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MENDEL - Genetik

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05.04.2013<br />

<strong>MENDEL</strong> - <strong>Genetik</strong><br />

Johann Gregor Mendel<br />

1822 – 1884<br />

Abt im Augustinerkloster<br />

St. Thomas in Brünn<br />

Gen = Funktionseinheit<br />

Bestimmt ein Erbmerkmal „Phän“<br />

Jede Zelle hat vollständigen Satz an Genen = 1 Genom<br />

In der Zellteilung erfolgt Verdopplung jedes Gens (Replikation)<br />

Nur bei geschlechtlich Fortpflanzung!<br />

Erbliche Veränderungen<br />

Mutationen<br />

Mutation<br />

Rekombination<br />

Evolution<br />

1


05.04.2013<br />

Grundbegriffe der Populationsgenetik<br />

Population:<br />

Individuen, deren Zusammengehörigkeit durch die Paarungsgemeinschaft besteht<br />

Gen:<br />

Erbanlage für ein Merkmal<br />

JOHANNSEN: „unbestimmtes Etwas mit bestimmter Wirkung“<br />

Allel:<br />

verschiedene Genvarianten an einem Genort<br />

Gene, die in den Paarig vorhandenen Chromosomen an der gleichen Stelle<br />

lokalisiert sind, d.h. sie liegen sich gegenüber. Mit der Meiose werden sie getrennt<br />

und gehen in verschiedene Gameten ein.<br />

Genpool:<br />

Gesamtheit der Erbanlagen aller Individuen einer Population<br />

Genfrequenz:<br />

Relativer Anteil eines Gens (Allels) in der Population<br />

Genotyp:<br />

Genotypen und deren Anzahl in einer Population charakterisieren die genetische<br />

Zusammensetzung, d.h. Konstellation der Allele an einem Genort eines Individuums<br />

Grundbegriffe der Populationsgenetik<br />

Genotypenfrequenz:<br />

Relativer Anteil einzelner Genotypen in der Population<br />

Phänotyp:<br />

äußerlich sichtbare Wirkung des Genortes unter Einfluss der Umwelt.<br />

Genotyp und Phänotyp stimmen nicht immer überein.<br />

intragenische Wechselwirkungen (Dominanz und Rezessivität<br />

Spaltungsverhältnisse n. <strong>MENDEL</strong>)<br />

intergenische Wechselwirkungen (Epistasie modifizierte<br />

Spaltungsverhältnisse)<br />

Homozygot (reinerbig):<br />

gleiche Allele für ein Gen auf väterlichem und mütterlichem Chromosom, d.h. Tiere<br />

besitzen in ihrer Erbformel, das betreffende Merkmal betreffend, zwei gleiche Allele<br />

(AA oder a)<br />

Heterozygot (spalterbig):<br />

verschiedene Allele für ein Gen auf väterlichem und mütterlichem Chromosom, d.h.<br />

