Populationen und ihre genetische Struktur

Populationen und ihre genetische Struktur Übung

• Erkläre, aus welchen Individuen sich eine Population zusammensetzt.

  Tipps

  Erdmännchen z.B. leben in Populationen. Sie besiedeln Savannen und steinige trockene Halbwüsten im Süden Afrikas. Dort sind sie an die Bedingungen bestens angepasst. Sie können sich das ganze Jahr über fortpflanzen, die Weibchen bringen zwei bis vier Junge zur Welt.

  Lösung

  Die erste Auswahlmöglichkeit ist richtig. Zu einer Population gehören alle Individuen der gleichen Art. Zu einer Art zählt eine Gruppe von Lebewesen, die in ihren wesentlichen Merkmalen übereinstimmen und fruchtbare Nachkommen zeugen können. Die zweite Auswahlmöglichkeit trifft nicht zu. Die gleiche Augenfarbe von Individuen ist kein charakteristisches Merkmal für die Zugehörigkeit zu einer Population. Das gilt auch bezüglich der Haarfarbe und der Größe, also sind auch diese beiden Antworten nicht richtig. Individuen können also unterschiedliche Haar- oder Augenfarben sowie eine unterschiedliche Größe haben und dennoch zu einer Population gehören, solange die erste Möglichkeit zutrifft.

• Erkläre die genetischen Grundlagen des Polymorphismus.

  Tipps

  Was ist Polymorphismus und warum ist er vorteilhaft?

  Überlege, was es heißt, wenn ein Individuum mehrere Genvarianten aufweist.

  Ein Gen ist eine Erbanlage für ein bestimmtes Merkmal. Allele sind verschiedene Varianten bzw. Ausprägungsformen eines Gens an einem bestimmten Ort auf einem Chromosom. Die Allele eines Gens bewirken die Ausprägung eines Merkmals bei einem Lebewesen. Die Allele können identisch oder unterschiedlich sein.

  Lösung

  Ein Allel ist eine Variante eines Gens. Die Häufigkeit eines Allels in einer Population ist die Allelfrequenz. Wir unterscheiden heterozygote von homozygoten Individuen. Heterozygote Individuen in einer Population tragen mehrere Varianten eines Gens. Das nennt man Polymorphismus. Wenige Individuen sind homozygot für ein Gen. Diese tragen das gleiche Gen mehrfach. Polymorphismus bringt Vorteile wie Fehlerbehebung (wenn der Fehler rezessiv vererbt wird) und Konkurrenzreduktion mit sich. Bei homozygoten Individuen hingegen besteht eine größere Gefahr von Erbkrankheiten, da ein krankes rezessives Allel doppelt vorliegen und der Fehler nicht ausgeglichen werden kann, wie es bei der Heterozygotie der Allele der Fall ist.

• Unterscheide zwischen heterozygot und homozygot im abgebildeten Stammbaum.

  Tipps

  Es gibt unterschiedliche Ausprägungsformen eines Gens.

  Allele können in Bezug auf ein bestimmtes Merkmal identisch sein oder sich unterscheiden.

  Lösung

  Dargestellt ist ein heterozygoter Erbgang. Beide Eltern besitzen zwei unterschiedliche Allele für ein Gen. Sie sind bezüglich dieses Gens heterozygot. Diese Eigenschaft bringt Vorteile mit sich, da durch diese Heterozygotie eine Fehlerbehebung (bei rezessiv vererbten Fehlern) stattfinden kann. Bei einem Fehler bei einem der unterschiedlichen Allele kann dieser durch das andere Allel wieder aufgehoben werden. Außerdem kommt es zu einer Konkurrenzreduktion der Individuen einer Population. Zwei von den vier Kindern sind ebenfalls heterozygot für das entsprechende Merkmal, die anderen beiden homozygot. Diese besitzen zweimal das gleiche Allel.

• Ermittle, welche Augenfarben an die Kinder vererbt werden können.

  Tipps

  Die Eltern können entweder jeweils homozygot oder aber heterozygot für eine Augenfarbe sein. Sind sie heterozygot, besitzen sie zwei unterschiedliche Allele, von denen sie das dominante weitergeben.

