Genetik

Genetik und Vererbung

Lebewesen werden dadurch definiert, dass sie einen eigenen Stoffwechsel besitzen und sich selbst vermehren. Bei der Vermehrung, also der Vervielfältigung von Lebewesen, werden Informationen weitergegeben. Merkmale der Eltern werden mit Hilfe der Erbinformation an die nächste Generation übertragen. Ermöglicht wird dies durch ein spezielles Molekül, die Desoxyribonukleinsäure, kurz: DNS. Welche Rolle es dabei spielt und welche Regeln und Mechanismen es bei der Vererbung gibt, erfährst du hier.

molekulare Grundlage der Vererbung

Die Erbinformationen sind auf der DNS gespeichert. Sie besteht aus einem Rückgrat und vier verschiedenen Basen. Die Reihenfolge dieser Basen bildet einen Code, welcher in der Transkription abgelesen wird und in der Translation in Proteine übersetzt wird. Die entstehenden Proteine spielen die unterschiedlichsten Rollen in Organismen. Sie katalysieren bestimmte Reaktionen oder sind am Aufbau von Strukturen beteiligt und prägen auf diese Weise das Erscheinungsbild der Lebewesen. Die DNS liegt im Zellkern jeder Zelle vor und wird im Zellzyklus verdoppelt, diesen Vorgang nennt man Replikation. Daraufhin lösen sich die Zellkerne auf und das verdoppelte Erbgut wird geteilt. Es wird auf die zwei, nun neu entstehen Zellen während der Mitose aufgeteilt.

Die Organisation der Erbinformationen

Beim Menschen finden sich in jedem Zellkern 46 DNS Moleküle: die Chromosomen. Zusammen bilden sie das Genom, die Gesamtheit der Erbinformationen eines Organismus. Auf den Chromosomen befinden sich Gene, nur sie enthalten den Code für die Proteine. Jedes Gen befindet sich an einem bestimmten Ort im Genom, dem Locus, und kann in verschiedenen Ausprägungen vorliegen. So eine Ausprägung nennt man Allel. Menschen haben immer zwei Allele, sie sind also diploid. Da man mit den Begriffen leicht durcheinander kommt, hier ein kleines Beispiel: Das Genom einer Katze besteht aus 38 Chromosomen. Auf einem dieser Chromosomen liegt, auf einem bestimmten Locus, das Gen für die Länge des Fells. Auch Katzen sind diploid, deswegen besitzen sie zwei homologe Gene für die Länge des Fells an zwei verschiedenen Loci. Das erste Allel des Gens codiert für langes Fell und das zweite Allel des Gens für kurzes Fell.

Mechanismen der Vererbung

Die molekularen Grundlagen der Vererbung waren lange nicht bekannt. Dafür kannte man allerdings schon früh einige Regeln, an die sich die Weitergabe von Merkmalen an die nächste Generation halten. Das haben wir vor allen Dingen Gregor Mendel zu verdanken. Er hat durch langjährige Zuchtexperimente an Erbsenpflanzen ermittelt, dass manche Merkmale dominant und manche rezessiv vererbt werden. Er gründete damit das Forschungsgebiet der klassischen Genetik. Seine Experimente gehören zu den Schlüsselexperimenten der Genetik. Die dominant/rezessive Vererbung ist nur ein möglicher Erbgang. Es gibt noch weitere, zum Beispiel den intermediären Erbgang oder den kodominanten Erbgang. Durch die Kenntnis der Regeln der Erbgänge ist es möglich, anhand von Stammbäumen vorherzusagen, mit welcher Wahrscheinlichkeit Merkmale in der nächsten Generation auftreten. Das nennt man Stammbaumanalyse und ist besonders nützlich um die Weitergabe von Erbkrankheiten zu analysieren.