Tiere besitzen in ihrer Erbformel unterschiedliche Allele (Aa)<br />

2


05.04.2013<br />

Grundbegriffe der Populationsgenetik<br />

Panmixie:<br />

gleiche Verpaarungschance für alle Populationsmitglieder<br />

Dominanz:<br />

Die Wirkung eines Gens unterdrückt die Wirkung des anderen allelen Gens<br />

(vom Paarungspartner) vollständig.<br />

Rezessiv: Die Wirkung eines Gens wird von dem allelen Gen es<br />

Paarungspartners vollständig unterdrückt.<br />

Intermediär:<br />

Es liegt keine Dominanz vor.<br />

Epistasie:<br />

Dominantes und rezessives Gen unterdrückt die Wirkung eines anderen,<br />

nichtallelen Gens ganz oder teilweise. Unterdrücktes Gen manifestiert<br />

sich nur (= hypostatisch), wenn epistatisches Gen homozygot rezessiv oder<br />

dominant vorliegt.<br />

Genausprägung<br />

• Dominant - rezessiv: ein Allel wird als „dominant“<br />

bezeichnet, wenn es unbeeinflusst vom zweiten<br />

Allel die Merkmalsausprägung bestimmt.<br />

Das überspielte Allel wird als „rezessiv“ bezeichnet.<br />

z.B.: AA = weiß<br />

aa = schwarz<br />

Aa = weiß<br />

Beispiel: Haarfarbe schwarz, Hornlosigkeit,<br />

viele Erbfehler<br />

• Intermediär: die Merkmalsausprägung von<br />

Heterozygoten liegt im arithmetischen Mittel der<br />

Homozygoten.<br />

3


05.04.2013<br />

Monogenie 1 Gen 1 Merkmal<br />

Pleiotropie 1 Gen mehrere Merkmale<br />

treten gleichzeitig auf<br />

Polygenie viele Gene 1 Merkmal<br />

veränderte Spaltungsverhältnisse<br />

Kreuzungsnova<br />

1 Gen unterdrückt mehrere<br />

nichtallele Gene<br />

Qualitative und quantitative Merkmale<br />

P = G + U<br />

n. SCHÖNMUTH<br />

4


05.04.2013<br />

Qualitative Merkmale:<br />

• nur von einem bzw. wenigen Genpaaren beeinflusst<br />

• kaum bzw. nicht von Umwelteffekten beeinflussbar<br />

• alternatives Auftreten<br />

• vererben sich nach den <strong>MENDEL</strong>schen Gesetzen<br />

Quantitative Merkmale:<br />

• von mehreren Genpaaren beeinflusst<br />

• relativ umweltabhängig<br />

• fließende Übergänge<br />

• durch Maß und Zahl erfassbar<br />

Quantitative Merkmale werden von einer Vielzahl von<br />

Genen beeinflusst, die in unterschiedlichster Form sich<br />

wiederum gegenseitig beeinflussen<br />

A 1<br />

B 2<br />

C 3<br />

D 4<br />

5


05.04.2013<br />

Quantitative Merkmale<br />

Beschreibung durch Mittelwert und Streuung<br />

Fließende Übergänge zw.<br />

Maximum und Minimum<br />

Unterschiedlich hoher<br />

Umwelteinfluss ist abhängig<br />

vom züchterischen Stand<br />

Mit zunehmendem<br />

Leistungsniveau steigt der<br />

Anteil der umweltbedingten<br />

Varianz an der Gesamtvarianz.<br />

Beispiel intragenischer Wechselwirkungen<br />

10<br />

8<br />

6<br />

4<br />

2<br />

0<br />

-2<br />

-4<br />

A B AB AB AB AB<br />

Unvollständige<br />

Dominanz<br />

Vollständige<br />

Dominanz<br />

Überdominanz<br />

6


05.04.2013<br />

Grundlagen der <strong>MENDEL</strong>-<strong>Genetik</strong><br />

• Chromosomenstelle = Locus bei und Information an diesem<br />

Locus (Gen, Erbfaktor) wird durch Gameten (haploid)<br />

weitergegeben<br />

• Jede Gamete kann sich mit jeder Gamete bei Befruchtung<br />

