Genetik: Vererbung, Mutationen und Geschlechtsbestimmung

Genetik: Die Wissenschaft der Vererbung

Die Genetik ist der Zweig der Biologie, der sich mit der Vererbung von Merkmalen befasst.

Grundlegende Konzepte

• Gen: Die Grundeinheit der genetischen Vererbung.
• Genotyp: Die Gesamtheit der Gene eines Individuums.
• Phänotyp: Die beobachtbaren Merkmale eines Individuums.
• Allel: Eine von mehreren Varianten eines Gens.
• Dominantes Allel: Ein Allel, das die Ausprägung eines anderen Allels für dasselbe Merkmal verhindert.
• Rezessives Allel: Ein Allel, das nur dann ausgeprägt wird, wenn kein dominantes Allel vorhanden ist.

Mendelsche Gesetze

1. 1. Mendelsches Gesetz (Uniformitätsgesetz): Bei der Kreuzung zweier reinerbiger (homozygoter) Individuen sind alle Nachkommen der ersten Generation (F1) in Genotyp und Phänotyp gleich.
2. 2. Mendelsches Gesetz (Spaltungsgesetz): Bei der Kreuzung zweier Individuen der F1-Generation erhält man in der zweiten Generation (F2) Nachkommen mit unterschiedlichen Phänotypen.
3. 3. Mendelsches Gesetz (Unabhängigkeitsgesetz): Bei der Kreuzung zweier Individuen, die sich in mehr als einem Merkmal unterscheiden, wird jedes Merkmal unabhängig von den anderen vererbt.

Gekoppelte Gene und Chromosomen

Gekoppelte Gene: Gene, die auf demselben Chromosom liegen, sind gekoppelt und werden gemeinsam vererbt.

Chromosomale Geschlechtsbestimmung:

• Heterosomen (Geschlechtschromosomen): Chromosomen, die sich bei Männchen und Weibchen unterscheiden.
• Autosomen: Chromosomen, die bei beiden Geschlechtern gleich sind.
• Beispiele:
  • A) XX (weiblich) / XY (männlich)
  • B) ZZ (männlich) / ZW (weiblich)
  • C) XX (weiblich) / X0 (männlich) - nur ein X-Chromosom

Geschlechtsbestimmung durch das Verhältnis von X-Chromosomen zu Autosomen: Das Geschlecht wird durch das Verhältnis der Anzahl der X-Chromosomen zur Anzahl der Autosomensätze bestimmt. Bei Drosophila melanogaster haben Männchen ein Verhältnis von 1 (ein X-Chromosom zu einem diploiden Satz Autosomen) und Weibchen ein Verhältnis von 2 (zwei X-Chromosomen zu einem diploiden Satz Autosomen).

Geschlechtsbestimmung durch Haploidie/Diploidie: Das Geschlecht hängt von der Gesamtzahl der Chromosomen ab. Bei Bienen sind Weibchen diploid und Männchen haploid.

Geschlechtsgebundene Vererbung

Wenn ein Merkmal durch ein Gen auf dem X-Chromosom bestimmt wird, spricht man von geschlechtsgebundener Vererbung. Der Phänotyp heterozygoter Weibchen zeigt keine rezessiven Merkmale, diese können aber an die Nachkommen weitergegeben werden. Solche Frauen werden als Trägerinnen bezeichnet. Männchen können keine Träger sein, da sie nur ein Allel für das Merkmal besitzen.

Mutationen

Mutationen sind Veränderungen im genetischen Material.

Arten von Mutationen

• Nach betroffenen Zellen: somatische Mutationen, Keimbahnmutationen
• Nach Ursache: spontane Mutationen, induzierte Mutationen
• Nach Auswirkung: positive Mutationen, neutrale Mutationen, negative Mutationen
• Nach betroffenen Allelen: dominante Mutationen, rezessive Mutationen
• Nach Art der genetischen Veränderung: Genmutationen, Chromosomenmutationen, Genommutationen

Detaillierte Betrachtung der Mutationsarten

• Genmutationen: Veränderungen, die die chemische Struktur der Gene betreffen.
• Chromosomenmutationen: Veränderungen, die die Struktur der Chromosomen betreffen.
• Numerische oder genomische Mutationen: Veränderungen, die die Anzahl der Chromosomen betreffen.

Mutagene Agenzien

• Physikalische Mutagene: Strahlung (z. B. Röntgenstrahlung) kann das Erbgut schädigen.
• Chemische Mutagene: Farbstoffe, Pestizide und Schadstoffe können Veränderungen in den Genen hervorrufen.
• Biologische Mutagene: Einige Viren können die Häufigkeit von Genmutationen erhöhen, indem sie in das Erbgut der Wirtszelle eingreifen.