Mendelsche Regeln – Hintergrund, Definition und Anwendung

Erfahre, wie Johann Gregor Mendel durch Kreuzungsversuche mit Erbsen die Grundregeln der Vererbung entdeckte. Was sind homozygote und heterozygote Merkmale? Dies und vieles mehr findest du im folgenden Text!

Inhaltsverzeichnis zum Thema Mendelsche Regeln

Mendelsche Regeln im Überblick

  • Johann Gregor Mendel war ein Priester, der Kreuzungsversuche mit Erbsen durchführte und untersuchte, wie bestimmte Merkmale vererbt werden.
  • Er untersuchte unter anderem die Vererbung der Blütenfarbe, der Samenfarbe und der Samenform von Erbsen.
  • Die Ergebnisse seiner Versuche werden in drei Vererbungsregeln zusammengefasst, den sogenannten mendelschen Regeln.

  • Die erste mendelsche Regel wird als Uniformitätsregel bezeichnet, die zweite mendelsche Regel als Spaltungsregel und die dritte mendelsche Regel als Unabhängigkeits- und Neukombinationsregel.

  • Die mendelschen Regeln lassen sich anhand von Kreuzungsschemata darstellen.

Mendelsche Regeln: Lernvideo

Mendelsche Regeln – Grundbegriffe

Bei der Vererbung von Merkmalen gelten bestimmte Regeln. Der Priester Johann Gregor Mendel hat sich mit Genetik befasst und bereits im 19. Jahrhundert Gesetzmäßigkeiten der Vererbung erkannt. Er führte Kreuzungsexperimente mit Erbsen durch und betrachtete dabei verschiedene Merkmale wie Blütenfarbe, Samenfarbe und Samenform. Die Ergebnisse seiner Versuche sind in den drei mendelschen Regeln zusammengefasst. Bevor wir uns diese Regeln etwas näher anschauen, befassen wir uns mit einigen Grundbegriffen der Biologie, die für das Verständnis wichtig sind. Die Bedeutung der Begriffe Gameten, Genotyp, Gen, Allel und Phänotyp solltest du bereits kennen.

Begriff Definition
Kreuzung geschlechtliche Fortpflanzung zwischen zwei genetisch verschiedenen Arten, Sorten oder Rassen von Pflanzen oder Tieren
Merkmalsform, Merkmalszustand Ausprägung eines Merkmals
zum Beispiel: Merkmal: Blütenfarbe, Merkmalsform: weiß, lila
Homozygotie Beide Allele eines Gens liegen in der gleichen Variante vor.
Das Individuum ist in Bezug auf das Merkmal homozygot (reinerbig).
Heterozygotie Beide Allele eines Gens liegen in unterschiedlichen Varianten vor.
Das Individuum ist in Bezug auf das Merkmal heterozygot (mischerbig).
dominant-rezessiver Erbgang Ein Allel ist dominant gegenüber dem anderen Allel, das Merkmal des dominanten Gens tritt im Phänotyp auf.
kodominanter Erbgang Die Merkmale beider Allele werden ausgebildet.
intermediäre Vererbung Wenn verschiedene Allele vorliegen, wird im Phänotyp eine Mischform beider Merkmale ausgebildet.

Mendelsche Regeln einfach erklärt

Mendel führte Kreuzungsversuche mit Erbsen durch und betrachtete dabei unter anderem das Merkmal der Blütenfarbe oder die Form und Farbe der Samen. Die Kreuzungsversuche wurden in einem Kreuzungsschema dargestellt. Ein Synonym dafür ist das Erbschema. Ein Erbschema zu erstellen, hilft dabei, die Wahrscheinlichkeit der Vererbung eines Merkmals abzuschätzen. Bei der Darstellung von Kreuzungsschemata gibt es zur Vereinfachung Buchstabensymbole. Die Bedeutung dieser Symbole ist in der Tabelle aufgeführt.

Symbol Definition
P Elterngeneration, Parentalgeneration
F1 1. Tochtergeneration, Filialgeneration
F2 2. Tochtergeneration
großer Buchstabe dominantes, merkmalsbestimmendes Allel
kleiner Buchstabe rezessives, merkmalsunterlegenes Allel

Im Folgenden werden die Regeln genannt und anhand von Abbildungen erklärt.

1. mendelsche Regel – Uniformitätsregel

Kreuzt man zwei reinerbige (homozygote) Eltern (P), die sich in einem Merkmal unterscheiden, sind alle Nachkommen (F1) untereinander gleich (uniform).

In der Abbildung ist das Kreuzungsschema der 1. mendelschen Regel dargestellt.

Kreuzungsschema Mendelsche Regeln

Betrachtet wird das Merkmal der Blütenfarbe. Ein Elternteil ist homozygot rot (AA), das andere ist homozygot weiß (aa). Alle Individuen der F1-Generation weisen den Genotyp Aa auf. Bei einer dominant-rezessiven Vererbung haben demnach alle Nachkommen rote Blüten, da das Allel für rote Blütenfarbe dominant ist.

2. mendelsche Regel – Spaltungsregel

Kreuzt man die Individuen der F1-Generation untereinander, erhält man in der F2-Generation eine Aufspaltung der Merkmale in festen Zahlenverhältnissen. Bei dominant-rezessiven Erbgängen spalten sich die Merkmale im Verhältnis 3 : 1 auf, bei intermediären Erbgängen im Verhältnis 1 : 2 : 1.

