Kreuzungsschema – Grundlagen

Hallo. Willkommen zum Video zum Thema Kreuzungsschema. Wir wiederholen in diesem Video die Grundlagen der klassischen Genetik und besprechen die 1. und 2. Mendel´sche Regel der Vererbung. Außerdem werden wichtige Grundbegriffe der Genetik geklärt, wie etwa Genotyp und Phänotyp, Gen und Allel, homozygot und heterozygot sowie dominant, rezessiv, intermediär und kodominant. In diesem Video lernst du auch, was ein Kreuzungsschema ist und wie man ein Kreuzungsschema erstellt. Was versteht man unter eine Kreuzung? Unter einer Kreuzung versteht man das Ergebnis der geschlechtlichen Fortpflanzung zwischen zwei verschiedenen Arten von Pflanzensorten oder Tierrassen. Der Vorgang der Fortpflanzung, das Kreuzen, kann natürlich oder künstlich erfolgen. Der Mensch bedient sich seit Jahrtausenden der Kreuzung, um neue Pflanzensorten oder Tierrassen mit bestimmten Eigenschaften zu züchten. Klären wir zuerst alle wichtigen Grundbegriffe der klassischen Genetik. Wie du bereits weißt, benutzte Mendel Gartenerbsen mit unterschiedlichem Erscheinungsbild. Die eine Sorte hatte purpurfarbene Blüten, die andere weiße Blüten. Genetiker benutzen den Begriff Merkmal für eine erbliche Eigenschaft. Ein Merkmal ist zum Beispiel die Blütenfarbe oder die Erbsenform, oder beim Menschen die Augen- oder Haarfarbe. Jede Variante eines Merkmals, etwa die unterschiedlichen Blütenfarben, bezeichnet man als Merkmalsform. Unter dem Begriff Phänotyp verstehen Genetiker das äußerliche Erscheinungsbild. Der Genotyp ist hingegen das "Erbbild" beziehungsweise die Erbanlagen. Wir gehen später darauf ein, wie der Genotyp den Phänotypen beeinflusst. Ein Gen ist eine einzige Erbanlage, die für die Ausbildung eines Merkmals verantwortlich ist. Unter einem Allel versteht man eine Variante des Gens, das für eine bestimmte Merkmalsform zuständig ist. Das Gen für Blütenfarbe tritt in 2 Allelen auf, das Allel A für Purpur und das Allel a für weiße Blüten. Wenn ein Gen in mehr als 2 Allelen, also mehr als 2 Varianten auftritt, nennt man das Multiple Allelie. Die Merkmalsträger können mehrere Kombinationen der Allele tragen. Reinerbige Pflanzen werden als homozygot bezeichnet. Von Vater und Mutter wurde für ein Merkmal das gleiche Allel vererbt. Mischerbige Pflanzen werden auch heterozygot bezeichnet. Sie haben von Vater oder Mutter verschiedene Allele eines Gens vererbt. Durch unterschiedliche Arten von Allelen kommt es zu drei unterschiedlichen Erbgängen. Beim dominant-rezessiven Erbgang setzt sich eines der beiden Allele im Phänotypen allein durch. Das andere, rezessive Allel tritt sozusagen zurück. Das heißt, es ist im Phänotypen nicht sichtbar. Das dominante Allel wird mit einem Großbuchstaben symbolisiert, in diesem Fall A. Das rezessive Allel wird mit einem Kleinbuchstaben symbolisiert, also hier a. Pflanzen mit dem Genotypen AA haben also den Phänotypen "purpurfarbene Blüten". Pflanzen mit dem Genotypen Aa haben ebenfalls den Phänotypen "purpurfarbene Blüten". Pflanzen mit dem Genotypen aa haben den Phänotyp "weiße Blüten". Beim intermediären Erbgang setzen sich beide Allele im Phänotypen durch und es kommt zu einer Mischung der Merkmale. Zum Beispiel ergibt die Kreuzung einer Pflanze mit roten und weißen Blüten Nachkommen mit rosanen Blüten. Die Pflanze mit dem Genotypen BB hätte also den Phänotypen "rote Blüten". Pflanzen mit dem Genotypen bb hätten den Phänotypen "weiß". Pflanzen mit dem Genotypen Bb hätten also rosane Blüten. Der Phänotyp der Nachkommen ist also eine Mischung der Farben der beiden Elternpflanzen. Als Drittes gibt es noch den kodominanten Erbgang. In diesem Fall setzen sich beide Allele im Phänotypen durch, aber jedes für sich. Die Kreuzung von Pflanzen mit weißen und blauen Blüten würde also Pflanzen mit blau-weiß gepunkteten Blüten ergeben. Der Genotyp CC führt also zu Pflanzen mit dem Phänotypen "blaue Blüten". Pflanzen mit dem Genotypen cc ergeben also den Phänotypen "weiße Blüten" und mischerbige Pflanzen mit dem Genotypen Cc ergeben blau-weiß gepunktete Blüten als Phänotyp. Wir haben jetzt alle wichtigen Begriffe der klassischen Genetik gelernt. Gehen wir also jetzt zu den Mendel´schen Regeln über. Die 1. Mendel´sche Regel wird auch Uniformitätsregel oder Reziprozitätsregel genannt. Kreuzt man zwei reinerbige Individuen, die sich in einem Merkmal unterscheiden, so sind die Nachkommen der 1. Generation, auch F1-Generation genannt, uniform. Alle Nachkommen sind gleich, bezüglich des untersuchten Merkmals. Es spielt keine Rolle, ob väterliche