26.- 28. (7.5.) MENDELsche Regeln; Grundbegriffe (haploid, diploid, dominant, rezessiv, Allel, homozygot, heterozygot)

- MENDELsche Regeln -

Georg Mendel = Begründer der Geschichte der Genetik. Erführte 355 Kreuzungen (7 Merkmalen) und untersuchte die Hybride (Mischlinge)
Bei der Wahl der zu untersuchenden Pflanzen war es wichtig, dass sie viele und leicht zu unterscheidente Merkamle aufweisen die zwei Ausprägungsformen haben -> GARTENERBSE
- Samenform
- Samenfarbe
- Blühtenfrabe
- Schotenform
- Schotenfarbe
- Postition der Blüte
- Sproßlänge

Diese Erbse vermehrt sich hauptsächlich durch Selbstbefruchtung (Autogamie=Inzucht). Daher musste Mendel bei den unreifen Blüten die Staubblätter entfernen um gezielte Untersuchenungen durchführen zu können, sprich Verhinderung der Autogamie.
Weiters war es wichtig, reinrassige Pflanzen zu verwenden (= Pflanzen die über mehrere Gerationen keine Veränderungen gezeigt haben).



Zuerst kreuzte Mendel violettblühende Erbsen miteinander (Staubbeutel der einen auf Fruchtknoten der anderen Pflanze) = Elterngeneration = Parentalgeneration P

Aus den so entstandenen Ebsen wuchsen wieder violettblühende Erbsen = Tochtergeneration = Finalgeneration F1

=> Dieser Kreuzungen (Kreuzungen mit nur einem Merkmal) nennt man monohybride Kreuzung (Kreuzung bei der auf ein Merkmal geachtet wird)



Dann kreuzte er eine reinrassige gelbe Erbse mit einer reinrassigen grünen Erbse:

monohybride Kreuzung (Erbgang)
Samenfarbe (Merkmal)
gelbe/grüne Samen (Rassen)




Die ersten Tochtergeneration F1 -> gelbe Samen.
Nach der Kreuzung der Tocherganeration untereinander erhielt er die zweite Tochtergeneration F2 -> Farbverhältnis 3:1 (Mehrheit gelb)

==> SCHLÜSSEL der VERERBUNG

daher kreuzte Mendel die F2-Generation untereinander:












50% gelbe F2 Samen ergaben bei Kreuzung untereinander => 3:1 (siehe die zwei Vierergruppen in der Mitte)
Kreuzung ausschließlich grünen Samen der F2-Generatin => 100% grüne Samen (siehe die Vierergruppe ganz rechts)
25 % der gelben Samenkreuzungen => 100% gelben Samen (siehe Vierergruppe ganz links)



3 Schlussfolgeungen:

1. Die Vererbung der Merkmale beruht auf Genen. Diese Gene werden unverändert an die nachkommenden GEnerationen weitergegeben.
2. Jeder Nachkomme erbst von seinen Eltern jeweils nur eine Einheit (Merkmal)
3. Die ANlage brauch nicht im Individuum sichtbar sein um an weitere Genrationen weitergegeben zu werden.

Wenn man sich die zweite Schlussfolgerung ansieht, bedeutet das, dass jede Erbse von jedem Merkam (Erbanlage) zwei Versionen hat (diploider Chromosomensatz). Bei der Vererbung wird aber nur ein Merkmal weitergegeben (haploider Chromosomensatz). Sprich das Erbmaterial wird durch die Meiose halbiert.

Die dritte Schlussfolgerung bedeutet, dass manche Erbanlagen sich überdecken lassen und andere nicht. Je nach Kombination werden sie in späteren Generationen wieder sichtbar.
Überdeckende Erbanlagen = dominant, Erbanlagen die sich überdecken lassen = rezessiv.
Sprich Aussehen (Phänotyp) und die Kombination der Erbanlagen (Genotyp) muss unterschieden werden.

Betrachtung des oben gezeigten Versuchs angesichts Phänotyp und Genotyp











Parentalgeneration P ist reinrassig = homozygot, sprich sie haben zwei gleiche Gene (hinsichtlich des Merkmales)
Man spricht von dem grünen Allel und dem gelben Allel (Allel = ein Merkmal kann in verschiedenen Ausprägungen vorkommen, zB: Blüten können rot oder weiß sein). Sprcih das Merkmal Samenfarbe kommt in zwei Varianten des Phänotyps vor (= einmal gelb und einmal grüne Samen).
Das Gen des Farbstoffs kommt in zwei Allelen vor.

F1-Generation ist mischerbig = heterozygot
Die Individuen haben je eine gelbe und je eine grüne Erbanlage der Eltern.

F2-Generation 25% homozygot gelbsamige Pflanzen, 50% heterozygot gelbsamige und 25% homozygot grünsamige Erbsenpflanzen.

