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Genetik [Einführung / Zusammenfassung, 1/2] - Abitur [Biologie, Genetik, Oberstufe]

Dieses Video soll den ersten von zwei Teilen darstellen, in dem wir uns intensiv mit dem abiturrelevanten Themenbereich Genetik beschäftigen. Genetik – das ist die Teilwissenschaft der Biologie, die sich mit der Vererbung beschäftigt. (Genauer gesagt erforscht die Genetik die Struktur und die Funktionsweise und Vererbung der Gene.) Wenn man von Vererbung spricht, meint man die Weitergabe der Erbanlagen (Visualisierung erforderlich) von einer Generation von Organismen an die nächste Generation – an ihre Nachkommen. Die Ausgangsgeneration, von der man sich die Vererbung anguckt, wird auch Parentalgeneration genannt – ihre Nachkommen zählen zur Filialgeneration. Und weil es Gene als ganz spezifische Abschnitte der Erbinformation sind, die im Wesentlichen unseren Phänotypen, also unser äußeres Erscheinungsbild, bestimmen, ist häufig die Rede von der Vererbung der Gene. Der Phänotyp unterscheidet sich von Individuum zu Individuum auch innerhalb einer Art z.T. erheblich. Dazu müsst ihr euch wahrscheinlich nur in eurem Biologie-Kurs (oder auch in einer anderen sozialen Gruppe) umgucken, um festzustellen, wie variabel Merkmale wie die Körpergröße, die Augenfarbe oder die Haarfarbe ausfallen können. Merkmale können dabei in unterschiedlichen Merkmalsausprägungen vorkommen. Über den Weg der Proteinbiosynthese wird aus einem jeweiligen Gen – z.B. das eben angesprochene Gen - ein Protein hergestellt, das wiederum für die Synthese von z.B. roten Haaren verantwortlich ist. Gene steuern also die Ausprägung von Merkmalen. Die Chromosomen, die die DNA als Erbgut mitsamt den zahlreichen Genen enthalten, liegen paarweise – diploid – im Zellkern vor. Es sind wie gesagt zwar 46 Chromosomen, aber 23 Chromosomenpaare. Hier ist der Einfachheit halber also nur eins der insgesamt 23 Chromosomenpaare des Mädchens dargestellt – neben diesem Paar hat es noch 22 andere Chromosomenpaare, die in jeder Zelle im Zellkern vorliegen. Je ein Chromosom stammt von der Mutter, eins vom Vater. Jedes sich geschlechtlich fortpflanzende Individuum – und damit auch wir Menschen - besitzt somit ein jeweiliges Gen – z.B. das, was für die Ausprägung der Haarfarbe verantwortlich ist und an einem bestimmten Ort auf dem Chromosom – einem sogenannten Locus - lokalisiert ist, in zweifacher Ausführung und darüber hinaus in zwei unterschiedlichen Formen – auch Allele genannt. Das Gen für die Haarfarbe taucht hier beispielsweise in zwei verschiedenen Allelen auf; ein Allel ist für die Ausprägung roter Haare und ein Allel für die Ausprägung brauner Haare verantwortlich. Meist ist eine Merkmalsausprägung gegenüber einer anderen dominant – z.B. werden braune Haare dominant gegenüber roten Haaren vererbt. Besitzt ein Individuum ein Allel für die Ausprägung brauner und ein Allel für die Ausprägung roter Haare – in diesem Fall ist das Individuum in Bezug auf das Merkmal heterozygot - mischerbig - dann setzt sich immer das dominante Allel im Phänotyp – dem äußeren Erscheinungsbild – durch. Das dominante Allel wird mit einem Großbuchstaben gekennzeichnet – das Allel für die rote Haarfarbe wird als rezessiv bezeichnet und mit einem Kleinbuchstaben versehen. Auf dieser Grundlage können wichtige Gesetzesmäßigkeiten der Vererbung abgeleitet werden, die der Mönch und Biologe Gregor Mendel bereits im 18. Jahrhundert erkannte und heute als die drei Mendelsche Regeln bekannt sind. Die erste Regel kann als Uniformitätsregel wie folgt zusammengefasst werden: Kreuzt man Individuen miteinander, die sich in einem Merkmal reinerbig – homozygot – unterscheiden, z.B. besitzt ein Elternteil beide Allele für rote Haare und ein Elternteil beide Allele für braune Haare – so sind die Nachkommen in der Filialgeneration in Bezug auf dieses Merkmal alle gleich – uniform. Alle Kinder – auch wenn hier nur eins abgebildet ist - hätten den heterozygoten Genotyp Aa, besitzen also ein Allel für braune und ein Allel für rote Haare, sind aber aufgrund der Dominanz von A alle braun. Damit ist klar: Für den Fall, dass die Eltern rothaariger Kinder braune Haare haben, müssen sie beide heterozygot sein. Sie beide müssen neben dem Allel für die braunen Haare jeweils auch das Allel für die roten Haare besitzen – und dieses Allel vererben sie ihrem Kind. Dies entspricht der zweiten Mendelschen Regel, der sogenannten Spaltungsregel: Kreuzt man die sich gleichenden, uniformen Individuen der F1-Generation untereinander – die alle heterozygot sind -, weisen in einem dominant/rezessiven Erbgang wie diesem die Nachkommen der F2-Generationen wieder die Merkmale der Elterngeneration auf; sie spalten sich in einem Zahlenverhältnis von 3:1 auf. Mit einer 25 prozentigen Wahrscheinlichkeit bringen Eltern, die das Merkmal heterozygot tragen, ein rothaariges Kind hervor –nämlich für den Fall, dass sie beide ihr rezessives Allel für rote Haare vererben. Ihr seht, dass die Mendelschen Regeln bis heute die Grundlage für die Vererbung bilden und auch auf Merkmale des Menschen angewendet werden können.