kombinieren<br />

• Kombinationsvarianten sind nicht voraussagbar<br />

• Aussage über realistische Kombinationen sind unsicher<br />

Wahrscheinlichkeitsinterpretation ist möglich (Schätzung)<br />

• Wahrscheinlichkeit bei monofaktoriellem Erbgang:<br />

jede Gamete hat Wahrscheinlichkeit von 0,5<br />

Zygote hat Realisierungswahrscheinlichkeit von 0,5 x 0,5 = 0,25<br />

Genfrequenz für A i = p<br />

für a i = q<br />

p + q = 1<br />

p(A i ) q (a i )<br />

p(A i ) p 2 pq<br />

q(a i ) pq q 2<br />

= p 2 + 2pq + q 2<br />

7


05.04.2013<br />

Diploider Genotyp des<br />

Elterntieres (n = 4)<br />

Chromosomen aus der<br />

väterlichen Gamete<br />

Chromosomen aus der<br />

mütterlichen Gamete<br />

Mögliche Gameten des Elterntieres (2 n = 16)<br />

Häufigkeiten der Gametengruppen<br />

1 : 2 4 = 1/16 4 : 2 4 = 4/16 6 : 2 4 = 6/16 4 : 2 4 = 4/16 1 : 2 4 = 1/16<br />

Schwein<br />

n = 19<br />

1 : 2 19 = 0,0002% 19 : 2 19 = 0,004% 92378 : 2 19 = 17,6%<br />

Replikation<br />

1. Besteht aus zwei aufeinanderfolgenden Zellteilungen der nur eine<br />

identische Replikation vorausgeht<br />

2. Stark abgewandelte 1. Teilungsphase Längspaarung der<br />

homologen Chromosomen<br />

3. Bildung von Bivalenten (Tetraden)<br />

4. Interchromosomale Rekombination zufällige Vereilung der<br />

Erbanlagen<br />

5. Kreuzweise Umtausch Crossing over zwischen nicht<br />

homologen Chromosomen<br />

8


05.04.2013<br />

Gengesteuerte Proteinsynthese<br />

9


05.04.2013<br />

Schema des<br />

Verlaufs der<br />

Meiose,<br />

dargestellt an<br />

Paaren homologer<br />

Chromosomen<br />

P = Poloder<br />

Richtung<br />

skörper<br />

Schematische Darstellung der Spermatogenese und Oogenese bei Tieren<br />

10


05.04.2013<br />

A) Zwei Paare homologer<br />

Chromosomen (Autosomen)<br />

B) Ein Paar homologer<br />

Chromosomen (Autosomen)<br />

Maternal<br />

Paternal<br />

Mögliche Kombinationen der nicht homologen<br />

Chromosomen nach der Reduktionsteilung<br />

Crossing over<br />

Neuverteilung des genetischen Materials in der Meiose (A Segregation; B)<br />

a) Homologe Rekombination<br />

A<br />

B<br />

C<br />

D<br />

a<br />

b<br />

c<br />

d<br />

A<br />

B<br />

c<br />

d<br />

a<br />

b<br />

C<br />

D<br />

b) Ungleiches Crossing over<br />

A B A B C D<br />

Stränge liegen nicht<br />

exakt gegenüber –<br />

sind verschoben<br />

A B A B C D<br />

A B A B A B C D<br />

A B C D<br />

11


05.04.2013<br />

A<br />

A<br />

B<br />

B<br />

a<br />

a<br />

A<br />

A<br />

B<br />

b<br />

b<br />

b<br />

a<br />

a<br />

A<br />

A<br />

B<br />

b<br />

B<br />

b<br />

a<br />

a<br />

Crossing over: Bruch-Fusions-Hypothese<br />

B<br />

b<br />

c) Genkonversion<br />

A b C D E F G<br />

x<br />

a B c d e f g<br />

A b C d e F G<br />

a B c d e f g<br />

x<br />

12


05.04.2013<br />

Generation<br />

0 P 1 P 2<br />

1 P 1 F 1 P 2<br />

2 R 1 F 2 R 2<br />

Schachbrettdiagramm<br />

Zygoten, die bei der Paarung von heterozygoten schwarzbunten<br />

Rindern entstehen: Ss x Ss<br />

Spermien von<br />

Ss - Bullen<br />

Eizellen von Ss – Kühen<br />

½ S<br />

½ s<br />

