Mendelsche Genetik, Kopplung und genetische .Mendelsche Genetik, Kopplung und genetische Kartierung

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Mendelsche Genetik, Kopplung

und genetische Kartierung

Gregor Mendel Thomas Hunt Morgan

Definitionen

Diploide Eukaryonten: Das Genom besteht aus einem (haploiden) mtterlichen und aus einem vterlichen Genom

Das Allel: Zustandform eines Genes

Ein Individuum ist hinsichtlich eines Genlocus

homozygot, wenn die Allele dieses Ortes gleich sind, und heterozygot, wenn die Allele unterschiedlich sind.

Dominanz: die Durchsetzung/berdeckung von Erbfaktoren in der Merkmalsausprgung

Abb. 1

Die von Mendel ausgewhlte

Merkmale

Samen runder-runzlig; Samenfrbung gelb-grn; Bltenfrbung

lila-weiss; Hlse gewlbt-runzlig; Farbe der Hlse grn-gelb;

Bltenstellung achsen-endstndig; Achsenlnge kurz-lang

Abb. 2

F1 und F2 Generationen der

gezielten Kreuzungen

Die Gartenerbse ist ein Zwitter, mit weiblichen (Eizelle) und mnnlichen (der

Pollen) Geschlechtsorgane, damit Selbstbefruchtung und gezielte Befruchtung

sind mglich.

1. Gesetz. Das Uniformitts- und Reziprozittsgesetz, F1 Generation

2. Gesetz. Das Spaltungsgesetz; phnotypisch 3:1, genotypisch 1:2:1, F2

Generation

Abb. 3

Das Modell der Vererbung der

unterschiedlichen Merkmale

Eltern: Einheitlicher Gamet

F1: Heterozygot

F2: 3:1 phnotypische

Spaltung, 1:2:1 genotypische

Spaltung

Das Kreuzungsquadrat,

Punett-Quadrat

Abb. 4

Genetische Analyse der F2

Generation

a a

A A/a A/a

a a/a a/a

a a

A A/a A/a

A A/a A/a

Zwitter-Pflanzen: Selbstbefruchtung

Tieren: Test-Kreuzung (testcross),

Kreuzung mit homozygot rezessive

A/a X a/a Kreuzung A/A x a/a Kreuzung

Abb. 5

Vergleich von Mitose und Meiose

Abb. 5a Die Eigenschaften der Meiose spiegeln die mendelschen Gesetze wieder

Verdopplung der DNA

Abb. 5b

Dihybridkreuzung, das Unabhngigkeits- oder Rekombinationsgesetz

Abb. 6

In einer Dihybridkreuzung jedes

Merkmalspaar wird nach dem 2. Gesetz

vererbt, und zwar unabhngig von

anderen Merkmalspaaren

(3. Gesetz)

Zahlenverhltnis von 9:3:3:1

fr die vier auftretenden Phnotypen

Unabhngigkeits- u. Rekombinationsgesetz

Dihybrider Erbgang mit

Allelen zwei Drosophila

Gene

vg: Stummelflgel

e: Schwarzer Krper

Erbgang: Nach dem

Zweiten Gesetz

Drei Allelpaare: 64 Felder

Intrachromosomale

rekombination

Abb. 7

Systematische Anordnung der F2 Genotypen

Abb. 8

Geschlechtsgekoppelte

Vererbung

Autosomen

Gesclechtschromosomen

X Y Geschlechtsbestimmung

X w/Y hemizygot Mnnchen

X/X homozygot Weibchen

Abb. 9

Brachydaktylie: Dominanter

Erbgang

Abb. 10

Polydaktylie: Dominanter

Erbgang

Abb. 11

Die Expressivitt (Ausprgung) kann unterschiedlich sein; einige

Mutationstrgeneden Patienten entwickeln 0, einige 4 betroffene

Extremitaten, extra Finger oder Zehe

Rezessiver Erbgang: Zystische

Fibrose (Mukoviszidose) Die hufigste autosomal rezessive Erkrankung

der Kaukasischen Bevlkerung

1 zu 2500 Neugeborene,

Heterozygotenhufigkeit 1/25

Obstruktion der Drsenausfhrungsgnge

von hochvisksem Sekret

Sekundre Zystenbildung und Fibrose der

Gewebe

Das Gen: Chlorid-Kanal

Hufigste Mutation: Deletion CTT, Phe 508

Selektionsvorteil whrend der Pestseuchen

1/25x1/25=1/625, die Hufigkeit der Frau-Mann Beziehung

als Heterozygoten

der Kinder Homozygot

1/625x1/4=1/2500, die Frequenz der betroffenen Neugeborenen

Abb. 12

Tay-Sachs Syndrom

(Gangliosidose), autosomal rez.

