Klassische Genetik 2 Flashcards
Was sind Autosomen, was sind Gonosomen? In wiefern hängen diese mit den Mendelschen Vererbungsregeln zusammen?
Die Chromosomen, die keine Geschlechtschromosomen sind, bezeichnet man als Autosomen, die Geschlechtschromosomen als Gonosomen.
Dominante und rezessive Erbgänge folgen den Mendelschen Regeln, solange das Gen nicht auf den Geschlechtschromosomen liegt.
Wie viele Autosomen und wie viele Gonosomen gibt es beim Menschen? Wie werden Gonosomen unterteilt?
Es gibt 44 Autosomen, bzw. 22 Autosomenpaare und 2 Gonosomen, bzw. 1 Gonosomenpaar.
Bei den Gonosomen unterscheidet man X- und Y-Chromosom.
Welche Erbgänge gibt es neben autosomal dominant und autosomal rezessiven Erbgängen?
Neben den autosomal dominant und autosomal rezessiven Erbgängen, die den Mendelschen Regeln folgen, gibt es noch gonosomale Erbgänge und mitochondriale Erbgänge.
Definiere autosomal-dominante Erkrankungen.
Beim autosomal-dominanten Erbgang sitzt das „kranke“ Allel eines Merkmals auf einem der 44 Autosomen des Individuums.
Heterozygotie reicht hier zum Ausbruch der Erkrankung aus, da das kranke Allel sich durchsetzt.
Meist geht es hierbei um ein Protein oder Enzym, von dem das „normale“ Allel funktionsfähig ist und die defekte Variante ist das kranke Allel. Der Defekt führt zu einem Funktionsverlust, der schon bei Heterozygotie zur Erkrankung führt.
Wenn einer der Eltern heterozygot bezüglich gesund / krank ist, dann besteht für die Nachkommen eine 50% Wahrscheinlichkeit selbst zu erkranken, da sie zu 50% vom Elternteil mit Heterozygotie entweder das gesunde oder das kranke Chromosom bekommen.
Autosomal-dominanter Erbgang: wie viele Kinder sind im Schnitt von einer Erbkrankheit betroffen, wenn der Vater homozygot krank ist? Wie viele Kinder sind betroffen wenn beide Eltern heterozygot krank sind?
Wenn der Vater homozygot krank ist, dann werden alle Kinder krank werden, da alle das entsprechende Allel erhalten (Aa, Aa, Aa, Aa).
Wenn beide Eltern heterozygot krank sind, dann werden im Schnitt 3 von 4 krank werden (AA, Aa, Aa, aa).
Wie könnte man einen autosomal-dominanten Erbgang in einer Stammbaumanalyse erkennen?
In einer Stammbaumanalyse erkennt man den autosomal-dominanten Erbgang daran, dass bei einem erkrankten Kind immer auch einer der Elternteile erkrankt ist, da dominante Erkrankungen sich nicht in Heterozygotie „verstecken“ können.
Außerdem gibt es keine extrem unwahrscheinliche Häufung nur bei einem Geschlecht (beim männlichen).
Definiere autosomal-rezessive Erkrankungen. Erläutere hierbei auch den Begriff “Konduktoren”.
Beim Autosomal-rezessiven Erbgang sitzt das betroffene Gen eines Merkmals auch auf einem der Autosomen. Die Krankheit kommt aber erst zum Ausbruch, wenn ein Individuum homozygot für das kranke Allel ist, bei Heterozygotie kann das gesunde Allel die Funktion des kranken Allels noch ausgleichen.
Meist betrachtet man die Situation, wenn beide Eltern heterozygot sind. Dann wird gemäß der Spaltungsregel bei den Nachkommen ein Genotyp Verhältnis von 1:2:1 bezüglich homozygot gesund : heterozygot : homozygot krank auftreten (AA, Aa, Aa, aa).
Nur die homozygot kranken Individuen sind auch phänotypisch krank. Die heterozygoten sind zwar nicht krank, tragen das kranke Allel aber in sich und können es an ihre Nachkommen weitergeben, man bezeichnet diese Individuen daher als Konduktoren, was Überträger bedeutet.
