MONOHYBRIDKREUZE: WORAUS SIE BESTEHEN UND BEISPIELE - BIOLOGIE - 2025

Ein Monohybridkreuz bezieht sich in der Genetik auf die Kreuzung zweier Individuen, die sich in einem einzelnen Charakter oder Merkmal unterscheiden. Genauer gesagt besitzen Individuen zwei Variationen oder "Allele" des zu untersuchenden Merkmals.

Die Gesetze, die die Proportionen dieses Kreuzes vorhersagen, wurden vom österreichischen Naturforscher und Mönch Gregor Mendel, auch bekannt als Vater der Genetik, ausgesprochen.

Quelle: Von Alejandro Porto über Wikimedia Commons

Die Ergebnisse der ersten Generation eines Monohybridkreuzes liefern die notwendigen Informationen, um auf den Genotyp der Elternorganismen schließen zu können.

Historische Perspektive

Die Vererbungsregeln wurden von Gregor Mendel dank seiner bekannten Experimente mit der Erbse (Pisum sativum) als Modellorganismus festgelegt. Mendel führte seine Experimente zwischen 1858 und 1866 durch, die jedoch Jahre später wiederentdeckt wurden.

Vor Mendel

Vor Mendel dachten Wissenschaftler der damaligen Zeit, dass sich die Partikel (jetzt wissen wir, dass sie Gene sind) der Vererbung wie Flüssigkeiten verhalten und daher die Eigenschaft haben, sich zu vermischen. Wenn wir zum Beispiel ein Glas Rotwein nehmen und es mit Weißwein mischen, erhalten wir Roséwein.

Wenn wir jedoch die Elternfarben (Rot und Weiß) wiederherstellen wollten, konnten wir dies nicht. Eine der wesentlichen Konsequenzen dieses Modells ist der Variationsverlust.

Nach Mendel

Diese falsche Auffassung von Vererbung wurde nach der Entdeckung von Mendels Werken, die in zwei oder drei Gesetze unterteilt waren, verworfen. Das erste Gesetz oder Gesetz der Segregation basiert auf Monohybridkreuzen.

In den Experimenten mit Erbsen fertigte Mendel eine Reihe von Monohybridkreuzen an, wobei sieben verschiedene Merkmale berücksichtigt wurden: Farbe der Samen, Textur der Schote, Größe des Stiels, Position der Blüten ua

Die in diesen Kreuzen erhaltenen Anteile veranlassten Mendel, die folgende Hypothese vorzuschlagen: In Organismen gibt es einige „Faktoren“ (jetzt Gene), die das Auftreten bestimmter Merkmale steuern. Der Körper ist in der Lage, dieses Element diskret von Generation zu Generation zu übertragen.

Beispiele

In den folgenden Beispielen verwenden wir die typische Nomenklatur der Genetik, bei der die dominanten Allele durch Großbuchstaben und die rezessiven durch Kleinbuchstaben dargestellt werden.

Ein Allel ist eine alternative Variante eines Gens. Diese befinden sich an festen Positionen auf den Chromosomen, die als Loci bezeichnet werden.

Somit ist ein Organismus mit zwei Allelen, die durch Großbuchstaben dargestellt werden, eine homozygote Dominante (zum Beispiel AA), während zwei kleine Buchstaben das homozygote Rezessiv bezeichnen. Im Gegensatz dazu wird die Heterozygote durch den Großbuchstaben dargestellt, gefolgt von Kleinbuchstaben: Aa.

Bei Heterozygoten entspricht das Merkmal, das wir sehen können (der Phänotyp), dem dominanten Gen. Es gibt jedoch bestimmte Phänomene, die dieser Regel nicht folgen, die als Kodominanz und unvollständige Dominanz bekannt sind.

Pflanzen mit weißen und lila Blüten: erste Filialgeneration

Ein Monohybridkreuz beginnt mit der Reproduktion zwischen Individuen, die sich in einem Merkmal unterscheiden. Wenn es sich um Gemüse handelt, kann es durch Selbstbefruchtung auftreten.

