Genetik
Mendelsche Regeln
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Die Mendelschen Regeln beschreiben die Vererbung von Merkmalen. Hier erklären wir dir die einzelnen Regeln – Uniformitätsregel, Spaltungsregel und Unabhängigkeitsregel – mit Beispielen. Du willst das Thema noch schneller verstehen? Dann ist unser Video dazu genau das Richtige für dich!

Mendelsche Regeln einfach erklärt

Welche Augenfarbe ein Kind hat, dessen Mutter braune und dessen Vater blaue Augen hat, ist kein reiner Zufall. Mit den drei Mendelschen Regeln kannst du es herausfinden.

Der Mönch Gregor Mendel führte zahlreiche Kreuzungsexperimente mit Erbsenpflanzen durch. Die Pflanzen wiesen verschiedene äußere Merkmale auf wie die Samenfarbe (gelb / grün) oder die Samenform (glatt / runzlig). Er untersuchte, welche Merkmalsformen bei einer Kreuzung an die nachfolgenden Generationen weitergegeben / vererbt wurden.

Aus seinen Beobachtungen und statistischen Auswertungen stellte er drei Regeln auf – die Mendelschen Regeln oder früher auch Mendelsche Gesetze genannt: 

  1. Mendelsche Regel: Uniformitätsregel
  2. Mendelsche Regel: Spaltungsregel
  3. Mendelsche Regel: Unabhängigkeitsregel

Seine Vererbungsregeln sind auch heute noch die Grundlage der Genetik / Vererbungslehre. 

Mendelsche Regeln Grundbegriffe

Bevor wir mit den einzelnen Mendelschen Regeln starten, solltest du noch ein paar wichtige Grundbegriffe in der Genetik beherrschen. 

  • Diploid : Die Mendelschen Regeln gelten nur für diploide Lebewesen. Dazu gehören alle höheren Lebewesen wie wir Menschen, viele Tiere und Pflanzen. Das bedeutet, dass sie einen doppelten Chromosomensatz pro Körperzelle aufweisen. 
  • Haploid :  Keimzellen (Spermium, Eizelle) besitzen jeweils nur einen einfachen oder haploiden Chromosomensatz. 
  • Genotyp / Phänotyp : In der klassischen Genetik ist die Kombination aus zwei Erbanlagen, die ein bestimmtes Merkmal hervorbringt der Genotyp. Das entsprechend ausgeprägte Merkmal der Phänotyp
  • Gen / Allel : Die Erbanlagen, die für die Merkmalsausprägung zuständig sind, wurden später als Gene bezeichnet. Kommen Gene in verschiedenen Zuständen vor, sprichst du von Allelen
  • Homozygot / heterozygot : Stimmen beide Erbanlagen (Allele) für ein Merkmal überein, bezeichnest du den Genotyp als homozygot (reinerbig). Sind die beiden Erbanlagen hingehen verschieden, handelt es sich um einen heterozygoten (mischerbigen) Genotyp. 
  • Dominat / rezessiv: Setzt sich bei heterozygoten Genotypen eine Erbanlage im Phänotyp durch, dann sprichst du von einem dominanten Allel. Das „unterdrückte“ Allel ist das rezessive Allel (= dominant rezessiver Erbgang). 

1. Mendelsche Regel: Uniformitätsregel

Die 1. mendelsche Regel  oder Uniformitätsregel lautet: 

Kreuzt man zwei reinerbige (homozygote) Eltern, die sich in einem Merkmal unterscheiden, sind alle Nachkommen genotypisch und phänotypisch gleich (uniform).

Die Ausgangsgeneration bezeichnest du dabei als Elterngeneration oder Parentalgeneration (lat. parentes für „Eltern“). Die erste Tochtergeneration nennst du Filialgeneration bzw. F1- Generation (lat. filia für „Tochter“). Wenn du noch mehr über die 1. Mendelsche Regel erfahren möchtest, dann schau dir unbedingt unser Video dazu an!

Zum Video: 1. Mendelsche Regel
Zum Video: 1. Mendelsche Regel

Beispiel Uniformitätsregel

Schauen wir uns die 1. Mendel Regel am besten anhand einer konkreten Übung an:

Wir kreuzen homozygote Erbsenpflanzen, die aus grünen Erbsensamen entstanden sind, mit homozygoten Erbsenpflanzen, die aus gelben Erbsensamen entstanden sind. Hier wird nur ein Merkmal betrachtet, weshalb es sich um eine  monohybride Kreuzung handelt. 