Wie hoch liegt die Wahrscheinlichkeit, an einer autosomal-rezessiven Erbkrankheit zu erkranken, wenn beide Eltern heterozygot für die Erkrankung sind? Wie hoch liegt die Wahrscheinlichkeit, wenn die Mutter homozygot gesund und der Vater homozygot erkrankt ist?
Die Wahrscheinlichkeit im ersten Fall liegt bei 25%. Im zweiten Fall werden alle Kinder Überträger, aber keiner krank.
Wie erkennt man einen autosomal-rezessiven Erbgang in einer Stammbaumanalyse? Welcher Faktor wirkt sich hierbei deutlich auf die Häufigkeit des Auftretens aus?
Einen autosomal-rezessiven Erbgang erkennt man daran, dass die Krankheit eine Generation überspringen kann, d.h. zwar bei einem Kind auftritt, aber nicht bei den Eltern.
Es müssen bei einem erkrankten Kind beide Eltern mindestens Anlageträger (Konduktoren) sein, die Krankheit ist meistens bei beiden Eltern in vorherigen Generationen bereits aufgetreten.
Außerdem sind meist weniger Individuen phänotypisch erkrankt im Vergleich zum autosomal dominanten Erbgang.
Die Wahrscheinlichkeit wird erhöht, wenn die Eltern blutsverwandt sind, da so ein einziger gemeinsamer Vorfahre reicht, von dem das kranke Allel stammt, statt dass beide Eltern jeweils einen kranken Vorfahren haben müssen.
Definiere gonosomale Erbkrankheiten.
Gonosomale Erbkrankheiten werden durch Gene auf den Geschlechtschromosomen vererbt. Genau genommen geht es hierbei immer nur um das X-Chromosom, denn es sind keine Y-chromosomalen Erkrankungen bekannt.
Während bei autosomalen Erbgängen das Geschlecht der Nachkommen keine Rolle spielt, sind bei gonosomalen Erkrankungen die Geschlechter unterschiedlich stark betroffen.
Definiere X-chromosomal-rezessive Erkrankungen.
Bei X-chromosomal-rezessiven Erkrankungen sind Frauen nur bei Homozygotie erkrankt, bei Heterozygotie nicht, da das gesunde Allel dominant ist.
Männer sind aber immer erkrankt, wenn sie ein „krankes“ X-Chromosom haben, da sie kein zweites X-Chromosom haben, wo sich ein gesundes Allel durchsetzen könnte. Ihr Y-Chromosom hat andere Gene als das X-Chromosom und kann also die Erkrankung nicht ausgleichen.
Frauen sind bei diesem Erbgang daher häufig Konduktoren, erkranken aber selten, da Homozygotie unwahrscheinlicher als Heterozygotie ist. Männer erkranken dafür häufig. In einem Stammbaum erkennt man diesen Erbgang daran, dass meist nur Männer betroffen sind.
Von welcher genetischen Erkrankung ist die britische Königsfamilie betroffen? Gib ein zusätzliches Beispiel für eine Form dieser Erkrankung.
Von der „Bluterkrankheit“, oder Hämophilie, bei der das Blut sehr schlecht gerinnt. Es handelt sich um eine X-chromosomal-rezessive Erkrankungen.
Ein anderes Beispiel für eine X-chromosomal-rezessiv vererbte Erkrankung ist Rot-Grün-Sehschwäche, von der 9% der Männer betroffen sind, aber nur 0,8% der Frauen.
Wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit an einer X-chromosomal-rezessiven Erkrankung zu erkranken, wenn die Mutter Konduktor ist? Wie hoch ist sie, wenn der Vater Konduktor ist?
Wenn die Mutter Konduktor ist, haben männliche Nachkommen ein 50% Risiko, zu erkranken. Die Hälfte der Männer wird krank, die Hälfte der Frauen wird Überträger.
Ein erkrankter Mann kann die Erkrankung nicht an seine Söhne weitergeben, da seine Söhne immer nur sein Y-Chromosom bekommen. Dafür bekommen aber alle Töchter sein krankes X-Chromosom, alle Töchter werden Konduktoren.
Definiere X-chromosomal-dominante Erkrankungen. Wie lässt sich diese in der Stammbaumanalyse erkennen?
