Mendelsche Regeln

Gregor Mendel und seine berühmten Erbsen lieferten im 19. Jahrhundert bahnbrechende wissenschaftliche Erkenntnisse, die die Grundlage der modernen Genetik bilden. Mendel untersuchte die Vererbung von Merkmalen durch Kreuzung von Erbsenpflanzen und formulierte daraus die drei grundlegenden Mendelschen Regeln. Diese Regeln erklären, wie Merkmale von einer Generation zur nächsten weitergegeben werden.

Grundlagen: Begriffe und Konzepte

• dominant und rezessiv: Dominante Allele (z.B. R für Rot) setzen sich gegenüber rezessiven Allelen (z.B. w für Weiß) durch.
• Gen und Allel: Ein Gen ist ein Abschnitt der DNA, der für ein bestimmtes Merkmal kodiert. Ein Allel ist eine Variante dieses Gens.
• homozygot und heterozygot: Homozygot bedeutet, dass beide Allele für ein Merkmal gleich sind (RR oder ww). Heterozygot bedeutet, dass die Allele unterschiedlich sind (Rr).
• Phänotyp und Genotyp: Der Phänotyp ist das äußere Erscheinungsbild eines Merkmals – der Genotyp ist die genetische Ausstattung, die dieses Merkmal bestimmt.

1. Mendelsche Regel (Uniformitätsregel)

Wenn man zwei reinerbige (homozygote) Individuen kreuzt, die sich nur in einem Merkmal voneinander unterscheiden, sind alle direkten Nachkommen (F1-Generation, erste Tochtergeneration) hinsichtlich dieses Merkmals gleich (uniform).

Beim dominant-rezessiven Erbgang setzt sich unter den bisher kennengelernten Verhältnissen das dominante Allel (R) gegenüber dem rezessiven (w) durch – es entsteht dementsprechend eine rote Blüte. Beim intermediären Erbgang entsteht als Spezialfall eine Mischform, da beide Allele gleichzeitig Einfluss auf den Phänotyp nehmen. Der Phänotyp ist in diesem Fall eine rosa Blüte. Außerdem gibt es noch den sogenannten kodominanten Erbgang. Dabei werden beide Merkmale eines Gens vollständig ausgeprägt, da die Ausprägung beider Merkmale gleichzeitig möglich ist (z. B. Blutgruppe AB hat die Blutgruppen-Antigene A und B).

Beispiel: Kreuzt man eine rot blühende homozygote Blüte (RR) mit einer weiß blühenden homozygoten Blüte (ww), so sind alle Nachkommen der F1-Generation rot blühend (Rw), da das Allel für rot dominant über das Allel für weiß ist. 

2. Mendelsche Regel (Spaltungsregel)

Kreuzt man die erste Tochtergeneration (F1-Generation nach dem Uniformitäts-Erbgang) wiederum, trennen sich die Merkmale beim dominant-rezessiven Erbgang im Verhältnis 3 : 1 auf.  Beim intermediären Erbgang, bei dem kein Merkmal vollends über ein anderes dominiert, d. h. es gibt kein dominantes und kein rezessives Allel und beide „setzen sich durch“, lautet das Zahlenverhältnis der zweiten Tochtergeneration 1 : 2 : 1.

Beispiel: Kreuzt man zwei rot blühende Hybride (Rw x Rw) aus der F1-Generation untereinander, so erhält man in der F2-Generation 75% rot blühende (RR, Rw und wR) und 25% weiß blühende (ww) Pflanzen.

3. Mendelsche Regel (Unabhängigkeitsregel)

Die dritte Mendelsche Regel erklärt die Vererbung von zwei verschiedenen Merkmalen. Mendel kreuzte Erbsen, die sich in zwei Merkmalen unterschieden (z.B. Farbe und Form) und stellte fest, dass diese Merkmale unabhängig voneinander vererbt werden und in der F2-Generation ein Verhältnis von 9:3:3:1 aufweisen.

Beispiel: Kreuzt man gelbe, runde Erbsen (GGRR) mit grünen, kantigen Erbsen (ggrr), so erhält man in der F2-Generation ein Verhältnis von 9 gelben runden, 3 grünen runden, 3 gelben kantigen Erbsen und 1 grüne kantige Erbse.

Anwendung der Mendelschen Regeln

Die Mendelschen Regeln sind nicht nur theoretisch von Bedeutung, sondern haben auch praktische Anwendungen in der Genetik und Medizin. Zum Beispiel können sie helfen, die Vererbung von genetischen Erkrankungen zu verstehen und vorherzusagen. Die Analyse von Kreuzungsschemata und Rückkreuzungen ermöglicht es, die Wahrscheinlichkeit bestimmter Erbkrankheiten oder Merkmale in zukünftigen Generationen abzuschätzen.

Beispiel: Mendelsche Regel und Augenfarbe

Ein praktisches Beispiel für die Anwendung der Mendelschen Regeln ist die Vererbung der Augenfarbe. Braune Augen sind ein dominantes Merkmal, während blaue Augen rezessiv sind. Ein Kind, das ein Allel für braune Augen und ein Allel für blaue Augen (heterozygot) hat, wird braune Augen haben. Nur wenn es zwei rezessive Allele (homozygot) für blaue Augen erhält, wird es blaue Augen haben.

Fazit

Die Mendelschen Regeln bilden die Basis der modernen Genetik und sind unerlässlich für das Verständnis der Vererbung von Merkmalen. Sie erklären, wie Gene weitergegeben werden und wie verschiedene Merkmale in nachfolgenden Generationen auftreten. Für angehende Medizinstudenten sind diese Konzepte besonders wichtig, um genetische Grundlagen und die Vererbung von Krankheiten zu verstehen.

Biologie-Insider-Tipp für deinen MedAT

Insider-Tipp von Max (MasterClass-Tutor)

Für den MedAT ist es empfehlenswert, sich mit den grundlegenden Begriffen der Genetik (z.B. Allel, Gen und Genotyp) vertraut zu machen. Zudem ist es von Vorteil, die drei Mendelschen Regeln voneinander unterscheiden und Beispiele nennen zu können. Grundsätzlich ist es ebenfalls von Bedeutung, sich mit dem Thema Vererbung und Erbgängen auseinanderzusetzen. Dabei können im Rahmen des MedAT…