Zygoten<br />

½ S ¼ SS ¼ Ss<br />

½ s ¼ sS ¼ ss<br />

13


05.04.2013<br />

<strong>MENDEL</strong>sche Vererbungsgesetze<br />

1. Uniformitäts- und Reziprozitätsregel<br />

Individuen der F1-Generation homozygoter Eltern sind untereinander<br />

phänotypisch und genotypisch gleich (uniform)<br />

2. Spaltungsregel<br />

werden monohybride F1-Bastarde gekreuzt, so spalten sich die Individuen<br />

derF2-Generation in einem bestimmten Verhältnis auf.<br />

3. Unabhängigkeitsregel<br />

Unterscheiden sich homozygote Individuen in mehr als eine Merkmal, so<br />

werden die einzelnen Merkmalsanlagen unabhängig voneinander<br />

entsprechend der ersten <strong>MENDEL</strong>-Regel vererbt.<br />

„blaue“<br />

Andalusier<br />

Pigmentierte + weiße Andalusier<br />

F1 –Tiere sind genetisch und phänotypisch stets gleich!<br />

14


05.04.2013<br />

G: Gelbfarben (dominant); g: Gelbfarben (rezessiv = schwarz)<br />

X-chromosomal gekoppelte Vererbung<br />

Monohybride Spaltung mit<br />

intermediärem Erbgang bei der<br />

Kreuzung von homozygot weißen<br />

mit homozygot hellroten<br />

Shorthorn-Rindern<br />

(W = weiß; w = rot)<br />

Die intermediäre<br />

Merkmalsausprägung<br />

manifestiert sich inform eines rotweiß<br />

gestichelten Haarkleids.<br />

Diese intermediären Typen<br />

können niemals reingezüchtet<br />

werden. Auch bei einer noch<br />

solange betriebenen Auslese<br />

spalten sie immer wieder auf.<br />

Intermediär: 1 Merkmal<br />

Pigmentierung<br />

15


05.04.2013<br />

Monohybride Spaltung<br />

mit dominantem<br />

Erbgang bei der<br />

Kreuzung von<br />

homozygot schwarzweiß<br />

gescheckten<br />

(schwarzbunten) mit rotweiß<br />

gescheckten<br />

(rotbunten) Rindern<br />

(S = schwarz, s = rot)<br />

Es spiel keine Rolle, ob<br />

ein Merkmal von der<br />

mütterlichen oder<br />

väterlichen Seite stammt.<br />

Reziproke Bastarde sind<br />

einander gleich<br />

(Reziprozitätsregel!)<br />

Ff Ff ff<br />

Ff<br />

I<br />

FF oder Ff<br />

ff<br />

ff<br />

Ff<br />

Ff<br />

ff<br />

II<br />

ff<br />

FF<br />

oder<br />

Ff<br />

III<br />

angewachsene Ohrläppchen<br />

freie Ohrläppchen<br />

Stammbaum der Vererbung eines rezessiven Merkmals<br />

(angewachsene Ohrläppchen)<br />

16


05.04.2013<br />

Ww<br />

ww<br />

ww<br />

Ww<br />

I<br />

Ww<br />

ww<br />

ww<br />

Ww<br />

Ww<br />

ww<br />

II<br />

WW<br />

oder<br />

Ww<br />

ww<br />

III<br />

Witwenspitz<br />

kein Witwenspitz<br />

Stammbaum der Vererbung eines dominanten Merkmals (Witwenspitz)<br />

<strong>MENDEL</strong>sche Vererbungsgesetze<br />

1. Uniformitäts- und Reziprozitätsregel<br />

Individuen der F1-Generation homozygoter Eltern sind untereinander<br />

phänotypisch und genotypisch gleich (uniform)<br />

2. Spaltungsregel<br />

werden monohybride F1-Bastarde gekreuzt, so spalten sich die Individuen<br />

derF2-Generation in einem bestimmten Verhältnis auf.<br />

3. Unabhängigkeitsregel<br />

Unterscheiden sich homozygote Individuen in mehr als eine Merkmal, so<br />

werden die einzelnen Merkmalsanlagen unabhängig voneinander<br />

entsprechend der ersten <strong>MENDEL</strong>-Regel vererbt.<br />

