Genetik

Du weißt bereits, was eine Stammbaumanalyse ist, und möchtest dein Wissen anwenden? Dann haben wir hier vier Aufgaben mit Lösungen für dich vorbereitet!  %Schau auch gerne unser Video dazu an, um die Analyse von Stammbäumen Schritt für Schritt erklärt zu bekommen

Inhaltsübersicht

Stammbaumanalyse Aufgaben: Wie gehe ich vor?

Um das Auftreten von Merkmalen über Generationen hinweg zu untersuchen, wendet man bei Menschen eine Stammbaumanalyse an. Die Grundlagen dazu erklären wir dir ausführlich in unserem extra Beitrag

Auch in Prüfungen begegnen dir häufig Aufgaben zur Stammbaumanalyse. Das Ziel deiner Untersuchung ist es, aus einem „unbekannten“ Stammbaum die Art der Vererbung – autosomal oder gonosomal und dominant oder rezessiv – und die dazugehörigen Genotypen zu ermitteln. Die Kombination aus beiden Erbanlagen , die ein Merkmal (oder hier: eine Erbkrankheit) bestimmen, nennst du Genotyp.

Um bei einer Stammbaumanalyse Übung herauszufinden, welche Vererbungsarten (Erbgänge) vorliegen, stellst du dir am besten immer zwei Fragen: 

  • Tritt die Erbkrankheit in jeder Generation auf oder nicht? (dominant / rezessiv)
  • Sind beide Geschlechter gleichermaßen von der Erbkrankheit betroffen oder ein Geschlecht besonders? (autosomal / gonosomal)

Stammbaumanalyse Aufgabe 1

Die erste Aufgabe ist ein Stammbaum Beispiel einer Familie, in der die Erbkrankheit Chorea Huntington auftritt. Es handelt sich hierbei um eine Erkrankung des Gehirns, deren schwere Symptome erst im Erwachsenenalter auftreten. 

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Stammbaum Chorea Huntington – Aufgabe

Übung 1: Leite aus dem vorliegenden Stammbaum den dazugehörigen Erbgang der Krankheit Chorea Huntington ab. 

Übung 2: Bestimme alle Genotypen im Stammbaum. 

Stammbaumanalyse Aufgabe 2

Weiter geht es mit der nächsten Aufgabe! Hier schauen wir uns einen Beispiel Stammbaum einer Familie an, in der die Erbkrankheit Phosphatdiabetes auftritt. Das bedeutet, dass mit dem Harn zu viel Phosphat ausgeschieden wird. Das führt zu schwerwiegenden Störungen im Knochenwachstum. 

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Stammbaum Phosphatdiabetes – Aufgabe

Es handelt sich hierbei um einen gonosomalen Erbgang (X-Chromosomal). Deine Aufgaben zum Stammbaum lauten:

Übung 1: Handelt es sich um einen dominanten oder rezessiven Erbgang?

Übung 2: Wie lauten die dazugehörigen Genotypen? 

Stammbaumanalyse Aufgabe 3

Schauen wir uns den nächsten Stammbaum an. Hier handelt es sich um eine Familie, bei der die Rotgrünblindheit vermehrt auftritt. Das bedeutet, dass betroffene Personen manche Rot- und Grüntöne, aber auch Orange- oder Olivetöne nicht unterscheiden können. 

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Stammbaum Rotgrünblindheit – Aufgabe

Übung 1: Um welchen Erbgang handelt es sich? Begründe auch weshalb mehr Männer als Frauen betroffen sind. 

Übung 2: Wie lauten die Genotypen der Personen 1, 4 und 9?

Stammbaumanalyse Aufgabe 4

Unsere vierte Aufgabe zur Stammbaumanalyse ist ein Stammbaum Beispiel zur Erbkrankheit Albinismus. Dabei handelt es sich um eine Pigmentstörung, die unter anderem zu heller Haut und Haaren führt. 

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Stammbaumanalyse Albinismus – Aufgabe

Übung 1: Welcher Erbgang liegt vor? 

Übung 2: Das Paar in Generation 2  (6 und 7) hat einen Kinderwunsch und will sich deshalb vorher bei einem Arzt informieren, da in der Familie bereits Fälle auftraten. Bestimme den Genotyp des Vaters (6). 

Übung 3: Mit welcher Wahrscheinlichkeit ist ein Kind des Paares von Albinismus betroffen? Voraussetzung: Die Frau hat keinen Albinismus.

Stammbaumanalyse Aufgabe 1 – Lösung 

Schauen wir uns nun die Lösungen zu Aufgabe 1 an. 

Übung 1: Es handelt sich um einen autosomal dominanten Erbgang

Begründung: Das Verhältnis der betroffenen Geschlechter ist ungefähr gleich und die Erbkrankheit tritt in jeder Generation auf. 

Übung 2: Die Genotypen im Stammbaum lauten: 

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Stammbaum Chorea Huntington – Lösung

A = dominantes, „defektes“ Allel
a = rezessives, „intaktes“ Allel

Es ist prinzipiell immer egal, wo du bei einer Stammbaumanalyse Aufgabe anfängst die Genotypen zu bestimmen! 

