Wissenschaft

Gene, Eigenschaften und Mendels Segregationsgesetz

Wie werden Merkmale von den Eltern an die Nachkommen weitergegeben? Die Antwort ist durch Genübertragung. Gene befinden sich auf  Chromosomen  und bestehen aus  DNA. Diese werden   durch  Fortpflanzung von den Eltern an ihre Nachkommen weitergegeben .

Die Prinzipien, die die Vererbung regeln, wurden in den 1860er Jahren von einem Mönch namens Gregor Mendel entdeckt. Eines dieser Prinzipien heißt jetzt Mendels Segregationsgesetz. das besagt, dass sich Allelpaare während der Gametenbildung trennen oder trennen und sich bei der Befruchtung zufällig vereinigen.

Es gibt vier Hauptkonzepte, die mit diesem Prinzip zusammenhängen:

  1. Ein Gen kann in mehr als einer Form oder einem Allel existieren.
  2. Organismen erben zwei Allele für jedes Merkmal.
  3. Wenn Geschlechtszellen durch Meiose produziert werden, trennen sich Allelpaare und lassen jede  Zelle  mit einem einzigen Allel für jedes Merkmal zurück.
  4. Wenn die beiden Allele eines Paares unterschiedlich sind, ist eines dominant und das andere rezessiv.

 

Mendels Experimente mit Erbsenpflanzen

Evelyn Bailey – HD-Bild basierend auf Originalbild von Steve Berg

 

Mendel arbeitete mit Erbsenpflanzen und wählte sieben Merkmale aus, um zu untersuchen, dass jedes in zwei verschiedenen Formen auftrat. Zum Beispiel war ein Merkmal, das er untersuchte, die Schalenfarbe; Einige Erbsenpflanzen haben grüne Schoten und andere gelbe Schoten.

Da Erbsenpflanzen zur Selbstbefruchtung fähig sind, konnte Mendel  echte Brutpflanzen  produzieren. Eine echt brütende Gelbschotenpflanze würde zum Beispiel nur Gelbschoten-Nachkommen hervorbringen.

Mendel begann dann zu experimentieren, um herauszufinden, was passieren würde, wenn er eine echt brütende gelbe Hülsenpflanze mit einer echt züchtenden grünen Hülsenpflanze kreuzbestäubte. Er bezeichnete die beiden Elternpflanzen als Elterngeneration (P-Generation), und die resultierenden Nachkommen wurden als erste Filial- oder F1-Generation bezeichnet.

Als Mendel eine Kreuzbestäubung zwischen einer echt züchtenden gelben Hülsenpflanze und einer echt züchtenden grünen Hülsenpflanze durchführte, bemerkte er, dass alle resultierenden Nachkommen, die F1-Generation, grün waren.

 

Die F2-Generation

Evelyn Bailey – HD-Bild basierend auf Originalbild von Steve Berg

 

Mendel ließ dann alle grünen F1-Pflanzen sich selbst bestäuben. Er bezeichnete diese Nachkommen als die F2-Generation.

Mendel bemerkte ein  Verhältnis von 3: 1 in der Schalenfarbe. Ungefähr 3/4  der F2-Pflanzen hatten grüne Hülsen und ungefähr  1/4  hatten gelbe Hülsen. Aus diesen Experimenten formulierte Mendel das heutige Mendelsche Gesetz der Segregation.

 

Die vier Konzepte im Gesetz der Segregation

Evelyn Bailey – HD-Bild basierend auf Originalbild von Steve Berg

 

Wie bereits erwähnt, besagt Mendels Segregationsgesetz, dass sich Allelpaare während der Gametenbildung trennen oder trennen und sich bei der Befruchtung zufällig vereinigen . Während wir die vier Hauptkonzepte dieser Idee kurz erwähnt haben, wollen wir sie genauer untersuchen.

 

# 1: Ein Gen kann mehrere Formen haben

Ein Gen kann in mehr als einer Form existieren. Zum Beispiel kann das Gen, das die Hülsenfarbe bestimmt, entweder (G) für die grüne Hülsenfarbe oder (g) für die gelbe Hülsenfarbe sein.

 

# 2: Organismen erben zwei Allele für jedes Merkmal

Für jedes Merkmal oder Merkmal erben Organismen zwei alternative Formen dieses Gens, eine von jedem Elternteil. Diese alternativen Formen eines Gens werden Allele genannt .

Die F1-Pflanzen in Mendels Experiment erhielten jeweils ein Allel von der grünen Hülsen-Elternpflanze und ein Allel von der gelben Hülsen-Elternpflanze. Echte züchtende grüne Hülsenpflanzen haben (GG) Allele für die Schalenfarbe, echte züchtende gelbe Hülsenpflanzen haben (gg) Allele und die resultierenden F1-Pflanzen haben (Gg) Allele.