17


05.04.2013<br />

P<br />

F 1<br />

Monohybride Spaltung mit<br />

intermediärem Erbgang bei<br />

der Kreuzung von homozygot<br />

schwarzen mit weißen (nur<br />

ganz wenig pigmentiert)<br />

Andalusier-Hühner<br />

(A = schwarz, a = weiß)<br />

F 2<br />

Spaltungsverhältnis: 1 : 2 : 1<br />

F 3<br />

<strong>MENDEL</strong>sche Vererbungsgesetze<br />

1. Uniformitäts- und Reziprozitätsregel<br />

Individuen der F1-Generation homozygoter Eltern sind untereinander<br />

phänotypisch und genotypisch gleich (uniform)<br />

2. Spaltungsregel<br />

werden monohybride F1-Bastarde gekreuzt, so spalten sich die Individuen<br />

derF2-Generation in einem bestimmten Verhältnis auf.<br />

3. Unabhängigkeitsregel<br />

Unterscheiden sich homozygote Individuen in mehr als einem Merkmal, so<br />

werden die einzelnen Merkmalsanlagen unabhängig voneinander<br />

entsprechend der ersten <strong>MENDEL</strong>-Regel vererbt.<br />

18


05.04.2013<br />

Dihybride Spaltung mit<br />

dominantem Erbgang beider<br />

Merkmalspaare bei Kreuzung<br />

von homozygot einfarbig roten<br />

mit gescheckt schwarzen<br />

Rindern (G= einfarbig; g=<br />

gescheckt; S = schwarz; s = rot)<br />

Prüfung des Genotyps der schwarzbunten F2-Phänotypen aus der Kreuzung von<br />

homozygot schwarzbunten mit rotbunten Rindern durch Kreuzung mit dem<br />

homozygot rezessiven rotbunten Elter- oder Geschwistertyp (Testkreuzung)<br />

(S ..schwarz, s……rot)<br />

19


05.04.2013<br />

Kombinationsquadrat ür die polyfaktorielle<br />

Vererbung<br />

GS Gs gS gs<br />

GS GGSS GGS GgSS GgSs<br />

4 doppelt Heterozygote<br />

Gs GGSs GGss GgSs Ggss<br />

gS GgSS GgSs ggSS ggSs<br />

8 einfach Heterozygote<br />

gs GgSs Ggss ggSs ggss<br />

4 doppelt Homozygote<br />

1 2 1<br />

BB<br />

1<br />

2<br />

1<br />

2 2<br />

4<br />

Bb<br />

2<br />

4<br />

2<br />

1 2<br />

1<br />

bb<br />

1<br />

2 1<br />

1<br />

2<br />

1<br />

AA<br />

Aa<br />

aa<br />

I: Dominanz in beiden Merkmalen: 9:3:3:1<br />

II: Dominanz in einem, intermediär im anderen<br />

2<br />

4<br />

2<br />

Merkmal: 6:3:3:2:1:1<br />

III: Intermediär in beiden Merkmalen:<br />

1:2:1:2:4:2:1:2:1<br />

1<br />

2<br />

1<br />

Spaltungs- und Phänotypenverhältnisse<br />

20


05.04.2013<br />

Anzahl der Gametentypen (F1) = 2 n<br />

n = Anzahl der Gene<br />

Chromosomen /<br />

Genpaare<br />

Kombinationen der F 1 -<br />

Gameten<br />

Anzahl<br />

Genpaare<br />

Beispiel:<br />

10 Genpaare<br />

A1 ; A2<br />

B1 ; B2<br />

2 Gene<br />

C1 ; C2<br />

3 Gene<br />

A1 B1<br />

A1 B2<br />

A2 B1<br />

A2 B2<br />

A1 B1 C1<br />

A1 B2 C1<br />

A1 B1 C2<br />

A1 B2 C2<br />

A2 B1 C1<br />

A2 B1 C2<br />

A2 B2 C1<br />

A2 B2 C2<br />

4<br />

8<br />

1.048.576<br />

Felder im<br />

Kombinationsquadrat<br />

59.049<br />

Genotypen<br />

1.024 F 1 -<br />

Gameten<br />

Berechnung der Genpaare, F 1 -Gameten F 2 – Gameten<br />

und F 2 - Kombinationen<br />

Genpaare F 1 - Gameten F 2 -Genotypen F 2 -<br />

Kombinationen<br />

1 2 3 4<br />

2 4 9 16<br />

3 8 27 64<br />

X . . .<br />

X . . .<br />

n 2 n 3 n 4 n<br />

21


