Du stehst kurz vor dem Abitur in Biologie und weißt kaum, wo du anfangen sollst zu lernen?
Dann kommt die Lernhilfe in Form dieses Artikels wie gerufen! Nachfolgend findest du eine Übersicht über das Wichtigste, was du zur Genetik – einem großen und wichtigen Teilbereich der Biologie – wissen solltest.
Die Genetik liefert die Antworten darauf, warum du aussiehst wie du aussiehst, warum sich Zwillinge in der Regel so ähnlich sehen, welche Krankheiten häufig weitervererbt werden und wie Vaterschaftstest oder die Hundezucht funktioniert. Wieso, weshalb, warum und was es noch alles Spannendes zu wissen gibt, erfährst du im folgenden Artikel!
Definition der Genetik
Was genau ist also überhaupt diese Genetik und wieso nimmt sie im Bio Abitur einen so großen Stellenwert ein?
Der recht junge Bereich der Genetik befasst sich mit der Vererbung von Eigenschaften an nachfolgende Generationen eines Lebewesens. Zwei wesentliche Faktoren bei der Vererbungslehre sind die Zusammensetzung des genetischen Materials sowie die Merkmalsausprägung bei den Nachfahren.
Es handelt sich dabei um eine recht junge Wissenschaft, die erst im 18. und 19. Jahrhundert ihre Anfänge nahm. Als Begründer dieser Wissenschaft gilt der Augustinermönch Gregor Mendel (1822 – 1884). Mendels Kreuzungsexperimente mit Erbsen haben im 19. Jahrhundert dazu geführt, dass er in den statistischen Auswertungen gewisse Zusammenhänge und Wirkungsmechanismen erkannte. Er brachte durch seine Arbeit die nach ihm benannten Mendelschen Regeln zur Vererbung hervor.
Die erste Mendelsche Regel ist die Uniformitätsregel: Wenn zwei Individuen gleicher Art miteinander gekreuzt werden, die eine unterschiedliche Ausprägung eines Merkmals aufweisen, so ist die erste Tochtergeneration (F1) in diesem Merkmal gleich ausgeprägt.
Die zweite Mendelsche Regel wird Spaltungsregel genannt: Werden zwei Individuen der ersten Tochtergeneration miteinander gekreuzt, treten in der F2-Generation Merkmalsausprägungen der F1- wie der Elterngeneration in einem gewissen Verhältnis auf.
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Die dritte Mendelsche Regel lautet Unabhängigkeitsregel: Wenn reinerbige Individuen, die sich in mehreren Merkmalen miteinander unterscheiden, miteinander gekreuzt werden, werden die Erbanlagen unabhängig voneinander kombiniert und weitergegeben.
Diese Regeln bildeten die Grundlage für weitere Forschung und sind sowohl für die Tier- und Pflanzenzucht als auch die Untersuchung von Erbvorgänge beim Menschen und der Erforschung von Erbkrankheiten relevant.
Seither konnten Genetiker Erklärungen dafür finden, wie und welche Eigenschaften bei Menschen, Pflanzen und Tieren vererbt werden können. Die Wissenschaft hat dabei bereits Erstaunliches hervorgebracht und beeindruckende Erkenntnisse zu Erbkrankheiten, Stammbaumforschung und Gentechnik geliefert – auch wenn in der Erbwissenschaft natürlich lange noch nicht alles zu Ende erforscht ist.
Wichtige Grundbegriffe und Konzepte der Genetik
In der Genetik gibt es gewisse Begrifflichkeiten und Konzepte, die immer wieder auftauchen und die du verstehen und im Kopf haben solltest. Die untenstehenden grundlegenden Erklärungen und Definitionen sollen dir das Lernen erleichtern – vielleicht schreibst du sie dir auf Karteikarten ab und wiederholst den Inhalt mehrmals täglich?