 

Das Gesetz der Segregationskonzepte wird fortgesetzt

Evelyn Bailey – HD-Bild basierend auf Originalbild von Steve Berg

 

 

# 3: Allelpaare können sich in einzelne Allele trennen

Wenn Gameten (Geschlechtszellen) produziert werden, trennen sich die Allelpaare oder trennen sich, so dass sie für jedes Merkmal ein einziges Allel erhalten. Dies bedeutet, dass Geschlechtszellen  nur die Hälfte des Komplements von Genen enthalten. Wenn sich Gameten während der Befruchtung anschließen, enthalten die resultierenden Nachkommen zwei Sätze von Allelen, einen Satz von Allelen von jedem Elternteil.

Zum Beispiel hatte die Geschlechtszelle für die grüne Hülsenpflanze ein einzelnes (G) Allel und die Geschlechtszelle für die gelbe Hülsenpflanze hatte ein einzelnes (g) Allel. Nach der Befruchtung hatten die resultierenden F1-Pflanzen zwei Allele (Gg) .

 

# 4: Die verschiedenen Allele in einem Paar sind entweder dominant oder rezessiv

Wenn die beiden Allele eines Paares unterschiedlich sind, ist eines dominant und das andere rezessiv. Dies bedeutet, dass ein Merkmal ausgedrückt oder gezeigt wird, während das andere verborgen ist. Dies ist als vollständige Dominanz bekannt.

Zum Beispiel waren die F1-Pflanzen (Gg) alle grün, weil das Allel für die grüne Hülsenfarbe (G) gegenüber dem Allel für die gelbe Hülsenfarbe (g) dominierte . Als die F1-Pflanzen sich selbst bestäuben durften, waren 1/4 der Pflanzenschalen der F2-Generation gelb. Dieses Merkmal wurde maskiert, weil es rezessiv ist. Die Allele für die grüne Schalenfarbe sind (GG) und (Gg) . Die Allele für die gelbe Schalenfarbe sind (gg) .

 

Genotyp und Phänotyp

(Abbildung A) Genetische Kreuzung zwischen echt züchtenden grünen und gelben Erbsenschoten.Evelyn Bailey – HD-Bild basierend auf Originalbild von Steve Berg

 

Aus Mendels Segregationsgesetz geht hervor, dass sich die Allele für ein Merkmal trennen, wenn Gameten gebildet werden (durch eine Art Zellteilung, die Meiose genannt wird ). Diese Allelpaare werden dann bei der Befruchtung zufällig vereinigt. Wenn ein Paar Allele für ein Merkmal dasselbe ist, werden sie als homozygot bezeichnet. Wenn sie unterschiedlich sind, sind sie  heterozygot .

Die Pflanzen der F1-Generation (Abbildung A) sind alle heterozygot für das Merkmal der Schalenfarbe. Ihr Erbgut oder Genotyp ist (Gg) . Ihr Phänotyp  (ausgedrückt als physikalisches Merkmal) ist die grüne Schalenfarbe.

Die Erbsenpflanzen der F2-Generation zeigen zwei verschiedene Phänotypen (grün oder gelb) und drei verschiedene Genotypen (GG, Gg oder gg) . Der Genotyp bestimmt, welcher Phänotyp exprimiert wird.

Die F2-Pflanzen mit einem Genotyp von (GG) oder (Gg) sind grün. Die F2-Pflanzen mit dem Genotyp (gg) sind gelb. Das von Mendel beobachtete phänotypische Verhältnis betrug 3: 1 (3/4 grüne Pflanzen zu 1/4 gelben Pflanzen). Das genotypische Verhältnis betrug jedoch 1: 2: 1 . Die Genotypen für die F2-Pflanzen waren 1/4 homozygot (GG) , 2/4 heterozygot (Gg) und 1/4 homozygot (gg) .

 

Zusammenfassung

Die zentralen Thesen

  • In den 1860er Jahren entdeckte ein Mönch namens Gregor Mendel Vererbungsprinzipien, die durch Mendels Segregationsgesetz beschrieben wurden.
  • Mendel verwendete Erbsenpflanzen für seine Experimente, da sie Merkmale aufweisen, die in zwei verschiedenen Formen auftreten. In seinen Experimenten untersuchte er sieben dieser Merkmale, wie die Schalenfarbe.
  • Wir wissen jetzt, dass Gene in mehr als einer Form oder einem Allel existieren können und dass Nachkommen zwei Sätze von Allelen erben, einen Satz von jedem Elternteil für jedes unterschiedliche Merkmal.
  • Wenn in einem Allelpaar jedes Allel anders ist, dominiert eines, während das andere rezessiv ist.

 

Quellen

  • Reece, Jane B. und Neil A. Campbell. Campbell Biology . Benjamin Cummings, 2011.

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