05.04.2013<br />

Dihybride Spaltung mit dominantem<br />

Erbgang des einen und intermediärem<br />

Erbgang des anderen Merkmalspaares<br />

bei Kreuzung von homozygot<br />

ungehörnten, normalohrigen mit<br />

gehörnten, extrem kurzohrigen<br />

(stummelohrigen) Schafen.<br />

Merkmal 1………dominant<br />

Merkmal 2……….intermediär<br />

H….ungehörnt<br />

h….gehörnt<br />

N….normalohrig<br />

n….stummelohrig<br />

Trihybride Spaltung<br />

dominanter Erbgang<br />

W…….weißköpfig<br />

S……schwarz<br />

H…..ungehörnt<br />

w….ganzfarbig<br />

s….rot<br />

h….gehörnt<br />

22


05.04.2013<br />

Abweichende Spaltungsverhältnisse (Phänotypen) bei zweifaktoriellen<br />

Kreuzungen<br />

23


05.04.2013<br />

Nova<br />

Vererbung d<br />

Kammformen bei<br />

Hühner<br />

Geschlechtsabhängige Vererbung<br />

• Bisexuelle Potenz bei jedem Individuum<br />

• Autosome enthalten geschlechtsbestimmende Gene<br />

• Fehlerhafte Teilungsvorgänge in der Meiose<br />

keine Trennung der Heterochromosomen<br />

gestörtes geschlechtliches Gleichgewicht<br />

Intersexe<br />

Übermännchen<br />

Überweibchen<br />

• Genetisches Geschlecht ist irreversibel !<br />

aber phänotypisch reversibel !<br />

• Genetisches Geschlecht führt zur Bildung der primären Gonaden<br />

daraus Bildung der Geschlechtshormon<br />

Unterdrückung der Hormone des anderen Geschlechts<br />

24


05.04.2013<br />

Kennkükenerzeugung:<br />

Vater (ZZ) muss rezessives Gen homozygot<br />

besitzen.<br />

Mutter (ZW) muss dominantes Gen<br />

hemizygot besitzen.<br />

25


05.04.2013<br />

Kennküken<br />

Geschlechtsgebundener Silberfaktor S<br />

Rhodeländer<br />

ss<br />

Helle Sussex<br />

S-<br />

sS<br />

sS<br />

s- s-<br />

silber<br />

männlich<br />

gold<br />

weiblich<br />

G: Gelbfarben (dominant); g: Gelbfarben (rezessiv = schwarz)<br />

X-chromosomal gekoppelte Vererbung<br />

26


05.04.2013<br />

Kreuzung von homozygoten<br />

gescheckt kurzhaarigen mit<br />

ganzfarbig langhaarigen<br />

Kaninchen<br />

(K..gescheckt k…ganzfarbig,<br />

V…kurzhaarig, v…langhaarig)<br />

Durch das Rückkreuzungsergebnis<br />

wird deutlich, dass die beiden<br />

Allelenpaare K/k und V/v zu einer<br />

Kopplungsgruppe gehören und<br />

mit einer Häufigkeit von 13,7%<br />

ausgetauscht werden, wodurch ein<br />

abweichendes dihybrides F 2 –<br />

Spaltungsverhältnis von etwa<br />

11 gescheckt/kurzhaarig<br />

1 gescheckt/langhaarig<br />

1 ganzfarbig/ kurzhaarig<br />

3 ganzfarbig/langhaarig<br />

zustande kommt.<br />

Multiple Allelie<br />

Von einem Gen sind mehr als zwei Allele vorhanden<br />

Bei Kreuzung der verschiedenen Mutanten untereinander kommt keine<br />

Rekombination zum Standardphänotyp vor.<br />

Multiple Allele sind geordnet nach dem Grad der durch sie bewirkten<br />

Merkmalsänderung vom Normaltyp.<br />

Allel 1<br />

Geringe Abänderung<br />

Allel 2<br />

Mittlere Abänderung<br />

Allel 3<br />

Starke Abänderung<br />

dominant<br />

rezessiv<br />

27


05.04.2013<br />

Multiple Allelie<br />

Bedeutung für die Pelztierzucht<br />

Nerz: - 5 Allele bewirken braune Felltönung<br />

- alle Mutanten sind rezessiv gegenüber Standardnerz<br />

