Genetik und Vererbung
Das lernst du
- Ich kann DNA, Gen, Chromosom und Allel unterscheiden und den Bau der DNA beschreiben.
- Ich kann Mitose und Meiose unterscheiden und Chromosomenzahlen bestimmen.
- Ich kann Meiose und Befruchtung als Quellen genetischer Vielfalt erklären.
- Ich kann die Mendelschen Regeln anwenden und Kreuzungen mit dem Kreuzungsquadrat berechnen.
- Ich kann intermediäre und kodominante Erbgänge sowie die Vererbung der Blutgruppen erklären.
- Ich kann einen Stammbaum auswerten und den Erbgang bestimmen.
- Ich kann den Weg vom Gen zum Merkmal beschreiben und Mutationen einordnen.
- Ich kann Chancen und Risiken von Gentests und Gentechnik nach Sachaussage und Werturteil bewerten.
Merksätze
Die DNA ist ein langer Faden aus vier Bausteinen.
Ein Gen ist ein Abschnitt davon, Chromosomen bestehen aus DNA und Eiweißen. Allele sind Varianten desselben Gens.
Die Mitose erzeugt erbgleiche Körperzellen mit 2n Chromosomen.
Die Meiose halbiert die Zahl: Es entstehen Keimzellen mit n Chromosomen.
Bei der Meiose werden Chromosomen zufällig verteilt und Stücke getauscht.
Bei der Befruchtung verschmelzen zwei Keimzellen. Jedes Kind ist genetisch einzigartig.
Dominante Allele setzen sich gegen rezessive durch.
Aus Aa mal Aa entstehen im Mittel 25 Prozent AA, 50 Prozent Aa und 25 Prozent aa, also 75 Prozent mit dem dominanten Merkmal.
Intermediär heißt: Mischmerkmal, aber getrennte Allele.
Bei Kodominanz zeigen sich beide Allele, wie bei Blutgruppe AB.
Haben gesunde Eltern ein krankes Kind, ist die Krankheit rezessiv.
Bei rezessivem Erbgang sind die Eltern Träger, sie zeigen die Krankheit nicht, geben das Allel aber weiter.
Ein Gen enthält den Bauplan für ein Protein.
Die Basenfolge wird abgelesen und in eine Aminosäurefolge übersetzt. Eine Mutation verändert die Basenfolge und kann das Protein verändern.
Gentests zeigen Wahrscheinlichkeiten, keine sicheren Schicksale.
Ob man etwas tun darf, ist ein Werturteil. Es braucht Sachwissen und eine begründete Wertung.
Selbst abfragen
Tippen dreht um, Wischen blättert.Leertaste dreht um, Pfeiltasten blättern.
So geht es – ein Beispiel je Aufgabenart
Was ist ein Gen? Begründe die Wahl.
- Ein Gen ist ein Stück DNA.
- Es enthält die Bauanleitung für ein Protein.
Ergebnis: ein Abschnitt der DNA mit dem Bauplan für ein Protein
Was entsteht bei der Mitose? Begründe die Wahl.
- Mitose dient dem Wachstum und der Erneuerung.
- Tochterzellen gleichen der Mutterzelle.
Ergebnis: zwei erbgleiche Körperzellen mit dem vollen Chromosomensatz
Warum sind Geschwister, die nicht eineiige Zwillinge sind, genetisch verschieden? Begründe die Wahl.
- Zufallsverteilung und Austausch erzeugen Vielfalt.
- Jede Befruchtung kombiniert zwei einzigartige Keimzellen.
Ergebnis: Bei der Meiose werden die Chromosomen zufällig verteilt und Stücke getauscht, jede Keimzelle ist anders.
Bei Erbsen zeigt sich gelbe Samen dominant gegenüber grüne Samen. Es werden zwei Eltern mit den Genotypen Aa und Aa gekreuzt. Welcher Anteil der Nachkommen hat gelbe Samen?
- Keimzellen von Aa: A und a. Keimzellen von Aa: A und a.
- Im Kreuzungsquadrat gibt es vier Felder, davon 1 mit aa.
- gelbe Samen: 75 % der Nachkommen.
Ergebnis: 75 %
Typische Fehler – so sieht es falsch aus, so richtig
Ein Gen ist ein Chromosom.
Ein Chromosom enthält sehr viele Gene. Ein Gen ist ein Abschnitt der DNA mit dem Bauplan für ein Protein.
Die Ebenen sind verschachtelt: Base, Gen, DNA, Chromosom, Zelle. Ein Gen ist viel kleiner als ein Chromosom.
Aa ist ein Gen mit zwei Merkmalen.
Aa sind zwei Allele desselben Gens. Allele sind Varianten, das Gen ist die Stelle auf dem Chromosom.
Gen heißt die Stelle, Allel die Variante. Von jedem Gen hat man zwei Allele, eines von jedem Elternteil.
Bei der Mitose entstehen Keimzellen mit halbem Chromosomensatz.
Die Mitose erzeugt erbgleiche Körperzellen mit vollem Satz. Die Meiose halbiert den Satz und bildet Keimzellen.