Mit anderen Worten, die Kreuzung betrifft Organismen, die zwei alternative Formen eines Merkmals besitzen (z. B. rot gegen weiß, groß gegen klein). Den an der ersten Überfahrt teilnehmenden Personen wird der Name "Eltern" zugewiesen.

Für unser hypothetisches Beispiel werden wir zwei Pflanzen verwenden, die sich in der Farbe der Blütenblätter unterscheiden. Der PP-Genotyp (homozygot dominant) übersetzt sich in einen violetten Phänotyp, während der pp (homozygot rezessiv) den Phänotyp der weißen Blume darstellt.

Der Elternteil mit dem PP-Genotyp produziert P-Gameten. In ähnlicher Weise produzieren die Gameten des pp-Individuums p-Gameten.

Die Kreuzung selbst beinhaltet die Vereinigung dieser beiden Gameten, deren einzige Möglichkeit der Nachkommenschaft der Pp-Genotyp sein wird. Daher ist der Phänotyp der Nachkommen lila Blüten.

Der Nachwuchs des ersten Kreuzes ist als erste Filialgeneration bekannt. In diesem Fall besteht die erste Filialgeneration ausschließlich aus heterozygoten Organismen mit violetten Blüten.

Im Allgemeinen werden die Ergebnisse grafisch unter Verwendung eines speziellen Diagramms ausgedrückt, das als Punnett-Quadrat bezeichnet wird und bei dem jede mögliche Kombination von Allelen beobachtet wird.

Pflanzen mit weißen und lila Blüten: Filial der zweiten Generation

Die Nachkommen produzieren zwei Arten von Gameten: P und p. Daher kann die Zygote gemäß den folgenden Ereignissen gebildet werden: Dass ein P-Sperma auf ein P-Ei trifft. Die Zygote wird homozygot PP-dominant sein und der Phänotyp wird lila Blüten sein.

Ein anderes mögliches Szenario ist, dass ein P-Sperma auf ein P-Ei trifft. Das Ergebnis dieser Kreuzung wäre das gleiche, wenn ein p-Sperma auf eine P-Eizelle trifft. In beiden Fällen ist der resultierende Genotyp ein Pp-Heterozygot mit einem violetten Blütenphänotyp.

Schließlich ist es möglich, dass Sperma p auf eine Eizelle p trifft. Die letztere Möglichkeit beinhaltet eine homozygote rezessive pp-Zygote und zeigt einen Phänotyp mit weißen Blüten.

Dies bedeutet, dass in einer Kreuzung zwischen zwei heterozygoten Blüten drei der vier beschriebenen möglichen Ereignisse mindestens eine Kopie des dominanten Allels enthalten. Daher besteht bei jeder Befruchtung eine Wahrscheinlichkeit von 3 zu 4, dass die Nachkommen das P-Allel erwerben. Und da es dominant ist, sind die Blüten lila.

Im Gegensatz dazu besteht bei Befruchtungsprozessen eine 1: 4-Chance, dass die Zygote die beiden p-Allele erbt, die weiße Blüten produzieren.

Nutzen in der Genetik

Monohybridkreuze werden häufig verwendet, um Dominanzbeziehungen zwischen zwei Allelen eines interessierenden Gens herzustellen.

Wenn ein Biologe beispielsweise die Dominanzbeziehung zwischen den beiden Allelen untersuchen möchte, die für schwarzes oder weißes Fell in einer Kaninchenherde kodieren, verwendet er wahrscheinlich das Monohybridkreuz als Werkzeug.

Die Methodik umfasst die Kreuzung zwischen den Eltern, wobei jedes Individuum für jedes untersuchte Merkmal homozygot ist - zum Beispiel ein AA-Kaninchen und ein anderes aa.

Wenn die in dieser Kreuzung erhaltenen Nachkommen homogen sind und nur einen Charakter ausdrücken, wird geschlossen, dass dieses Merkmal das dominierende ist. Wenn die Kreuzung fortgesetzt wird, erscheinen die Individuen der zweiten Filialgeneration im Verhältnis 3: 1, dh 3 Individuen, die das dominante vs. 1 mit dem rezessiven Merkmal.

Dieses phänotypische Verhältnis von 3: 1 ist zu Ehren seines Entdeckers als "Mendelian" bekannt.

Verweise

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