- bei Kreuzung der Mutanten untereinander entstehen:<br />

unvollständige Dominanz<br />

intermediäre Verhältnisse<br />

verschiedene<br />

Farbnuancen<br />

Beispiele für Multiple Allelie<br />

Socklotserie des Nerzes (5 multiple Fellfärbungsallele)<br />

Alle Mutanten sind rezessiv gegenüber Standardnerz.<br />

Untereinander unvollständige Dominanz, intermediär<br />

Allelbezeichnung und<br />

Felltyp (Färbungsgrad)<br />

Allelbezeichnung<br />

T Standard (dunkelbraun) dominant über t s , t p , t w , t n<br />

t s Socklotpastell<br />

(mittelbraun)<br />

t p schwedisch Palomoni<br />

(hellbraun)<br />

t w Finnpastellwhite<br />

(hellbeige)<br />

Unvollständig dominant über<br />

t p , t w , t n , rezessiv zu T<br />

intermediär zu t w , t n<br />

rezessiv zu T, t s<br />

intermediär zu t p , t n<br />

Rezessiv zu T, t s<br />

t n Nordisch Buff (fast weiß) intermediär zu t p , t w<br />

rezessiv zu T, t s<br />

Kreuzungstypen<br />

t s t p Palosocklot<br />

t s t p Finnsocklot<br />

t s t n Buffocklot<br />

t p t w Finnpalo<br />

t p t n Buffpalo<br />

t w t n Finnbuff<br />

28


05.04.2013<br />

Multiple Allelie<br />

Durch erbliche Veränderung innerhalb eines Gens entsteht nicht nur eine<br />

neue Genwirkung infolge eines abgeänderten Allels, sondern es entstehen<br />

mehrere neue, unterschiedliche Genwirkungen. Ein Gen kommt in<br />

mehr als zwei Allelzuständen vor. Eine Serie verschiedener Allele am<br />

gleichen Genort beeinflusst dasselbe Merkmal in unterschiedlicher Weise.<br />

Nachweis durch<br />

Kreuzungsexperimente<br />

Alle Allele einer Serie zeigen untereinander monohybride<br />

Spaltung – ist typisch für Allele desselben Gens<br />

Bei Kreuzung der verschiedenen Mutanten untereinander kommt<br />

keine Rekombination zum Standardtyp vor.<br />

Multiple Allelie<br />

Zwischen multiplen Allelen, die nach dem Grad der durch sie<br />

bewirkten Merkmalsänderung vom Normaltyp geordnet worden<br />

sind besteht eine „abfallende“ Dominanzbeziehung<br />

Jedes Allel verhält sich zu den in der Reihe unter ihm stehenden<br />

Allel (vollständig oder partiell) dominant, zu dem über sich<br />

stehenden Allel rezessiv.<br />

rezessives Verhalten<br />

dominantes Verhalten<br />

29


05.04.2013<br />

Genetische Kopplungsanalyse<br />

Aufzeigen des Abstandes zwischen zwei Genorten<br />

Grundlage der Kopplungsanalyse ist der Genaustausch (Crossing over)<br />

und damit der Rekombinationsfrequenz.<br />

Kopplungsanalysen beruhen auf Testkreuzungen von Doppel-, dreifachder<br />

Mehrfachheterozygoten.<br />

Häufigkeit beobachteter<br />

„Crossing over“ zw.<br />

zwei untersuchten<br />

„Loci“<br />

=<br />

Maß für die<br />

Entfernung<br />

zwischen<br />

den „Loci“<br />

Je enger die Kopplung, desto geringer der Anteil an<br />

Neukombinationen Genorte liegen enger zusammen<br />

Kopplungsstärke Austauschwert (AW)<br />

Zahl der Neukombinationen<br />

Gesamtanzahl der Kombinationen<br />

Maßstab in Genkarten, die auf Kopplungsanalyse beruhen ist<br />

„Centi Morgan“ (cM)<br />

1 cM<br />

=<br />

Chance von 1 %, dass in der natürlichen Rekombination während eines Generationswechsels<br />