Mitose heißt Körperzellen, gleiche Chromosomenzahl. Meiose heißt Keimzellen, halbe Chromosomenzahl.
Nach der Verdopplung hat die Zelle 92 Chromosomen statt 46.
Nach der Verdopplung hat jedes der 46 Chromosomen zwei Chromatiden. Gezählt wird am Centromer: 46.
Zähle die Chromosomen am Centromer. Zwei Chromatiden sind ein Chromosom mit verdoppelter DNA.
Geschwister haben dieselben Erbanlagen, weil sie dieselben Eltern haben.
Jede Keimzelle erhält eine andere Auswahl und Mischung der Chromosomen. Geschwister (außer eineiigen Zwillingen) sind genetisch verschieden.
Die Meiose verteilt die Chromosomen zufällig und tauscht Stücke aus. Keine zwei Keimzellen sind gleich.
Die Mutter bestimmt, ob es ein Junge oder Mädchen wird.
Alle Eizellen tragen ein X-Chromosom. Das Spermium trägt X oder Y und bestimmt das Geschlecht.
Die Eizelle hat immer X. Ob X oder Y von der Spermienzelle kommt, entscheidet über das Geschlecht.
Dominant heißt, dass das Merkmal häufiger oder stärker ist.
Dominant heißt nur: Es zeigt sich im Phänotyp, wenn ein Allel vorhanden ist. Häufigkeit und Wert sagt das nicht.
Dominant ist eine Aussage über den Phänotyp bei Aa, nicht über Häufigkeit oder Güte.
Aa mal Aa ergibt je zur Hälfte dominant und rezessiv.
Aa mal Aa ergibt 25 Prozent AA, 50 Prozent Aa, 25 Prozent aa, also 75 Prozent dominant und 25 Prozent rezessiv.
Zeichne das Kreuzungsquadrat. Jede Zelle hat dieselbe Wahrscheinlichkeit. Zähle die Zellen nach Phänotyp.
Rot und Weiß vermischen sich bei den Eltern zu Rosa und sind danach nicht mehr trennbar.
Bei intermediärer Vererbung entsteht ein Mischmerkmal, aber die Allele bleiben unverändert. In der nächsten Generation treten Rot, Rosa und Weiß wieder auf.
Die Allele mischen sich nicht. Sie werden weitergegeben und zeigen sich in neuen Kombinationen.
Eltern mit A und B bekommen nur Kinder mit AB.
A und B sind kodominant, 0 ist rezessiv. Eltern mit Genotyp A0 und B0 können Kinder mit A, B, AB und 0 haben.
Schreibe die Genotypen der Eltern auf. A und B sind dominant über 0 und kodominant zueinander.
Zwei gesunde Eltern haben ein krankes Kind, also ist die Krankheit dominant.
Bei einem dominanten Erbgang wäre ein Elternteil krank. Gesunde Eltern mit krankem Kind weisen auf einen rezessiven Erbgang.
Suche zuerst gesunde Eltern mit krankem Kind. Das zeigt sofort: rezessiv.
Wer ein rezessives Krankheitsallel hat, ist krank.
Träger haben ein Krankheitsallel, aber auch ein gesundes. Sie sind gesund und geben das Allel mit 50 Prozent Wahrscheinlichkeit weiter.
Träger sind gesund und haben ein Allel von jeder Sorte. Krank sind nur Personen mit zwei Krankheitsallelen.
Wer ein bestimmtes Allel hat, bekommt sicher die zugehörige Krankheit.
Gene legen eine Veranlagung fest. Umwelt und Lebensweise wirken mit; bei vielen Krankheiten erhöhen Allele nur das Risiko.
Ein Gen ist ein Bauplan, kein Schicksal. Umwelt und Zufall entscheiden mit.
Mutationen sind immer schädlich und entstehen, weil das Lebewesen sie braucht.
Mutationen entstehen zufällig. Die meisten sind ohne Folge, einige schaden, wenige nützen.
Mutationen sind zufällige Veränderungen der DNA. Ob sie schaden, nützen oder nichts bewirken, hängt von der Umwelt ab.
Ein Gentest sagt sicher voraus, ob man erkrankt.
Ein Gentest zeigt Allele und Wahrscheinlichkeiten. Bei den meisten Krankheiten ist das Ergebnis keine sichere Vorhersage.
Ein Test zeigt, welche Allele vorliegen. Was daraus für das Leben folgt, ist meist unsicher.
Man darf Embryonen testen, das ist einfach wissenschaftlich richtig.
Was technisch geht, ist eine Sachaussage. Ob man es tun soll, ist ein Werturteil und braucht Gründe.
Trenne: Was ist möglich und belegt (Sache)? Was soll geschehen (Wert)? Beides gehört in eine Bewertung.
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- PhET-Simulation (University of Colorado Boulder): Natürliche Selektion (CC BY-NC 4.0 – nur verlinkt)
- PhET-Simulation (University of Colorado Boulder): Genexpression (CC BY-NC 4.0 – nur verlinkt)
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