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DNA
DNA ist die Abkürzung für Desoxyribonucleinacid. Der deutsche Begriff dafür lautet Desoxyribonukleinsäure, daher wäre die korrekte Abkürzung auf Deutsch auch DNS. DNA und DNS betiteln also dasselbe, wir verwenden nachfolgend aber den gängigen Titel DNA. Diese ist der zentrale Träger von Erbinformationen. In der DNA eines Lebewesens befinden sich alle erblich bedingten Informationen zu seinem Aufbau, seinem Aussehen und seiner Entwicklung.
Die DNA besteht aus sogenannten Nukleotiden, wobei jeder Nukleotid aus einem Phospatrest, Desoxyribose und einer der vier organischen Basen Adenin, Guanin, Cytosin oder Thymin besteht. Mehrere Nukleotide gemeinsam bilden einen Polynukleotidstrang, also eine Kette. Zwei gegenläufig parallele Ketten bilden gemeinsam die DNA und sind durch Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Basen verbunden. Durch die schraubige Windung der DNA spricht man von einer schraubig gewundenen Doppelhelix.
Gen
Ein Gen, von dem häufig die Rede ist, ist im Prinzip eine Einheit von Geninformation, welche über eine Merkmalsausprägung bestimmt. Es handelt sich also um einen Abschnitt der DNA. Die Basenfolge dieses Abschnitts codiert den Aufbau eines Enzymproteins, welches die Merkmalsausprägung beeinflusst.
Allel
Ein Allel bestimmt darüber, auf welche Weise das Merkmal, das vom Gen festgelegt ist, sich ausprägt. Man spricht bei Allelen also auch von Varianten eines Gens. Ein Gen eines Menschen hat zum Beispiel zwei Allele. Man unterscheidet zwischen dominanten und rezessiven Allelen – das dominante Allel setzt sich dabei stets gegen ein rezessives Allel durch. Zur Ausprägung des Merkmals des rezessiven Allels kommt es entsprechend nur dann, wenn das Lebewesen von einem Gen zwei rezessive Allele hat.
Heterozygot und homozygot
Heterozygot (mischerbig) bedeutet, dass ein Organismus von einem Gen ein dominantes und ein rezessives Allel besitzt. Entsprechend heißt homozygot (reinerbig), dass von einem Gen entweder zwei dominante oder zwei rezessive Allele vorliegen.
Ein dominant/rezessiver Erbgang liegt dann vor, wenn Allele sowohl in dominanter als auch in rezessiver Variante vorhanden sind. Ein intermediärer Erbgang ist der Begriff für den Vorgang, wenn kein Allel dominant ist. Dann ist es möglich, dass es zu einer Mischung beider Allele bzw. Ausprägungen kommt.
Phänotyp
Der Phänotyp bezeichnet die äußerliche Ausprägung von einem Merkmal im Erscheinungsbild des Lebewesens
Genotyp
Genotyp ist der Begriff für die Kombination der Allele, die zum Phänotyp, also dem äußeren Erscheinungsbild, führt. Es handelt sich um die Gesamtheit der Gene eines Organismus.
RNA
Im Zusammenhang der DNA fällt oftmals auch der Begriff der RNA. Dabei handelt es sich um die Transportform der Erbinformation (DNA). Diese Erbinformation wird ein beweglicher RNA-Strang synthetisiert. Dieser ähnelt dem Aufbau der DNA, es liegen jedoch einige bedeutende Unterschiede vor.
Mutation
Bei einer Genmutation wird plötzlich und dauerhaft das Erbgut eines Individuums verändert. Diese kann, je nachdem wo sie auftritt, an Tochterzellen oder gar an Nachkommen weitergegeben werden. Mutationen können natürlich auftreten oder äußerlich angestrebt werden und bilden die Grundlage für Evolution.
Genregulation
Teilweise können Gene dem Bedarf entsprechend reguliert werden. Schließlich enthält jede einzelne Körperzelle alle Geninformationen des Organismus. Nicht alle Informationen sind aber für die Funktion der jeweiligen Zelle relevant. Deshalb kann sie bestimmte Informationen, die sie nicht braucht, im Rahmen der Genregulation einfach abschalten. Es wird also zwischen regulierten Genen und konstitutiven Genen unterschieden – letztere bezeichnet diejenigen, die immer aktiv sind und nicht reguliert werden.
