Genetik
Passerelle 2020
Passerelle 2020
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Lernkarten
Phän
erkennbares Merkmal
Gen
Erbanlage
Merkmalsform
Lebewesen einer Art unterscheiden sich in der Ausbildung der Merkmale. Wird durch Gene bestimmt
Allel
Varianten eines Gens, die zu unterschiedlichen Merkmalsformen führen. Jeder Elter vererbt einem Kind die Hälfte seiner Allele
Gemeinsamkeiten von Mitose und Meiose
Jedes Chromosom besteht vor der Teilung aus zwei Chromatiden, danach noch aus einem.
In beiden werden Schwesterchromatiden getrennt
Meiose; Prophase I
- Chromatinfasern spiralisieren sich zu Chromatiden
- Kernkörperchen und Kernhülle lösen sich auf
- Spindelapparat entsteht im Plasma
- homologen Chromosomen paaren sich, je vier Chromatiden bilden eine Tetrade
Meiose; Metaphase I
- Chromosomen werden mit Spindelapparat verbunden
- Fasern ziehen die Centromere der gepaarten Chromosomen in die Äquatorialebene
Meiose; Anaphase I
- Homologen Chromosomen trennen sich. Je ein Chromosom wandert zu einem Pol
- an jedem Pol sammelt sich ein haploider Satz von Chromosomen. Jedes Chromosom besteht immer noch aus zwei Chromatiden
Meiose; Telophase I
- Durch Teilung des Cytoplasmas entstehen zwei haploide Zellen
- Spindelapparat verschwindet
- Chromosomen entspiralisieren sich etwas
Meiose; Prophase II / Metaphase II
- Chromatinfasern spiralisieren sich wieder und neuer Spindelapparat entsteht
- Chromosomen werden an Centromeren in die Äquatorialebene gezogen
Meiose; Anaphase II
- trennen sich beide Schwesterchromatiden und wandern zu einem der beiden Pole
Meiose; Telophase II
- Kernhülle und Kernkörperchen bilden sich, Spindelapparat löst sich auf
- Chromatide entspiralisieren sich zu Chromatinfasern
- durch Teilung des Cytoplasmas entstehen vier haploide Zellen
Rekombination
- In der ersten Teilung werden homologe Chromosomen der diploiden Zellen nach Zufallsprinzip auf die beiden Tochterzellen verteilt. Es können vier verschiedene Kombinationen entstehen (2n=4)
- Die vier Kerne unterscheiden sich. Grund: Crossing-over
- Interchromosomale Rekombination: Neukombination ganzer Chromosomen im Chromosomensatz
- Intrachromosomale Rekombination: Neukombination von Allelen innerhalb von Chromosomen infolge Crossing-over
Crossing-over
- Geschieht in der ersten Reifeteilung der Meiose
- zwei benachbarte Chromatiden brechen an der gleichen Stelle und verbinden sich übers Kreuz. Beide Chromatiden besitzen danach alle Gene. Erfolgt zufällig und jedes Chromatid tauscht Stücke aus
- Chiasma: Wenn Überkreuzung unter dem Mikroskop beobachtet werden kann
- Ohne Crossing-over würden wir entweder alles von der Mutter oder alles vom Vater erben
- verläuft zufällig, deshalb ist die Wahrscheinlichkeit eines Austauschs zwischen zwei Genen umso höher, je grösser der Abstand ihrer Gensorte auf dem Chromosom ist
Ungeschlechtliche Fortpflanzung
- Elterliche Zelle wird durch Mitose in zwei Tochterzellen mit identischem Erbgut aufgeteilt
- Nachkomme hat nur einen Elter und besitzt somit das gleiche Erbgut wie dieser
Geschlechtliche Fortpflanzung
- Erbgut von zwei Eltern -> neue Kombination von Genen
- Aus Zygoe, die durch das Verschmelzen von zwei Gameten entsteht
Zwitter
Lebewesen, die sowohl Eizellen als auch Spermien bilden können. Alle anderen Lebewesen sind getrenntgeschlechtlich.
Bei Zwittern findet meist Fremdbefruchtung statt
Fortpflanzungsorgane bei Blütenpflanzen
- Geschlechtsorgane: Blüten
- Weibliche Organe: Stempel (besteht aus Fruchtknoten, Griffel und Narbe)
- Männliche Organe: Staubblätter
Befruchtung bei Blütenpflanzen
- Aus Pollenkorn wächst Schlauch durch Griffel in die Samenanlage
- Pollenkern teilt sich auf dem Weg in Samenanlage in zwei haploide Pollenkerne. Der Eine verschmilzt mit dem haploiden Kern der Eizelle zum diploiden Zygotenkern
- Aus dieser entsteht Embryo (spätere Tochterpflanze)
- Zweite Pollenkern verschmilzt mit einem zweiten Kern (Embryosackkern) der Samenanlage. Daraus entsteht Nährgewebe des Samens
- Ganze Samenanlage wird zum Samen, in dem Embryo eingeschlossen ist
- Fruchtknoten entwickelt sich zur Frucht
Kreuzung bei Blütenpflanzen
Staubblätter aus den Blüten der Mutterpflanze werden entfernt, bevor sie Pollen produzieren. Pollen von der gewählten Vaterpflanze werden dann auf Mutterpflanze übertragen
Geschlechtsbestimmung
- bei Menschen, Säugetieren und Vögel: bei der Befruchtung. Besitzen unterschiedliche Chromosomensätze
- bei Reptilien: abhängig von der Temperatur bei der Bebrütung der Eier. Temperatur bestimmt, welcher Gensatz aktiv wird
- Korallenfischarten können Geschlecht im Verlauf ihres Lebens ändern. Umwelteinflüsse beeinflussen
Monohybrider Erbgang
- Nur ein Merkmal wird untersucht. Wären es zwei oder drei dihybrid bzw. trihybrid.
