Genetik

Die Genetik ist ein Teilbereich der Biologie. Auf dieser Seite werden ausgewählte Grundbegriffe erklärt und weiterführende Materialien verlinkt. Eine einführende Videoreihe zu Genetik wurde von TED-Ed auf Youtube erstellt (Stand August 2024).

Grundbegriffe

DNA

DNA (Desoxyribonukleinsäure) ist das Molekül, das die genetische Information enthält. Es besteht aus vier Basen (Adenin, Thymin, Cytosin, Guanin), die in einer bestimmten Sequenz angeordnet sind. Gene sind Segmente der DNA, die spezifische Informationen für die Herstellung von Proteinen enthalten. Diese Proteine können die Struktur und Funktion von Zellen beeinflussen. Der Kanal SciShow hat ein einführendes Video zum Aufbau der DNA erstellt (Stand August 2024).

Chromosomen

Menschen haben (meistens, Fälle von Erkrankungen wie Trisomie 21 bilden Ausnahmen) 23 Chromosomenpaare (insgesamt 46 Chromosomen), von denen jeweils ein Chromosom von der Mutter und eines vom Vater kommt. Chromosomen enthalten die Gene und sind im Zellkern zu finden. Es gibt 22 Autosomenpaare und 1 Geschlechtschromosomenpaar (XX bei Frauen, XY bei Männern).

Allele

Ein Gen kann in verschiedenen Formen existieren, die Allele genannt werden. Diese können dominanter oder rezessiver Natur sein. Dominante Allele setzen sich in der Regel durch, wenn sie zusammen mit einem rezessiven Allel vorkommen.

Genotyp & Phänotyp

Der Genotyp bezieht sich auf die genetische Ausstattung eines Individuums (die spezifischen Allele, die es trägt). Der Phänotyp ist das beobachtbare Erscheinungsbild oder die Merkmalsausprägung, die sich aus dem Genotyp und der Umwelt ergibt (z. B. Körpergröße, Augenfarbe, Verhalten).

Mendelsche Vererbung

Gregor Mendels Arbeiten legten die Grundlage für die klassische Genetik. Seine Gesetze der Vererbung (Uniformitätsregel, Spaltungsregel und Unabhängigkeitsregel) beschreiben, wie Allele von Eltern auf Nachkommen übertragen werden. Auch hierzu hat SciShow ein Video erstellt (Stand August 2024), das sowohl Hintergründe als auch die Mendelschen Vererbungsregeln selbst erklärt.

Regel 1: Uniformität
Wenn zwei homozygote (reinerbige) Individuen gekreuzt werden, die sich in einem Merkmal unterscheiden (z. B. Blütenfarbe), dann sind alle Nachkommen der ersten Filialgeneration (F1) in Bezug auf dieses Merkmal gleich (uniform). Kreuzt z.B. man eine Pflanze mit roten Blüten (RR) mit einer Pflanze mit weißen Blüten (rr), dann haben alle Nachkommen der F1-Generation rote Blüten (Rr), da das Allel für rote Blüten dominant ist.
Regel 2: Spaltung
Wenn die F1-Generation (heterozygote Individuen) untereinander gekreuzt wird, spalten sich die Merkmale der Nachkommen in der zweiten Filialgeneration (F2) in einem bestimmten Verhältnis auf. Bei einem monohybriden Erbgang (ein Merkmal) ist das Verhältnis 3:1 für dominante zu rezessiven Phänotypen. Kreuzt man die F1-Generation (Rr) aus dem Beispiel von Regel 1 untereinander, so entstehen in der F2-Generation Nachkommen mit den Phänotypen: 3 rote Blüten (RR oder Rr) und 1 weiße Blüte (rr), also ein Verhältnis von 3:1.
Regel 3: Unabhängigkeit
Die Gene für unterschiedliche Merkmale werden unabhängig voneinander vererbt, wenn sie auf verschiedenen Chromosomen liegen. Das bedeutet, dass die Vererbung eines Merkmals die Vererbung eines anderen Merkmals nicht beeinflusst. Dies führt zu einer Neukombination von Merkmalen.

Polygenie & Pleiotropie

• Polygenie bedeutet, dass ein Merkmal durch mehrere Gene beeinflusst wird. Das bedeutet, dass es keine einfachen „Entweder-oder“-Situationen gibt, sondern dass viele Gene in Kombination ein Merkmal beeinflussen.
• Pleiotropie bedeutet, ein einzelnes Gen kann mehrere, scheinbar unabhängige phänotypische Merkmale beeinflussen

Epigenetik

Epigenetische Mechanismen beeinflussen, wie Gene ein- oder ausgeschaltet werden, ohne die DNA-Sequenz zu verändern. Faktoren wie Umwelt, Ernährung und Stress können epigenetische Veränderungen auslösen.