oder mütterliche Merkmale vertauscht werden. Man spricht von einer reziproken Kreuzung, deshalb wird die 1. Mendel´sche Regel auch Reziprozitätsregel genannt. Die 2. Mendel´sche Regel wird auch Spaltungsregel oder Segregationsregel genannt. Kreuzt man zwei gleichartige heterozygote, also mischerbige Individuen, spalten sich die Nachkommen der nächsten Generation im Verhältnis 3:1 auf. Dies gilt für den dominant-rezessiven Erbgang. Beim intermediären Erbgang spalten sich die Nachkommen im Verhältnis 2:1:1 auf. Die Gesetze der Vererbung sind leichter verständlich, wenn man ein Kreuzungsschema erstellt. Unter einem Kreuzungsschema, auch Erbschema genannt, versteht man die Darstellung der Vererbungsgesetzmäßigkeiten. Wir lernen jetzt, wie man ein Kreuzungsschema erstellt. Als Erstes werden die Geno- und Phänotypen der Eltern aufgeschrieben. Wir haben zum Beispiel reinerbige Pflanzen mit dem Genotypen AA, der Phänotyp entspricht der Blütenfarbe Purpur. Diese Erbsenpflanzen werden mit anderen gekreuzt, die den Genotypen aa aufweisen, also den Phänotypen "weiße Blütenfarbe" haben. Als Nächstes werden alle möglichen Keimzellen beziehungsweise Gameten, aufgeschrieben. Diese werden oft eingerundet dargestellt, um zu symbolisieren, dass es sich um eine Keimzelle handelt. Die mütterliche und väterliche Pflanze gibt einer Keimzelle nur ein Allel an die Nachkommengeneration weiter. Daraus ergibt sich Folgendes: Die Erbsenpflanzen mit den purpurfarbenen Blüten können nur Keimzellen mit dem Allel A bilden. Die andere Erbsenpflanze mit den weißen Blüten kann nur Keimzellen mit dem Allel a bilden. Beim nächsten Schritt werden die Genotypen und Phänotypen der Tochtergeneration bestimmt. Diese werden auch F1-Generation genannt. Hierbei berücksichtigt man alle möglichen Kombinationen der mütterlichen und väterlichen Keimzellen, die aufeinandertreffen. In diesem Fall ist es ganz leicht. Es ergibt sich der gleiche Genotyp Aa für alle Nachkommen. Man spricht auch von Bastarden, also heterozygoten (mischerbigen) Nachkommen homozygoter Eltern bezüglich eines Merkmals. Der Phänotyp ist bei allen Nachkommen der F1-Generation gleich, alle Blüten sind Purpur. Wir erinnern uns, dass das Allel A für die purpurfarbene Blütenfarbe dominant ist und deshalb das Allel a für weiße Blütenfarbe unterdrückt. Dieses Phänomen entspricht also der 1. Mendel´schen Regel, der Uniformitätsregel.  Wir kreuzen jetzt die Bastarde der F1-Generation untereinander. Das ergibt folgende Keimzellen. Jede Pflanze der F1-Generation kann Keimzellen bilden, die das Allel A oder a enthalten. Dieses Mal gibt es also mehrere Kombinationsmöglichkeiten. Um sich das Erstellen des Kreuzungsschemas zu erleichtern und die Häufigkeit der verschiedenen Genotypen der Nachkommen zu bestimmen, kann man ein sogenanntes Rekombinationsquadrat erstellen. Hierfür zeichnet man eine Tabelle und schreibt nun alle möglichen Keimzellen mit einem Elternteil in die linke Spalte und des anderen Elternteils in die obere Zeile. Die Genotyp-Buchstaben der beiden Eltern werden nun in das Feld, in dem sich die Spalte und die Zeile kreuzen übertragen. Dadurch erhält man alle möglichen Genotypen in der nächsten Generation. In diesem Fall AA, Aa, Aa und aa. Mit diesen Genotypen lassen sich nun wieder die Phänotypen ableiten. Wir haben drei Pflanzen erhalten, die purpurfarbene Blüten haben, und eine Pflanze, die weiße Blüten hat. Der Genotyp Aa und aA sind gleich, in der Regel schreibt man den großen Buchstaben zuerst. Diese Aufspaltung der Phänotypen entspricht der 2. Mendel´schen Regel. Kreuzt man die F1-Bastarde untereinander, dann spalten sich die F2-Generationen im Verhältnis 3:1 auf.   Wir fassen also zusammen, was wir in diesem Video gelernt haben. In diesem Video hast du alle wichtigen Grundbegriffe der klassischen Genetik gelernt. Du weißt, was ein Phänotyp und was ein Genotyp ist, kannst zwischen den Begriffen Gen und Allel unterscheiden und weißt, was die Begriffe homozygot und heterozygot bedeuten. Außerdem hast du in diesem Video gelernt, welche 3 Arten von Erbgängen es gibt: rezessiv-dominant, intermediär und kodominant. Und zuletzt haben wir das Thema Kreuzungsschema besprochen. Du hast gelernt, das dies eine Darstellung ist, um Gesetzmäßigkeiten bei der Vererbung darzustellen. Du hast gelernt, wie du selber ein Kreuzungsschema erstellst. Als Letztes hast du gelernt, was ein Rekombinationsquadrat ist und wie du dir selber dieses Hilfsmittel erstellen kannst. Danke für deine Aufmerksamkeit. Bis zum nächsten Video. Tschüss.