Schauen wir uns nun die Genotypen und Phänotypen der Eltern (Parentalgeneration) und der 1. Nachkommen (Filialgeneration) an: 

Phänotypen der Parentalgeneration :     gelbe Samen  x grüne Samen

Genotypen der Parentalgeneration:                         GG              gg

Genotyp der F1: Generation:                                                   G

Phänotyp der F1- Generation:                                               gelb

Du siehst also, dass alle Nachkommen die selben Erbanlagen (Gg )und dasselbe Merkmal besitzen (gelbe Samenfarbe). Die Nachkommen sind uniform. Das kommt daher, da sich das dominante Allel für die gelbe Samenfarbe gegen das rezessive Allel für die grüne Samenfarbe durchsetzt. 

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1. Mendelsche Regel

Du kannst den Erbgang auch im sogenannten Kombinationsquadrat, Kreuzungsschema oder Punnet Quadrat darstellen. 

Das Kombinationsquadrat in unserem Beispiel sieht folgendermaßen aus:

Keimzellen G G
g Gg Gg
g Gg Gg

 

Mendel führte auch immer Rückkreuzungen (reziproke Kreuzungen) durch, um seine Hypothesen zu überprüfen. Dadurch konnte er feststellen, ob ein Individuum bezogen auf eine dominante Merkmalsform homo- oder heterozygot ist. 

2. Mendelsche Regel: Spaltungsregel

Die 2. Mendelsche Regel  oder Spaltungsregel / Spaltungsgesetz lautet: 

Kreuzt man die heterozygoten Individuen der F1 Generation untereinander, spalten sich die Nachkommen (F2 Generation), sowohl im Genotyp als auch im Phänotyp auf. Die Nachkommen sind also nicht mehr gleich (uniform). Die unterschiedlichen Merkmalsformen spalten sich dabei immer in einem bestimmten Zahlenverhältnis auf.

Um die 2. Mendelsche Regel noch anschaulicher zu verstehen, schaue dir am besten unser separates Video dazu an!

Zum Video: 2. Mendelsche Regel
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Beispiel Spaltungsregel

Betrachten wir auch zur 2. Mendelschen Regel ein Beispiel:

Wir kreuzen nun die Nachkommen der F1-Generation der heterozygoten Erbsenpflanzen (Gg) mit den gelben Samen miteinander. In der F2 – Generation erhalten wir Erbsen mit gelben Samen und Erbsen mit grünen Samen.

Das Verhältnis der Phänotypen gelb : grün ist hier 3 : 1

Für die jeweiligen Genotypen schauen wir uns am besten wieder das dazugehörige Kombinationsquadrat an. 

Keimzellen G g
G GG Gg
g Gg gg


Die Nachkommen haben also die Genotypen: GG, Gg und gg im Verhältnis 1 : 2 : 1. 

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2. Mendelsche Regel

Du kannst dir also merken: Bei einem dominant rezessiven Erbgang lautet das Zahlenverhältnis der F2-Generation im Genotyp 1 : 2 : 1 und im Phänotyp 3: 1.

3. Mendelsche Regel: Unabhängigkeitsregel

Die 3. Mendelsche Regel  oder Unabhängigkeitsregel / Neukombinationsregel lautet: 

Es findet eine Kreuzung von Eltern statt, die sich in zwei Merkmalen (dihybrider Erbgang / Dihybridenkreuzung ) unterscheiden, für die sie jeweils reinerbig sind. Dabei werden die  jeweiligen Erbanlagen frei und unabhängig voneinander an die Nachkommen vererbt. 

Wichtig: Die Unabhängigkeitsregel gilt nur für Gene, die auf verschiedenen Chromosomen liegen. Hier kann eine Trennung während der Meiose erfolgen. Um die 3. Mendelsche Regel noch besser zu verstehen, haben wir ein extra Video dazu für dich vorbereitet! Schau vorbei!

Zum Video: 3. Mendelsche Regel
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Beispiel Unabhängigkeitsregel

Betrachten wir die 3. Mendelsche Regel an einem Beispiel

Eine reinerbige Erbsensorte bringt nur glatte, gelbe Samen hervor. Ihr Genotyp lautet (GGRR). Eine andere reinerbige Sorte erzeugt nur runzlige, grüne Samen. Ihr Genotyp lautet deshalb (ggrr). Wir schauen uns in diesem Erbgang also nur die Samenfarbe, sondern auch Samenform an.