Es gibt hierbei keine wirklich eindeutige Häufung bei einem Geschlecht, entsprechend ist der Erbgang dadurch im Stammbaum nur schwer von autosomal-dominanten Erbgängen zu unterscheiden. Frauen sind zwar häufiger betroffen, aber die Häufung ist nicht so eindeutig wie beim X-chromosomal-rezessiven Erbgang.
Bei kranken Männern werden alle Töchter krank, alle Söhne gesund. Bei kranken Frauen wird die Hälfte der Töchter und die Hälfte der Söhne krank, da beide zu 50% das kranke X-Chromosom der Mutter bekommen.
Definiere mitochondriale Erbgangkrankheiten. Erläutere hierbei auch den Begriff “maternale Vererbung”.
Mitochondriale Erbkrankheiten werden nicht über die Chromosomen, sondern über die Mitochondrien vererbt. Hierbei ist entscheidend, dass die Mitochondrien eines Individuums fast vollständig von der Mutter stammen. Das Spermium enthält so gut wie keine Mitochondrien, die Eizelle ist viel größer und hat viel mehr Mitochondrien.
Außerdem können Mitochondrien des Spermiums so gut wie nicht in die Eizelle eindringen. Fast alle Mitochondrien eines Embryos stammen daher aus der Eizelle und damit von der Mutter. Man spricht von maternaler, also mütterlicher Vererbung.
Damit folgen mitochondriale Erbgänge nicht den mendelschen Regeln.
Wie zeigen sich mitochondriale Erbkrankheiten? Nenne die wichtigsten Merkmale.
Die Krankheiten manifestieren sich in Fehlfunktion von Mitochondrien durch geschädigte mitochondriale Gene, wodurch die Mitochondrien nicht ausreichend Energie bereitstellen können. Störungen entstehen vor allem in Zellen, die viel Energie benötigen, z.B. Muskelzellen und Nervenzellen.
Ein weiteres wichtiges Merkmal ist, dass nie alle Mitochondrien der Mutter funktionsgestört sind. Es ist daher vom Zufall abhängig, ob eine Eizelle bei der Meiose viele oder wenige funktionsgestörte Mitochondrien erhält.
Weiterhin ist es vom Zufall abhängig, wie sich die funktionsgestörten Mitochondrien bei der Zellteilung der befruchteten Eizelle (Zygote) verteilen. Sind zufällig besonders viele in Zellen, die später das Nervensystem bilden, sind die Auswirkungen sehr stark, anderswo weniger stark.
Man spricht von unvollständiger Penetranz und variabler Expressivität, also Auftreten und Stärke der Erkrankung. Manche Individuen sind sehr stark betroffen, andere kaum oder gar nicht.
Wie erkennt man mitochondriale Erbkrankheiten in Stammbaumanalysen?
Im Stammbaum erkennt man mitochondriale Erbgänge daran, dass immer die Mutter betroffen ist, und meist alle Kinder mehr oder weniger stark betroffen.
Kranke Väter geben die Erkrankung nicht weiter.
In der klinischen Praxis ist es aber meist schwieriger, da Geschwister und Mutter eines kranken Kindes wegen der unvollständigen Penetranz (Auftreten) und Expressivität (Schwere) so gut wie keine Symptome haben können.
Definiere Penetranz.
Die Penetranz sagt aus, wie wahrscheinlich eine genotypische Erkrankung sich auch tatsächlich phänotypisch ausbildet. Bei einer Penetranz von 0,8 werden z.B. nur 80 % der eigentlich genotypisch Kranken auch phänotypisch krank. Wenn dazu nichts in der Aufgabe steht, ist immer von „vollständiger Penetranz“ auszugehen, also dass es immer zur Manifestation der Erkrankung bei entsprechendem Genotyp kommt.
Definiere Expressivität.
Die Expressivität sagt aus, wie stark sich eine Erkrankung beim Betroffenen zeigt. Wenn sich die Stärke der Ausprägung bei verschiedenen Betroffenen unterscheidet, spricht man von „variabler Expressivität“.
Wie lassen sich Erythrozyten einteilen? Worauf basiert diese Einteilung?