ein bestimmter Genort von einem anderen getrennt wird.<br />

=<br />

Abstand wischen zwei Loci mit einem Austauschwert von 1%<br />

= map unit (Karteneinheit)<br />

1 cM entspricht 1 Million Basenpaare<br />

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05.04.2013<br />

pr<br />

vg<br />

11,0 cM<br />

Genort für<br />

Augenfarbe<br />

Genort für<br />

Flügelform<br />

Austauschwert nach Kopplung von Doppelheterozygoter<br />

(Drosophila)<br />

Bm ep ru<br />

6,3 2,7<br />

10,5<br />

Austauschwert nach Kreuzung von Dreifachheterozygoten<br />

Kopplung (Linkage)<br />

Zustand in dem von zwei Allelpaaren auf autosomalen Genorten<br />

jeweils zwei Allele, die an verschiedenen Loci sitzen, in den<br />

Gameten mit größerer Häufigkeit als erwartet gemeinsam<br />

vorkommen.<br />

Zwischen den Allelpaaren Aa und Bb besteht Kopplung, wenn A<br />

und B bzw. a und b oder A und b bzw. a und B gehäuft in den<br />

Gameten auftreten.<br />

Maßstab der Kopplung:<br />

Die Stärke der Kopplung wird quantitativ mit der<br />

Rekombinationsrate (r) bestimmt.<br />

Wert 0: sehr enge Kopplung<br />

Wert 0,5: sehr lockere Kopplung<br />

0 < r < 0,5<br />

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05.04.2013<br />

Doppeltausch<br />

Doppel – crossover<br />

Mehrfachtausch<br />

Gesetzmäßigkeit der Kopplungsvorgänge<br />

Freie Kombination<br />

Kopplung<br />

P: AABB x aabb (AB) (AB) x (ab) (ab)<br />

F 1 AaBb (AB) (ab)<br />

Gameten: AB, Ab<br />

aB, ab<br />

F2 A- B- aaB- aabb<br />

9 3 3 1<br />

(AB), (ab)<br />

(AB)(AB) (AB)(ab) (ab)(ab)<br />

1 2 1<br />

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05.04.2013<br />

Gruppierung der Gene in der Nomenkladur für<br />

humane Gene:<br />

• Enzyme und Proteine<br />

• Vererbte klinische Störungen<br />

• Blutgruppen<br />

• Zelloberflächenantigene<br />

• DNA-Segmente<br />

• Virus-assoziierte Marker<br />

• Marker mit noch unbekannter Funktion<br />

• fragile Genbereiche<br />

• mitochrondriale Gene<br />

Milchleistung/<br />

Milcheigenschaften<br />

z. B. CASK, PRL, LGB<br />

Rotfaktor<br />

z. B. MC1R<br />

Wachstum<br />

z. B. MH<br />

Erbdefekte<br />

z. B. CD18, ASS, UMPS, GAA, TG, EPB3,<br />

FECH, MANA, MANB, PYGM, PRNP,<br />

CHS, PRG<br />

Genetische Loci mit signifikantem Einfluss auf phänotypische<br />

Merkmale beim Rind für die gendiagnostische Tests verfügbar sind<br />

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05.04.2013<br />

Wachstum<br />

z.B. MC4R<br />

Fleischqualität/<br />

Stressanfälligkeit<br />

z. B. RYR1, HFABP, FABP4, RN<br />

Futteraufnahme<br />

z.B. MC4R<br />

Erbdefekte<br />

z. B. RYR1, LDLR,<br />

AR<br />

VWF, GULO<br />

Hautfarbe<br />

z. B. KIT, MC1R<br />

Gesundheit<br />

z. B. FUT1<br />

Fruchtbarkeit<br />

z. B. RARG, FSHB, RBP4,<br />

ESR, PRLP<br />

Schlachtkörperzusammensetzung<br />

z.B. MC4R, IGF2<br />

Genetische Loci mit signifikantem Einfluss auf phänotypische Leistungen<br />

beim Schwein für die gendiagnostische Tests verfügbar sind<br />

Beispiel für Lokalisation eines Gens bei<br />

verschiedenen Spezies<br />

ob-Gen<br />

Ort für die Bildung des Hormons Leptin in den Zellen des Fettgewebes<br />

(Adipozyten). Beim Fehlen dieses Gens wird kein Leptin gebildet, es tritt<br />

Fettleibigkeit (ob -Obesitas) auf.<br />

Metabolische Vermittlerfunktion zwischen Fettgewebe und Gehirn<br />

(Beeinflussung des Stoffwechsels (Kohlehydrate) und der Produktion von<br />

Fortpflanzungs- und Wachstumshormonen)<br />

Spezies<br />

Lokalisation<br />

Rind Chromosom 4<br />

Schwein Chromosom 18<br />

Mensch Chromosom 7, Region q 31.3<br />

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