Hufigkeit 1:3000 bei Aschkenazi-Juden (der Grnder-Effekt)

Die Symptome der Erkarankung sind:

-Makrozephalie

-mentale Retardierung

-Dezerebration

Defekt des Enzyms b-Hexosaminidase A, B

Nachweiss auf DNA-Ebene, Heterozygotentest

Abb. 13

Sichelzellanmie

Mutation in haemoglobin S

(HBS) Gen verndern die

Lslichkeit des Hmoglobins

polymerisiert in Filamente

Faserbndeln Assoziierung

Verformung der

Erythrozytenmembran

Entstehung Sichelzellen

Abb. 14

Geschlechtsgekoppelte Vererbung bei

Menschen (Hmophilie) Hmophilie:klassische X-chromosomal-rezessive

Erkrankung.

85 % der Hamophilienfamilien befindet sich einen Mangel an antihmophilem Globulin A, Faktor VIII (Hmophilie A), bei etwa 15 % einen Mangel an antihmophilem Globulin B, Faktor IX (Hmophilie B).

Die Gerinnungsstrung Blutungen bei Verletzungen. Hmatome der Muskulatur und Gelenke.

Das Faktor VIII Gen ist 200 kb gross und kodiert fr 2351 Aminosuren. Bei der schwer betroffenen Patienten tritt eine micro-Inversion innerhalb der Promotorregion und im Intron 22. Der Erbgang ist typisch X-Chromosom-gekoppelt: Die Frauen sind Konduktorinnen und weitergeben das Mutation-trgende X Chromosom an Hlfte ihrer Shne, die hemizygot fr X-Chromosom sind.

Abb. 15

Stammbaum der europischen

Herscher-huser

Abb. 16

Die europischen Herscher-

huser

Abb. 17

Symptome und Erbgang von

Hmophilie

Abb. 18

Vererbung der Kraushaarigkeit

Kreis, gelb: Frau; Quadrat, blau: Mann, beide glatthaarig; rot: Kraushaarig

Kraushaarigkeit: Dominanter Erbgang, ein Elternteil mit Kraushaar ist ntig

Abb. 19

Interchromosomale Rekombination

Die zwei bercksichtige Gene auf zwei Chromosomen lokalisiert sind

Test-Kreuzung: Die Rekombinanten sind gleich hufig wie die

Nicht-Rekombinanten (1:1:1:1 Verhltnis)

Die Gene sind nicht koppelt

Abb. 20

Intrachromosomale Rekombination

Intrachromosomale Rekombination, genetische Kopplung

Die zwei Gene auf ein Chromosom lokalisiert sind, gehren

Einer Kopplungsgruppe an

Test-Kreuzung: ~60 % Nicht-Rekombinanten, ~40 % Rekombinanten

Abb. 21

Rekombinationenkartierung

Abb. 22

Die Anzahl der Rekombinanten (151+154=305)

Dividiert mit der Anzahl der Nachkommenschaft (2839)

Multipliziert mit 100: 305/2839x100=10.7 % ,

10.7 Kartenenheit, 10.7 centiMorgan, cM.

Der Rekombinationswert liegt hchstens

bei 50%

Der RW ist im Mittel nie 50%, weil:

Mehrfach - C.O.s zwischen zwei weit entfernten Genen vorkommen

nur einfache oder andere ungeradzahlige Austauschvorgnge zwischen zwei Genen eines Stranges zu Rekombination fhren

nur zwei Chromatiden an einer Stelle ein C.O. eingehen knnen

Einfache C.O. zwischen a und b

1 und 2 (3 und 4) sind Schwesterchromatide und somit genetisch identisch 2 und 3 (1 und 4) sind homologe Chromatide und genetisch nicht identisch

C.O. zwischen Schwesterchromatiden sind mglich, verlaufen aber unbemerkt

Weitere Austauschmglichkeiten: 1/4, 2/3, 2/4. Sie fhren jeweils zu max. 50% Rekombination.

Bei einem C.O. hat man maximal 50% Austausch!

Die genetische Karte des Chr. 1

Abb. 23

Teil der Karte des Chr. 11

Abb. 24