Die entsprechenden Keimzellen der Eltern erhalten also jeweils folgende Gene (GR) oder (gr).

F1-Generation: 

Bei einer Kreuzung treten in der 1. Filialgeneration nur gelbe und glatte Erbsensamen auf. Der dazugehörige Genotyp lautet: GgRr. 

Du siehst also, dass die Nachkommen der F1-Generation erwartungsgemäß uniform sind. Die  dominanten Allele „gelb“ und „glatt“ haben sich im Phänotyp durchgesetzt.

Da die Gene für Farbe und Form auf unterschiedlichen Chromosomen liegen, können sich folglich diese Keimzellen bilden: GR, Gr, gR und g

F2-Generation:

Für die F2-Generation bekommen wir nun dieses Kombinationsquadrat: 

Keimzellen GR Gr  gR  gr
GR GGRR GGRr  GgRR  GgRr
Gr  GGRr GGrr      GgRr           Ggrr
  gR   GgRR  GgRr  ggRR  ggRr 
gr GgRr  Ggrr  ggRr  ggrr 

 

Wir erhalten also 9 verschiedene Genotypen und 4 verschiedene Phänotypen. Die Phänotypen kommen in folgendem Zahlenverhältnis vor:

gelb /glatt : gelb / runzlig : grün / glatt : grün / runzlig = 9 : 3 : 3 : 1

Wie du bestimmt bemerkt hast,  sind nun auch zwei völlig neue Phänotypen entstanden, nämlich: „grün und glatt“ und „gelb und runzlig“. 

Du erkennst also, dass die elterlichen Merkmalsformen bei den Nachkommen in neuen Kombinationen auftreten (rekombinante Phänotypen). Du kannst dir also merken: Bei einem dominant-rezessiven Erbgang ergibt sich eine Aufspaltung im Zahlenverhältnis: 9 : 3 : 1

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3. Mendelsche Regel

Intermediärer Erbgang


Wir haben bis jetzt immer den dominant – rezessiven Erbgang betrachtet. Es gibt aber auch Erbgänge, bei denen die Dominanz bestimmter Allele nicht eindeutig ist (unvollständige Dominanz). Das ist bei dem sogenannten intermediären Erbgang der Fall. Hier setzt sich keines der beiden Elternallele durch. Die Nachkommen in der F1-Generation besitzen deshalb im Phänotyp quasi eine „Mischform“ aus beiden Merkmalen der Eltern. Auch hier gelten die Mendelschen Regeln.

Beispiel Intermediärer Erbgang: 

Das lässt sich wieder an einem Beispiel veranschaulichen: Ein reinerbiges rotes Löwenmäulchen (Blume) wird mit einem reinerbigen weißen Löwenmäulchen gekreuzt. Dabei entstehen Löwenmäulchen mit rosa Blüten – eine „Mischform“ aus rot und weiß. Nach der Uniformitätsregel gleichen sich die Nachkommen in Phänotyp (rosa) und Genotyp (rw). 

Schauen wir uns nun an, welche Nachkommen bei der F2 Generation entstehen. Hier erhalten wir nun gemäß der Spaltungsregel verschiedene Phänotypen und Genotypen. In unserem Fall ein rotes (rr) und ein weißes (ww) Löwenmäulchen und zwei rosa Löwenmäulchen (rw).  Die Zahlenverhältnisse lauten hier: 

rot : rosa : weiß = 1 : 2 : 1

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Intermediärer Erbgang

Blutgruppen Vererbung  

Die Mendelschen Regeln lassen sich auch auf menschliche Merkmale übertragen. Ein Beispiel ist die Blutgruppen Vererbung (AB0 – System). Hier handelt es sich um einen sogenannten kodominanten Erbgang. Wenn du wissen möchtest wie das funktioniert und weshalb du deine Blutgruppe besitzt, dann schaue jetzt bei unserem Video vorbei!

Zum Video: Blutgruppen Vererbung
Zum Video: Blutgruppen Vererbung

Stammbaumanalyse

Auch bei der Analyse von menschlichen Stammbäumen, zum Beispiel von Adelsfamilien, lassen sich die mendelschen Regeln beobachten. Schau dir jetzt unser Video dazu an, um zu erfahren wie du bei einer Stammbaumanalyse am besten vorgehst und welche interessanten Merkmale sich daraus herauslesen lassen!

Zum Video: Stammbaumanalyse
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