=> phänotypische Aufspaltungsverhältnis = 3 : 1


Menedl führte diese Kreuzungen hinsichtlich aller Merkmale durch und kam immer zum selben Ergebnis:

• ein Allel ist dominant (zB. gelber Samen)
• ein Allel ist rezenssiv (zB. grüner Samen)
• Der Genotyp kann trotz gelben Phänotyp YG, YY sein
  

http://www.mallig.eduvinet.de/bio/Repetito/Genetik.html
http://www.merian.fr.bw.schule.de/beck/skripten/13/bs13-12.htm

23. - 25. (16.4.) Mitose/ Meiose

Mitose (Zellteilung: Ergebnis sind zwei identische Zellen)

--> Wiederholung:

3. (6.11.2006) Zellteilung - Mitose

Mitose - Zellteilung (ungeschlechtliche Vermehrung)

Der Verlauf einer typischen Zellteilung ist bei Pflanzen und Tieren meist gleich. Sie ist ein Form und Strukturwandel des Kerns bei der jeder Tochterkern ganze und gleiche Erbgut des Mutterkerns hat.


Verlauf der Teilung:

• Arbeitskern (normaler Kern) => Ab.b.: A
• Prophase (Das Kern- und Chromatingerüst handelt sich in ein Fadenknäudel um, in dem die Chromosomen als lange, dünne Fäden sichtbar werden) => Ab.b.: B und C
• Metaphase (Chromsome verdicken sich, danach passiert eine Längsspaltung) => Ab.b.: D und E
• Anaphase (Auseinanderweichen der Tochterchromosome) => Ab.b.: F und G
• Telophase (Auflockerung des Chromatins und Rückkehr zur Arbeitsform) => Ab.b.: H
• Arbeitskern (Zwei neue Kerne sind entstanden) => Ab.b.: IDas Chromosom

(Bilder und Inhalte von http://de.wikipedia.org/wiki/Chromosom)


1. Chromatid (Chromatide). Einer der beiden identischen Teile des Chromosoms.
2. Centromer (Berührungspunkt der beiden Chromatiden)
3. Kurzer Arm
4. Langer Arm











Beide Chromatide enthalten exakt die gleiche DNA. Das Chromosom besteht nach der Trennung nur noch aus einem Tochterchromatid. Vor einer erneuten Trennung muss es sich also verdoppeln.

Der Mensch hat 46 Chromosome, wovon 2 die Geschlechtshormone ausmachen (XX bei Frauen, XY bei Männern).

Aufgaben der Chromosome/ Zellteilung:

• Träger der DNA
• Zellteilung
• Grundlage für die Gene/ Erbgut
• Krankheitsbedingte Abweichungen können zu schweren Schädigungen führen
• Wachstum
• Wundheilung
• Ungeschlechtliche Fortplanzung
• .....
  

Nachtrag auf Grund der Kommentare/ Fragen:

Frage: Sieh Dir auch genauer an, wie Chromosomen aufgebaut sind.

Antwort: Die Chromosome bestehen aus langen Chromosomenfäden (siehe Abbildung) die sich mehrmals "aufzwirbeln". Die geschied Zwecks Zeilteilung.

Frage: Was passiert, wenn der natürliche Lebenszyklus einer Zelle (Interphase - Prophase - Metaphase, usw.; alle diese Phasen dauern ja unterschiedlich lang) durcheinander gerät? In Form welcher Erkrankung äußert sich dies beim Menschen?

Antwort: Die Chromosomen werden nicht korrekt auf die beiden Tochterzellen verteilt -> Krebszellen entstehen!

Frage: Welche Rolle spielt Colchicin bei der Mitose? Was ist das, woraus gewinnt man es und zu welchem Zweck wird es eingesetzt?

Antwort: Colchicin ist ein Mitosehemmstoff. Es verhindert die Bildung von Spindelfasern. Es werden aber trotzdem die verschieden Phasen durchlaufen und nihct gestoppt. Durch das Fehlen der Spindelphasern können sich die Chromosome nicht ausrichten. Die Aufteilung in Schwesterchromatide unterbleibt -> bei der Teilung entsteht eine Zelle ohne und eine mit Kern (die Zelle ohne Kern ist nicht lebensfähig). Wenn sich die Zelle nun wieder verdoppelt, stribt die tierische Zelle ab, die pflanzliche Zelle wird jedoch vergrößert. (Pflanzenzüchtung)


MEIOSE

Definition: Unter der Meiose oder Reifeteilung versteht man eine besondere Form der Kern- und Zellteilung, die in zwei Schritten zur Bildung von 4 Keimzellen (Gameten) führt und bei der der Chromosomensatz vom diploiden auf den haploiden Zustand reduziert wird.

Zwecks sexueller Fortpflanzung werden in den männlichen und weiblichen Geschlechtsorganen Geschlechtszellen=Gameten gebildet. Diese Zellen sind haploid (Chromosomensatz einer Zelle ist nur einfach vorhanden). Wenn eine männliche und eine weibliche Gamete bei der BEfruchtung verschlezen entsteht dabei die Zygote (durch Mitose entsteht ein kompletter Organismus).

