beiden Merkmalen. Aufspaltungsverhältnis Es bestehen insgesamt 16 Kreuzungsmöglichkeiten, von denen einige untereinander gleich sind, so daß genotypisch 9 verschiedene Kombinationsmöglichkeiten der Merkmale vorliegen. Aufgrund des dominant-rezessiven Erbganges beider Merkmalpaare treten jedoch nur 4 verschiedene Er

5 4. GESCHLECHTSGEBUNDENE VERERBUNG EINES REZESSIVEN MERKMALS BEIM TIER (EINFÜHRUNG DURCH DAS WEIBCHEN) Erfolgt die Geschlechtsbestimmung durch ein Heterochromosomenpaar (X, Y), so kommt das X-Chromosom bei einem Geschlecht doppelt, beim anderen jedoch nur einfach, neben dem Y-Chromosom vor. Die im X-Chromosom liegenden Erbanlagen werden infolgedessen bei der Kreuzung anders verteilt als die in den übrigen Chromosomen, so daß scheinbare Abweichungen von den Mendelschen Regeln vorkommen können. 5 GESCHLECHTSGEBUNDENE VERERBUNG EINES REZESSIVEN MERKMALS BEIM TIER (EINFÜHRUNG DURCH DAS MÄNNCHEN) Wird ein geschlechtsgebundenes, rezessives Merkmal durch das Männchen in die Kreuzung eingeführt, so ist der Erbgang anders als bei der Einführung durch das Weibchen. Beispiel Fruchffliege (Drosophila melanogaster) P weißäugiges Weibchen (X, X) (rezessiv) rotäugiges Männchen (X, Y) (dominant), rotäugig ist normal - Generation 2/4 weißäugige Männchen, 2/4 rotäugige Weibchen 1/4 weißäugige Männchen, 1/4 weißäugige Weibchen, 1/4 rotäugige Männchen, 1/4 rotäugige Weibchen. Die Weibchen der Elterngeneration (P) bilden nur eine Art von Geschlechtszellen (mit dem Merkmal white im X-Chromosom), die Männchen dagegen zwei Arten (mit dem Merkmal normalaugig im X-Chromosom und mit dem Y- Chromosom). Befruchtet eine Samenzelle mit dem Merkmal normaläugig eine Eizelle (Merkmal white), so entsteht ein genotypisch heterozygotes, phanotypisch jedoch normaläugiges Weibchen, da sich das Merkmal white rezessiv verhält. Befruchtet dagegen eine Samenzelle mit dem Y- Chromosom eine Eizelle, so muß ein weißäugiges Männchen entstehen. In der treten also zu gleichen Teilen normaläugige Weibchen und weißäugige Männchen auf. Wird in der ein normaläugiges Weibchen mit einem weißäugigen Männchen gekreuzt, so entstehen in der vier verschiedene Formen (weißäugige und normaläugige Weibchen und weißäugige und normaläugige Männchen) zu gleichen Teilen. Beispiel Fruchffliege (Drosophila melanogaster) P rotäugiges Weibchen (X, X) (dominant) rotäugig ist normal weißäugiges Männchen (X, Y) (rezessiv) 2/4 rotäugige Weibchen, 2/4 rotäugige Männchen 2/4 rotäugige Weibchen, 1/4 rotäugige Männchen, 1/4 weißäugige Männchen. Die Weibchen der Elterngeneration (P) bilden nur eine Art von Geschlechtszellen (mit dem Merkmal normaläugig im X-Chromosom), die Männchen dagegen zwei Arten (mit dem Merkmal white im X-Chromosom und mit dem Y-Chromosom). Befruchtet eine Samenzelle mit dem Merkmal white eine Eizelle (Merkmal normaläugig), so entsteht ein genotypisch heterozygotes, phanotypisch jedoch normaläugiges Weibchen, da sich das Merkmal white rezessiv verhält. Befruchtet dagegen eine Samenzelle mit dem Y- Chromosom eine Eizelle, so muß ein normaläugiges Männchen entstehen. In der treten also nur normaläugige Tiere auf. Wird in der ein normaläugiges Weibchen mit einem normaläugigen Männchen gekreuzt, so sind in der genotypisch vier verschiedene Formen möglich. Phanotypisch treten zur Hälfte normaläugige Weibchen, zu einem Viertel normaläugige Männchen und zu einem Viertel weißäugige Männchen auf. LETALFAKTOR Manche Mutationen können das Erbgut so verändern, daß die Nachkommen nicht mehr lebensfähig sind. Derartig mutierte Erbanlagen werden als Letalfaktoren bezeichnet. Der Erbgang entspricht dem der Kreuzung einer reinerbiger Eltern (dominant-rezessive Vererbung eines Merkmalpaares). Das erwartete Aufspaltungsverhältnis von 3 1 kann jedoch nicht auftreten, da die für das dominante Merkmal Curly homozygoten Embryonen nicht lebensfähig sind und überhaupt nicht ausgebildet werden. Dadurch fällt ein Drittel der Tiere mit aufwärts gekrümmten Flügeln aus, so daß die heterozygoten curly Tiere mit den normalflügeligen Tieren nur im Verhältnis 2 1 auftreten

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