  • Allen gesunden Personen – 3, 5, 6, 8 und 9 –  ordnest du den Genotyp aa zu. Nur in diesem Fall kann die Krankheit nicht ausgeprägt werden. 
  • Die kranken Eltern (1 und 2) aus Generation I tragen beide jeweils ein „defektes“ Allel. Ihre möglichen Genotypen sind also Aa oder AA. Da sie aber ein gesundes Kind haben, müssen beide den heterozygoten Genotyp Ahaben.
  • Alle kranken Kinder in Generation III ( 10, 11, 13 und 14) haben jeweils einen gesunden Elternteil. Deshalb haben alle Kinder den Genotyp Aa, da sie das gesunde Allel von dem gesunden Elternteil erhalten haben.
  • Person 4 hat den Genotyp Aa, da sie ein gesundes Kind hat.
  • Person 7 kann die Genotypen Aoder AA haben. Hier kannst du keine genaue Zuordnung machen. 

Stammbaumanalyse Aufgabe 2 – Lösung

Die Lösungen zur Aufgabe 2 lauten: 

Übung 1: Es handelt sich um einen dominanten Erbgang, da die Erbkrankheit in jeder Generation auftritt (hier: X-Chromosomal dominant). 

Übung 2: Die Genotypen ordnest du, wie folgt, zu: 

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Stammbaum Phosphatdiabetes – Lösung

X = dominantes, „defektes“ X-Chromosom
x = rezessives, „intaktes“ X-Chromosom
Y = intaktes Y-Chromosom

  • Zunächst ordnest du allen gesunden Frauen (3, 6 und 8) den Genotyp (xx) und allen gesunden Männern (2, 4, 9 und 13) den Genotyp (xY) zu.
  • Männer, die krank sind (5, 7 und 15) haben immer den Genotyp (XY). Da sie nur ein X-Chromosom haben, sind hier Genotyp und Phänotyp eindeutig bestimmbar.
  • Eine kranke Frau (1), die auch gesunde Kinder hat, weist immer den Genotyp (Xx) auf. Im Fall der gesunden Kinder hat sie also ihr gesundes Allel weitergegeben.
  • Betroffene Männer (XY) haben immer kranke Töchter (11, 12), da sie nur ein X-Chromosom besitzen. 
  • Die betroffene Frau (10) hat den Genotyp (XX) oder (XY). Ihre betroffene Tochter (13) den Genotyp Xx, da sie das „intakte“ X-Chromosom vom Vater erhält. 

Stammbaumanalyse Aufgabe 3 – Lösung 

Schauen wir uns nun die Lösungen zu Aufgabe 3 an. 

Übung 1: Es handelt sich um einen X-Chromosomal rezessiven Erbgang (gonosomal rezessiv).

Begründung: Männer sind häufiger betroffen, weil

  • das defekte Allel auf den X-Chromosomen liegt. Männer mit diesem Allel sind auch immer erkrankt (Merkmalsträger).
  • Frauen besitzen zwei X Chromosomen, weshalb bei dem rezessiven Erbgang nur der homozygote (reinerbige) Genotyp xx zu einer Ausprägung der Krankheit führt. 

Übung 2: Die Genotypen der Personen 1, 4 und 9 lauten: 

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Stammbaum Rotgrünblindheit – Lösung

X = dominantes, „intaktes“, X-Chromosom
x = rezessives, „defektes“ X-Chromosom
Y = intaktes Y-Chromosom

  • Person 1: Den Genotyp der Frau kannst du hier eindeutig zuordnen: Xx, da sie mit einem gesunden Mann einen kranken Sohn hat. Es handelt sich um eine phänotypisch gesunde Frau, die aber eine Überträgerin (Konduktorin) ist.
  • Person 4: Erkrankte Männer müssen den Genotyp xY besitzen, denn sie besitzen das defekte rezessive Allel.
  • Person 9: Erkrankte Frauen müssen den Genotyp xx aufweisen.

Stammbaumanalyse Aufgabe 4 – Lösung 

Übung 1: Es handelt sich um einen autosomal rezessiven Erbgang.

Begründung

  • Beide Geschlechter sind im gleichen Verhältnis erkrankt.
  • Die Erkrankung „überspringt“ eine Generation.  

Übung 2: Der Vater (6) hat den Genotyp Aa.

Begründung:

Da seine Mutter (1) erkrankt ist, hat er auf jeden Fall ein „defektes“ Allel von ihr bekommen. Er selbst ist phänotypisch gesund und deshalb also ein Konduktor (Überträger). 

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Stammbaum Albinismus – Lösung

Übung 3: Unter der Annahme, dass die Mutter im Hinblick auf Albinismus gesund ist, liegt die Wahrscheinlichkeit ein krankes Kind zu bekommen bei 0 Prozent

Begründung

  • Alle Kinder bekommen mindestens ein „intaktes“ Allel. 
  • Sie können nur Überträger sein. Hier liegt die Wahrscheinlichkeit bei 50 Prozent. 

Erstelle bei solchen Aufgaben am besten immer ein Kombinationsquadrat. Hierzu trägst du die jeweiligen Allele der Eltern senkrecht und waagrecht ein. In den leeren Kästchen kombinierst du dann entsprechend und erhältst dann die möglichen Genotypen der Kinder:

X A a
A AA Aa
A AA Aa

Erbkrankheiten entstehen häufig durch Mutationen – also Veränderungen des genetischen Materials. %Schaue dir jetzt unser Video dazu an, um mehr über die Ursachen und Arten von Mutationen zu erfahren %Thumbnail Mutation

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