Erythrozyten (rote Blutkörperchen) tragen Merkmale auf der Oberfläche, die vom Immunsystem erkannt werden können.
Die wichtigste Einteilung dieser Merkmale ist die Einteilung in A und B im AB0-System. Blutgruppe A und B haben unterschiedliche zusätzliche „Zuckerreste“ auf ihren Oberflächen, bei Blutgruppe A können wir ihn „Zuckerrest A“ nennen, bei Blutgruppe B „Zuckerrest B“. Blutgruppe 0 hat keinen zusätzlichen Zuckerrest.
Wie reagiert der Körper auf die Blutgruppenmerkmale? Was sind in diesem Zusammenhang Antigene?
Der Körper bildet immer Antikörper gegen die Merkmale, die er selbst nicht hat.
Jemand mit Blutgruppe A bildet daher Antikörper gegen Zuckerrest B, jemand mit Blutgruppe B bildet Antikörper gegen Zuckerrest A, jemand mit Blutgruppe 0 bildet Antikörper gegen beide Zuckerreste. Jemand mit Blutgruppe AB bildet keine Antikörper gegen die Zuckerreste, da er selbst beide hat.
Gegen Blutgruppe 0 gibt es keine Antikörper, da hier ja kein Zucker vorhanden ist.
Strukturen, an die die Antikörper ansetzen (hier die Zuckerreste) werden auch allgemein „Antigene“ genannt
Welche Blutgruppe, kann von welcher Blutgruppe Erythrozyten gespendet bekommen? (Nicht auswendig lernen, sondern herleiten!)
A hat Antikörper gegen B, er kann daher nur Blut von A oder 0 empfangen, aber nicht von B oder AB, da sonst seine Antikörper die fremden Erythrozyten sofort zerstören würden.
B hat Antikörper gegen A, kann daher nur von B und 0 Erythrozyten bekommen, nicht von A oder AB.
AB hat keine Antikörper, kann daher von allen Erythrozyten bekommen.
0 hat Antikörper gegen A und B, kann daher nur von 0 Erythrozyten bekommen, nicht von A, B oder AB.
Da niemand Antikörper gegen 0 haben kann (bei 0 fehlt ja der Zuckerrest, man kann nur Antikörper gegen Merkmale haben, nicht gegen fehlende Merkmale), können alle Blutgruppen Erythrozyten von 0 empfangen, 0 ist daher Universalspender, kann aber selbst nur von der eigenen Blutgruppe empfangen.
AB dagegen ist Universalempfänger, kann aber nur an AB spenden.
Welche Blutgruppe kann welcher Blutgruppe Plasma spenden?
Im Vergleich zur Erythrozytenspende ist es genau andersherum bei Betrachtung von Plasmaspende. Im Plasma sind die Antikörper enthalten.
0 hat in seinem Plasma Antikörper gegen A und B, kann daher sein Plasma nur an Blutgruppe 0 spenden, da sonst die Antikörper in seinem Plasma im Empfänger die Erythrozyten angreifen würden. 0 kann aber von allen das Plasma empfangen, da die im Plasma enthaltenen Antikörper gegen A oder B der Blutgruppe 0 nichts ausmachen.
AB dagegen hat keine Antikörper im Plasma und kann sein Plasma daher an alle anderen spenden, aber nur von Blutgruppe AB Plasma bekommen.
Wie werden Blutgruppen vererbt? Welchen Genotyp kann jemand mit der Blutgruppe A, B, 0 und AB haben?
Die Allele für die Blutgruppen A und B sind gegenüber dem Allel für Blutgruppe 0 dominant, A und B verhalten sich zueinander aber gleichwertig, d.h. kodominant. Es gibt hier also nicht mehr zwei Allele, wie bei bisherigen Betrachtungen, sondern drei: A, B und 0. Dies bezeichnet man allgemein als multiple Allelie.
Jemand mit der Blutgruppe A kann den Genotyp A0 oder AA haben. Jemand mit der Blutgruppe B kann den Genotyp B0 oder BB haben. Jemand mit der Blutgruppe 0 hat aber immer den Genotyp 00 und jemand mit Blutgruppe AB hat immer den Genotyp AB.