  Beachte, welche Augenfarben gegenüber den anderen dominant und welche rezessiv sind.

  Lösung

  • Hat die Mutter blaue Augen und der Vater grüne, so kann es sein, dass die Kinder sowohl blaue als auch grüne Augen vererbt bekommen. Diese Möglichkeiten der Vererbung liegen daran, dass beide Elternteile jeweils nur ein Allel abgeben können. Im Falle der Mutter können die Kinder nur ein blaues Allel erhalten, der Vater hingegen kann sowohl das blaue als auch das grüne Allel vererben, wenn er heterozygot ist. Bekommen die Kinder von beiden das blaue Allel, so werden sie blaue Augen haben. Erhalten sie hingegen das Blaue der Mutter und das Grüne des Vaters, so werden sie grüne Augen bekommen, da Grün Blau gegenüber dominant ist.
  • Haben beide Elternteile blaue Augen, so kann das Kind nur blaue Augen bekommen, da es von beiden nur ein blaues Allel erhalten kann.
  • Haben die Eltern braune Augen (heterozygot), so kann es trotzdem sein, dass beide ihr rezessives Allel weitergeben und die Kinder neben braunen auch blaue oder grüne Augen haben. Ist die Mutter für grüne Augen homozygot, gibt sie in jedem Fall ein grünes Allel weiter. Da der Vater heterozygot für braune Augen ist, sind die Kinder braunäugig, wenn er das braune Allel weitergibt. Gibt er ein Grünes weiter, bekommen die Kinder grüne Augen und bei Weitergabe eines blauen Allels ebenfalls, da dieses rezessiv gegenüber dem Grünen der Mutter ist. Die anderen beiden Möglichkeiten können in diesem Beispiel nicht zutreffen.

  (Nach aktueller Forschung können noch weitere Gene an der Entstehung der Augenfarbe beteiligt sein. So können z.B. unterschiedliche Schattierungen der Augenfarben erklärt werden.)

• Nenne zentrale Begriffe der Vererbung.

  Tipps

  Welche unterschiedlichen Vererbungen gibt es? Denke daran, dass Merkmale durch mehere Gene oder auch nur durch ein einziges Gen bestimmt werden können.

  Lösung

  Es gibt unterschiedliche Arten der Vererbung. Wir unterscheiden zwischen der polygenen und der monogenen Vererbung. Bei dem polygenen Erbgang wird ein Merkmal, wie z.B. die Haar- oder die Augenfarbe, durch mehrere Gene bestimmt. Nur wenige Merkmale werden hingegen monogen vererbt, d.h., von nur einem einzigen Gen bestimmt. Ein Beispiel hierfür ist die Fähigkeit, den Phenylthioharnstoff (PTC) zu schmecken.

• Analysiere die genetischen Grundlagen dieses Fallbeispiels.

  Tipps

  Bei der polygenen Vererbung sind mehere Gene an der Merkmalsausprägung beteiligt, bei der monogenen dagegen nur ein einziges.

  Ist ein Individuum in Bezug auf ein Merkmal dominant und homozygot, so wird sich dieses Merkmal durchsetzen.

  Lösung

  Die Hautfarbe wird polygen vererbt, d.h., es sind mehrere Gene an der Ausprägung dieses Merkmals beteiligt. Die Genorte der beteiligten Gene liegen auf verschiedenen Chromosomen. Bei einer monogenen Vererbung gäbe es nur einen Genort. Das Gen für dunkle Hautfarbe ist dominat. Wären beide Elternteile jeweils homozygot, würde sich die Dunkelhäutigkeit durchsetzen. Ist aber ein Elternteil heterozygot und besitzt Gene für helle Hautfarbe, so kann es dazu kommen, dass diese sich durchsetzt, so wie es bei einem dieser Zwillinge der Fall ist. Allerdings geschieht dies nur sehr selten. Es können weder beide Zwillinge homozygot noch heterozygot sein. Der Hellhäutige kann nicht heterozygot sein, da er dann das dunkelhäutige väterliche Gen tragen würde und dunkelhäutig wäre. Der dunkelhäutige Zwilling kann nicht homozygot sein, da er dann jeweils ein Gen für helle Haut von je einem Elternteil tragen würde und somit hellhäutig wäre.