Genetik Grundlagen: Mendel, Chromosomen, DNA und RNA

Gregor Mendel: Die Grundlagen der Vererbung

Hinweis: Dieser Abschnitt behandelt die wissenschaftliche Methode und die Entdeckungen von Gregor Mendel im Bereich der Vererbung.

Die Wissenschaftliche Methode Mendels

• Problemstellung: Wie werden Eigenschaften von den Eltern an die Nachkommen weitergegeben?
• Hypothese: Es gibt Strukturen in den Geschlechtszellen, die für die Übertragung von Merkmalen verantwortlich sind.
• Experimenteller Ansatz: Kreuzungen mit reinrassigen Erbsenpflanzen wurden durchgeführt. Bei der ersten Kreuzung (Cross 1) unterschied sich ein Merkmal, während sechs andere konstant blieben.
• Ergebnisse:
  • Kreuzung 1 (F1-Generation): Alle Nachkommen zeigten den dominanten Charakter (Uniformität).
  • F2-Generation: Das Verhältnis der Merkmale betrug 3:1.
• Schlussfolgerungen: In den Gameten (Keimzellen) befinden sich Faktoren, die für die Übertragung von Merkmalen verantwortlich sind. Jedes Merkmal wird durch zwei Faktoren bestimmt.

Mendelsche Vererbungsgesetze

Gregor Mendels Experimente führten zur Formulierung von drei grundlegenden Vererbungsregeln:

• 1. Uniformitätsregel (1. Mendelsche Regel):

  Werden zwei reinrassige Individuen gekreuzt, die sich in einem bestimmten Merkmal unterscheiden, so sind die Hybriden der ersten Generation (F1) phänotypisch uniform (gleich).

• 2. Spaltungsregel (2. Mendelsche Regel):

  Werden die Hybriden der F1-Generation untereinander gekreuzt, so spalten sich die Merkmale in der F2-Generation in einem bestimmten Zahlenverhältnis auf (z.B. 3:1 bei dominant-rezessiver Vererbung).

  Biologische Grundlage: Während der Gametenbildung werden die beiden Allele eines Paares voneinander getrennt, sodass jede Gamete nur ein Allel für ein bestimmtes Merkmal erhält.

• 3. Unabhängigkeitsregel (3. Mendelsche Regel):

  Werden Individuen gekreuzt, die sich in zwei oder mehr Merkmalen unterscheiden, so werden diese Merkmale unabhängig voneinander an die nächste Generation vererbt, sofern die Gene auf verschiedenen Chromosomen liegen.

Mendels Beitrag zur Genetik

Mendel postulierte die Existenz von Vererbungsfaktoren (heute Gene genannt), die nach bestimmten Regeln weitergegeben werden. Seine Arbeit legte den Grundstein für die moderne Genetik.

Walter Sutton und die Chromosomentheorie

• Thema: Meiose und Vererbung
• Forschungsfrage: Welche Beziehung besteht zwischen Meiose und Vererbung?
• Hypothese: Wenn die Gameten einen Kern enthalten, ermöglichen Mendelsche Faktoren die Übertragung von Merkmalen.
• Experiment: Beobachtung der Meiose in Heuschrecken.
• Ergebnisse und Schlussfolgerung: Chromosomen treten in Paaren auf und sind die Träger der Erbanlagen (Gene). Dies führte zur Entwicklung der Chromosomentheorie der Vererbung.

Thomas Hunt Morgan und die Genlokalisation

• Thema: Lage und Verteilung der Gene auf den Chromosomen
• Forschungsfrage: Wie sind Gene auf den Chromosomen verteilt?
• Hypothese: Wenn die Gene linear auf den Chromosomen verteilt sind, beeinflusst dies die Vererbung von Merkmalen.
• Experiment: Kreuzungsexperimente mit der Fruchtfliege Drosophila melanogaster.
• Ergebnisse und Schlussfolgerung: Es gibt geschlechtsgebundene Merkmale, was die lineare Anordnung der Gene auf den Chromosomen und die Existenz von Genkopplung beweist.

Desoxyribonukleinsäure (DNA)

Die DNA (Desoxyribonukleinsäure) ist das zentrale Molekül der Vererbung.

• Bestandteile:
  • Basen: Adenin (A), Guanin (G), Thymin (T), Cytosin (C)
  • Zucker: Desoxyribose
  • Phosphatgruppe
• Lokalisation: Hauptsächlich im Zellkern (bei Eukaryoten).
• Funktion: Speicherung und Übertragung genetischer Informationen.

Ribonukleinsäure (RNA)

Die RNA (Ribonukleinsäure) spielt eine entscheidende Rolle bei der Umsetzung genetischer Informationen.

• Bestandteile:
  • Basen: Uracil (U), Guanin (G), Adenin (A), Cytosin (C)
  • Zucker: Ribose
  • Phosphatgruppe
• Lokalisation: Hauptsächlich im Zytoplasma.
• Funktion: Verarbeitung und Umsetzung genetischer Informationen (z.B. Proteinsynthese).