Weitere Begrifflichkeiten und Prozesse, die du für dein Biologie Abitur im Bereich Genetik kennen solltest, sind Mitose und Meiose, Proteinbiosynthese, Transkription und Translation.
Weitere Teilgebiete der Genetik
Die von Mendel entdeckten Regeln der Vererbung sind der klassischen Genetik zugeordnet. Diese untersucht die Kombinationen, in denen Gene an nachkommende Generationen weitergegeben werden können und welchen Einfluss sie auf die Ausprägung gewisser phänotypischer Merkmale haben. In der klassischen Zytogenetik werden darüber hinaus Anzahl, Struktur und Gestalt der Chromosomen unter dem Lichtmikroskop analysiert.
Der heute wichtigste Bereich der Erbschaftslehre ist allerdings die Molekulargenetik, die es seit den 1940er Jahren gibt. Hier wird die Vererbung auf molekularer Ebene untersucht. Die Molekulargenetik bildet die Grundlage für die Gentechnik, bei der es sich quasi um eine technische Anwendung der molekularen Genetik handelt.
Die Populationsgenetik ist der Teilbereich der Genetik, der sich mit genetischen Prozessen und Strukturen auf Populationsebene beschäftigt. Dazu zählen qualitative wie quantitative Veränderungen in einem Genpool. Die Epigenetik untersucht die Vererbung von Eigenschaften, die auf vererbbare Änderungen in der Genregulation zurückzuführen sind.
Eine weitere Teildisziplin ist die Entwicklungsgenetik. Bei dieser geht es um die Prozessen und Mechanismen, die zu Zelldifferenzierung und anderen Entwicklungsprozessen führen. In der Verhaltensgenetik wird hingegen erforscht, inwiefern sich das Verhalten von Mensch und Tier auf die Vererbung auswirkt.
Oberbegriff für alles, was über Forschungslabore und Hörsäle hinaus relevant und interessant ist, bezeichnet man als angewandte Genetik – also alle Bereiche, in denen Forschungserkenntnisse der Erbwissenschaft in die Praxis einfließen. Dazu zählen Züchtung von Pflanzen und Tieren und vor allem die Gentechnik, bei der Geninformationen von individuellen Organismen bewusst verändert werden sollen. Ergebnis dieser Prozesse sind neue, genetisch veränderte, Tiere oder Pflanzen. Inwieweit Gentechnik auch am Menschen angewandt werden sollte, wird bis heute auf ethischer Ebene lebhaft diskutiert.
So bereitest du dich auf dein Abitur in Genetik am besten vor
Genetik ist immer noch nicht dein Lieblingsfach? Vielleicht hast du einfach noch nicht die passende Lernmethode für dich gefunden. Immerhin handelt es sich um ein ziemlich umfassendes und erst einmal erschlagendes Feld. Sobald du aber vertrauter mit den Begrifflichkeiten und Grundkonzepten wirst, umso mehr kannst du die Relevanz dieser Disziplin für heutige Wissenschaft begreifen und umso spannender wirst du dieses Feld finden.
Vielleicht bist du jemand, der eine Kombination aus visuellen und auditiven Inhalten zum Lernen und Erinnern braucht. Dann probiere es doch mal mit YouTube-Videos. Auf der Videoplattform findest du eine Vielzahl an gut gemachter Lernvideos, die die Inhalte des Fachs anschaulich darstellen und rüberbringen.
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Auch für alle Bereiche der Biologie findest du hier Lehrkräfte – also neben Genetik beispielsweise auch für die Teildisziplinen Ökologie oder Neurobiologie. Die erste Probestunde ist in der Regel kostenfrei, du gehst also noch kein Risiko ein, indem du der privaten Nachhilfe einfach mal eine Chance gibst.
So kommst du sicherlich gut durch die Genetik Aufgaben in deinem Biologie Abi!
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