Bei der Gametenbildung wird nur eine einfache Ausfertigung der Erbanlage weitergegeben (keine doppelte):

• Körperzellen -> dipoloiden Chromosomensatz -> 2x
• Gameten/Geschlechtszellen -> haploiden Chromosomensatz -> 1x

Bildung der Gameten bei der sexuellen Fortpflanzung:

• Pflanzen: männliche Gameten -> Staubbeuteln; weibliche Gameten -> Fruchtknoten
• Tieren/ Menschen: männliche Gameten -> Hoden; weibliche Gameten -> Eierstöcken

Wenn keine Halbierung des Erbgutes erfolgen würde, hätten die verschmolzenen Zellen die doppelte Menge an Genen. Dies würde zum Platzen der Zelle führen.

Daher wird die Meiose zur Chromosomensatzreduzierung verwendet (Meiose wird daher auch als Reduktiosteilung bezeichnet). NAch Verschmelzung der Geschlechtszelle ist wieder ein diploider Chromosomensatz vorhanden.

• Mitose -> 2 identische Tochterzellen (zu Beginn haploid, haben allerdings die Fähigkeit die Chromosomen zu verdoppeln -> diploid)
• Meiose -> 4 nicht identische Gameten (haploid)

ABLAUF DER MEIOSE:

zwei Abschnitte:

• 1. REIFETEILUNG: Meiose I -> Paarung der homologen Chromosomen / Crossingover
• 2. REIFETEILUNG: Meiose II -> wie die Mitose

Da zwischen den Teilungen keine DNA-Synthese stattfindet (Es werden keine neuen Zellen gebildet, sprich keine Verdoppelung des DNA) entstehen nach den Zellteilungen 4 haploide Zellen.

1. REIFETEILUNG:

Prophase I:
Längste Phase der Meiose

• In der Zelle liegt ein diploider Chromosomensatz vor, jeweils ein haploider Chromosomensatz von der Mutter und vom Vater stammend.
• Die zwei Chromatiden schrauben sich auf -> lange, dünne Fäden werden sichtbar -> zwei homologe Chromosomenpaare (Schwesterchromatiden).
• Homologen Chromosomen legen sich dann parallel aufeinander (Centromer auf Centromer) -> 4 parallel angeordneten Chromatiden (Tetrade)
• Wenn sich die Nicht-Schwesterchromatiden überkreuzen werden Bruchstücke der Chromatide ausgetauscht -> Chiasma ( Überkreuzung) = Crossingover. Dies entsteht zufällig.
• Centriolenpaare bewegen sich von einander fort -> die Spindelfasern bilden sich aus -> Kernhülle und Kernkörperchen lösen sich auf
  

Metaphase I:

Chromosomenpaare ordnen beiderseitig in der Mitte der Zelle zwischen dem Spindelapparat an

• Spindelfasern verbinden sich mit dem näheren Centromer

Anaphase I:

Zwecks Trennung der homologen Chromosomenpaare

Die Schwesterchromatiden werden zu den Polen des Spindelapperates hingezogen und dadurch trennen sich dei homologen Chromosomenpaare

Haploider Chromosomensatz an jedem Pol des Spindelapperates

Zufälligen Anordnung und Verteilung der mütterlichen und väterlichen Chromosomen

Telophase I:
Chromosome erreichen Pole -> Einleitung der Zellteilung

Chromosome verschrauben sich

Das Zellplasma teilt sich

Chromosom hat nun seine beiden Chromatiden (im Gegensatz zur Mitose!) -> zwei verschiedene Zellen

Unterschied männlich/weibliche Zellen: männliche -> Trennung in zwei gleich große Zellen; weibliche -> nur eine Zelle komplett ausgebildet, andere ist eine verkleinerte Zelle, die mit der großen Eizelle zusammenhängt

Es schließt sich dann ohne Interphase fließend die Prophase II an.

2. REIFETEILUNG:

Prophase II:

Chromosome schrauben sich auf

Bildung eines neuen Spindelapparates gebildet

Chromosomen werden zur Äquatorialebene gezogen

Zerfall von Kernhülle und Kernkörperchen

Metaphase II:

• Anordnung der Chromosomen mittels Centromeren an der Äquatorialebene

Anaphase II:

• Die Schwesterchromatiden werden am Centromer getrennt und wandern zu den Zellpolen (!Achtung: die Schwesterchromatide sind auf Grund der 1. Reifeteilung nicht ident!)

Telophase II:

• Chromatiden befinden sich an den Polen
• Kerne bilden sich
• Teilung der 2 Zellen entstehen 4 Zellen mit haploiden Chromosomensatz!
• männliche Geschlechtszellen (Spermatocyten) -> vier gleich große Zellen (Spermatiden) -> Entwicklung zu Spermien
• weiblichen Geschlechtszellen (Oocyte) -> eine große/fruchtbare Eizelle + drei kleine/unfruchtbare Richtungskörperchen (haben keine Funktion)
• Chromosome verschrauben sich

Bedeutung der Meiose:

• Bildung der haploiden Geschlechtszellen
• Durchmischung des Erbgutes

http://www.webmic.de/meiose.htm#reife1

http://www.zum.de/Faecher/Materialien/beck/bs11-71.htm