Die Grundlage der Genetik im Biologieunterricht stellen die sogenannten Mendel-Regeln. Die Mendel-Regel (insgesamt drei Regeln) geben die “Gesetzmäßigkeiten” bei der Vererbung von Genen wieder. Damit die Mendel-Regeln einfach und verständlich sind, sind vorher ein paar Grundlagen notwendig, wie beispielsweise die Begriffe Dominanz und Rezessivität.
Die Mendel-Regeln sind heute die Grundlagen der Genetik. Entstanden sind sie durch die Versuche von Mendel, der die Gesetzmäßigkeiten untersuchen wollte, wie Eigenschaften von der Eltern- auf die Folgegeneration übertragen werden. Dazu führt er beispielsweise Versuche an Erbsen(samen) durch. Dabei beobachtet er immer wieder, dass die Merkmale, die er auswählte, in unterscheidbaren Nachkommen auftreten.
Beispiel: Eine Blume mit roter und einer mit weißer Blüte werden gekreuzt. Dabei zeigte sich, dass die “Nachkommen” entweder rote oder weiße Blüte hatten. Warum haben die Nachkommen keine rosa Blüte (rot und weiß ergeben rosa). Mendel erklärt dies durch die Einführung von “dominant und rezessiv”. Die rote Blütenfarbe hat sich beispielsweise durchsetzt, daher ist sie dominant gegenüber der weißen Blütenfarbe.
Damit man diesen Sachverhalt einfacher verstehen kann, eine kurze Wiederholung (siehe auch die entsprechenden Kapitel)
Ein Gen ist ein Abschnitt auf der DNS und ist eine Basenabfolge, die eine Aminosäuresequenz codiert. Im Rahmen der Proteinbiosynthese werden Proteine (mit bestimmten Aminosäuresequenz, die sich aus der Basenabfolge ergibt) gebildet. Diese Proteine werden überall im menschlichen Körper eingesetzt und sind das für die Ausbildung von Merkmal (mit) verantwortlich.
Beim Menschen existiert jedes Gen in zwei Allelen. In menschlichen Körper treten (die Gene) auf den Chromosomen immer paarweise auf, so verfügt der menschliche Körper über 23 Chromosomenpaare (insgesamt 46 Chromosome). Liegt ein solcher Chromosomensatz vor, spricht man auch von einem diploiden Chromosomensatz. Das bedeutet, dass alle Erbanlagen (genauer: ein Gen) immer doppelt vorhanden sind. Bei der Ausprägung eines Merkmals (da es nur ein Merkmal ist) setzt sich in der Regel nur ein Allel durch. Das Allel, dass an der Ausbildung eines Merkmals maßgeblich beteiligt ist, wird als dominant bezeichnet. Das andere Allel wird als rezessiv bezeichnet.
Nun gibt es zwei Möglichkeiten, wie Erbgänge ablaufen. Zum einen setzt sich ein Allel bei der Merkmalsausprägung durch, d.h. das dominante Allel ist alleine für die Ausprägung eines Merkmals verantwortlich. Diese Form wird als dominant-rezessiver Erbgang bezeichnet. Nun gibt es noch Erbgänge, bei denen beide Allele “gleich stark” an der Ausprägung eines Merkmals verantwortlich sind. In diesem Fall spricht man von einem intermediären Erbgang (in diesem Fall würde die Kreuzung einer weißen und einer roten Blüte eine rosa Blüte ergeben).
Die Mendel-Regeln sind keine Gesetze
Die Mendel-Regeln sind nicht als (feste) Gesetze zu sehen. Dies liegt beispielsweise daran, dass die Mendel-Regeln für Erbgänge gültig sind, bei dem ein Merkmal von einem einzigen Gen geprägt wird. Darüber hinaus gelten die Mendel-Regel streng nur für diploide Chromosomensätze, das heißt, jedes Gen liegt in zwei Allelen vor.
Auch findet man nie die Verhältnisse der Merkmalsausprägung bei der Vererbung von Merkmalen auf die Nachfolgegeneration. Bei großen Stichproben beobachtet man aber Werte, die den nach den Mendel-Regeln angenommenen Häufigkeiten der ausgeprägten Merkmale nahe kommen. Ein tatsächliches Ergebnis (die Kreuzung von nur zwei Samen) kann nicht vorhergesagt werden. Daher gilt (wie bei vielen biologischen Prozessen), dass die Häufigkeit der Ausprägung eines Merkmals bei Vererbung umso näher an die Mendel-Regeln kommt, je größer die Anzahl der untersuchten Nachkommen ist (statistische Verteilung).
Die Mendelschen Regeln sind die Grundprinzipien der Vererbungslehre, die vom Forscher Gregor Mendel entwickelt wurden und die Art und Weise beschreiben, wie genetisches Material von Generation zu Generation weitergegeben wird.
Die erste Mendelsche Regel, auch bekannt als Uniformitätsregel, besagt, dass, wenn zwei Individuen einer reinrassig unterschiedlichen Sorte gekreuzt werden, alle Nachkommen in der ersten Generation gleich aussehen.
Die zweite Mendelsche Regel, bekannt als die Spaltungsregel, besagt, dass, wenn die Nachkommen der ersten Generation untereinander gekreuzt werden, die Merkmale der ursprünglichen Elterngeneration im Verhältnis 3:1 auftreten.
Die dritte Mendelsche Regel, die Unabhängigkeitsregel, besagt, dass verschiedene Merkmale unabhängig voneinander vererbt werden.
Gregor Mendel war ein österreichischer Mönch und Wissenschaftler, der als “Vater der modernen Genetik” gilt. Seine Forschung über Erbsenpflanzen legte den Grundstein für unser Verständnis von Vererbung und Genetik.
Dominate und rezessive Allele beziehen sich auf die Vererbungseigenschaften von Genen. Ein dominantes Allel drückt sich im Phänotyp aus, selbst wenn es nur einmal vorhanden ist, während ein rezessives Allel nur zum Ausdruck kommt, wenn es in doppelter Ausführung vorliegt.
Mendel führte Kreuzungsexperimente mit Erbsenpflanzen durch, indem er systematisch Merkmale wie Samenfarbe und -form, Blütenfarbe und -position sowie Schotenfarbe und -form studierte. Er zeichnete seine Beobachtungen sorgfältig auf und analysierte die Muster der Merkmalsausprägung über mehrere Generationen hinweg.
Der Unterschied besteht darin, dass ein homozygoter Organismus zwei gleiche Allele für ein bestimmtes Merkmal hat, während ein heterozygoter Organismus zwei verschiedene Allele für ein bestimmtes Merkmal hat.
Der Phänotyp eines Organismus sind die beobachtbaren physischen oder biochemischen Eigenschaften eines Individuums, die durch die Wechselwirkung seiner genetischen Konstitution (Genotyp) und seiner Umwelt hervorgerufen werden.
Der Genotyp ist die genetische Ausstattung eines Individuums. Es handelt sich um die Gesamtheit aller Gene, die ein Individuum besitzt.