Hybridisierung
Kreuzung von zwei reinerbigen (gleiche Merkmalsform) Pflanzen
Erste mendelsche Regel
Die Nachkommen reinerbiger Eltern sind uniform. Die Merkmalsform wird durch das dominante Allel bestimmt. Zwei reziproke Kreuzungen liefern das gleiche Resultat.
Zweite mendelsche Regel
Kreuzt man die F1 unter sich, sind die Nachkommen (F2) nicht uniform. Die zwei Merkmalsformen der P-Generation treten (bei Dominanz eines Allels) im Zahlenverhältnis 3:1 auf.
Wichtig: gilt nur bei Dominanz einer Anlage!
Chromosomentheorie
- ein Gen ist die vererbbare Anlage für ein Phän
- die meisten Pflanzen und Tiere sind diploid
- die Keimzellen werden durch Meiose gebildet. Sie sind haploid
- bei der Befruchtung verschmelzen die haploiden Gameten zur diploiden Zygote. Die Chromosomensätze der Gameten und damit ihre Gene werden zusammengelegt
- reinerbige besitzen in ihren Körperzellen zwei identische Anlagen (Allele). Mischerbige haben zwei verschiedene
- bei Mischerbigen kann bei der Ausbildung des Merkmals eine Anlage dominieren. Mischerbige bilden Gametensorten in gleicher Häufigkeit
Phänotyp, Genotyp, Genom
- Phänotyp: Erscheinungsbild eines Lebewesens. Ist bestimmt durch den Genotyp und Umwelteinflüssen
- Genotyp: umfasst alle Erbanlagen eines Lebewesens
- Genom: ganze Erbgut einer Zelle
Wie wird die Reinerbigkeit getestet?
Durch Selbstbefruchtung oder durch Rückkreuzung mit dem Träger der rezessiven Merkmalsform
Dihybrider Erbgang
Erbsen, die sich in zwei Merkmalen unterscheiden (Samenfarbe und Samenform z.B.)
Dritte mendelsche Regel
Bei dihybriden Kreuzungen werden Anlagen für die beiden Merkmale unabhängig voneinander vererbt und können frei kombiniert werden. In F2 9 Genotypen und 4 Phänotypen. Phänotypisches Aufspaltungsverhältnis 9:3:3:1.
Testkreuzung für Reinerbigkeit bei einem dihybriden Erbgang
- Um zu sehen, ob eine Pflanze aus einem gelben/runden Samen (G?R?) reinerbig ist, kreuzt man sie mit dem Elter aus einem grün/runzligen Samen (ggrr).
- Entstehen nur gelbe, runde Samen, ist die Pflanze bezüglich beiden Merkmalen reinerbig GGRR, usw.
Koppelung
Liegen die Allele A und B bzw. a und b von zwei Genen auf dem gleichen Chromosom, werden sie gekoppelt vererbt. Bei der Meiose werden Gameten mit AB und ab gebildet.
Koppelung ist in den meisten Fällen nicht absolut, es gibt auch Rekombinationen mit neuen Allelekombinationen, da die Chromatiden in der Meiose Stücke austauschen
Koppelungsbruch
Durch Crossing-over entstehen Gameten mit Ab und aB. Sie sind viel seltener
Monogenie
ein einziges Gen bestimmt ein einziges Merkmal, da das Enzym nur ein einziges Phän bestimmt
Polygenie
Ausbildung eines Merkmals ist von mehreren Enzymen und von mehreren Genen abhängig. Viele Abstufungen zu beobachten. Beispiel: Augenfarbe oder Hautfarbe. Jeder besitzt betreffend Hautfarbe ein Hellallel und ein Dunkelallel. Sind von allen fünf Genen zwei Allele hell, so ist der Mensch ganz hellhäutig. Mit jedem Dunkelallel wird die Hautfarbe dunkler
Polyphänie
ein Gen beeinflusst mehrere Merkmale. Wirkung eines Gens auf mehrere Phäne zeigt sich, wenn dieses Gen defekt ist.
Reaktionsnorm
Bereich, in dem der Phänotyp bei konstantem Genotyp variieren kann
Modifikation
- Durch Umwelteinflüsse bedingte, nicht erbliche Abwandlungen des Phänotyps
Beispiele:
- Mensch bildet in der Höhe mehr rote Blutkörperchen
- Körperliches Training vergrössert Muskeln
- Hautzellen bilden unter UV-Licht mehr Pigmente
Umschlagende Modifikation
- Nur zwei Merkmalsformen ohne Zwischenstufen
- Zwei Möglichkeiten vorgesehen, von denen je nach Umweltbedingungen die eine oder die andere ausgewählt wird
Fliessende Modifikation
- Merkmal variiert innerhalb der Reaktionsnorm stufenlos
- Die Modifikation der Grösse ist nicht erblich