Spaltungsregel Biologie

Die Elterngeneration ist in Bezug auf das Merkmal Blütenfarbe heterozygot (Aa). Beide Elternteile bilden sowohl Keimzellen, die das Allel A enthalten, als auch Keimzellen mit dem Allel a. In der F1-Generation ergeben sich folgende Kombinationsmöglichkeiten im Genotyp:

  • Einmal AA
  • Zweimal Aa
  • Einmal aa

Bei einer dominant-rezessiven Vererbung werden drei von vier Nachkommen eine rote Blütenfarbe aufweisen und ein von vier Nachkommen eine weiße Blütenfarbe.

3. mendelsche Regel – Unabhängigkeits- und Neukombinationsregel

Kreuzt man homozygote Individuen (P), die sich in mehreren Merkmalen unterscheiden, wird jedes Merkmal unabhängig von den anderen vererbt und es entstehen neue Kombinationen.

3. Mendelsche Regel

Bei der 3. mendelschen Regel werden mehrere Merkmale gleichzeitig betrachtet. In unserem Beispiel schauen wir uns die Farbe der Samen und die Form der Samen an. In der Elterngeneration werden Erbsen mit gelben, glatten Samen (GG AA) mit Erbsen mit grünen, runzligen Samen (gg aa) gekreuzt. Beide Elternpflanzen sind in den jeweiligen Merkmalen homozygot. Die Keimzellen der Eltern, die auch als Geschlechtszellen bezeichnet werden, enthalten die Kombinationen GA oder ga

Die Allele für gelb (G) und glatt (A) sind dominant, die Allele für grün (g) und runzlig (a) sind rezessiv.

Die Nachkommen der F1-Generation sind nach der 1. mendelschen Regel alle gleich/uniform. Ihr Genotyp lautet GgAa, ihr äußeres Erscheinungsbild ist gelb und glatt. In der F1-Generation gibt es jedoch deutlich mehr Kombinationen zur Bildung von Geschlechtszellen: GA, Ga, gA, ga.

Diese Varianten der Geschlechtszellen können nun in ein sogenanntes Kombinationsquadrat eingetragen werden. Senkrecht stehen die Varianten des einen Elternteils und waagerecht die des anderen. In die Kästchen wird nun eingetragen, welcher Genotyp sich aus der Kombination der jeweiligen Geschlechtszellen ergibt. Zum Üben kannst du dir das Kombinationsquadrat aufzeichnen und die Genotypen eintragen. Weiter unten im Text findest du die Auflösung.

Beim Ausfüllen des Kombinationsquadrats wird erkennbar, dass neun verschiedene Genotypen und vier verschiedene Phänotypen auftreten. 

Geschlechtszellen GA Ga gA ga
GA GGAA GGAa GgAA GgAa
Ga GGAa GGaa GgAa Ggaa
gA GgAA GgAa ggAA ggAa
ga GgAa Ggaa ggAa ggaa

Die Phänotypen spalten sich in folgendem Zahlenverhältnis auf.

Phänotyp gelb/glatt gelb/runzelig grün/glatt grün/runzelig
Genotyp GGAA
GgAa
GGAa
GgAA
GGaa
Ggaa
ggAa
ggAA
ggaa
Verhältnis 9 3 3 1

Laut der 3. mendelschen Regel verteilen sich die Gene unabhängig voneinander, sodass in der F2-Generation neue Kombinationen entstehen. In unserem Beispiel sind die Phänotypen gelb/runzelig und grün/glatt neu entstanden.

Rückkreuzung

Bei dominant-rezessiv vererbten Merkmalen lässt sich der Genotyp nicht immer anhand des Phänotyps ableiten, da dominante Allele rezessive Allele unterdrücken. Um den Genotyp eines Organismus mit dominantem Phänotyp herauszufinden, bietet es sich an, eine Rückkreuzung durchzuführen. Dabei wird ein rezessiver, homozygoter Organismus mit dem Testorganismus gekreuzt, dessen Genotyp man herausfinden möchte.

Der Testorganismus ist beispielsweise eine Erbse mit roten Blüten. Da die rote Blütenfarbe ein dominantes Merkmal ist, ist unklar, ob beide Allele der Pflanze für eine rote Blütenfarbe sorgen (homozygot) oder ob die Erbse nur ein Allel für die rote Blütenfarbe enthält und ein zweites Allel für die weiße Blütenfarbe (heterozygot). 

Der Testorganismus (Erbse mit roter Blütenfarbe) wird nun mit einem rezessiven, homozygoten Organismus (Erbse mit weißer Blütenfarbe) gekreuzt. Anhand der Phänotypen der Nachkommen lässt sich ablesen, ob der Testorganismus homozygot oder heterozygot ist.

Variante A – Organismus ist homozygot: Als Ergebnis der Rückkreuzung haben alle Nachkommen rote Blüten. Jedes Allel für die rote Blütenfarbe wird mit einem Allel für die weiße Blütenfarbe kombiniert. Durch die Dominanz des Allels für rote Farbe sehen alle Blüten phänotypisch rot aus.

Variante B – Organismus ist heterozygot: Es entstehen sowohl Nachkommen mit roter Blütenfarbe als auch welche mit weißer. Wenn der Testorganismus heterozygot ist, enthält er auch ein Allel für die weiße Blütenfarbe. Wird dieses Allel mit einem Allel des homozygoten, rezessiven Elternteils kombiniert, entstehen Nachkommen mit weißen Blüten, obwohl dieses Merkmal rezessiv vererbt wird. 

Häufig gestellte Fragen zum Thema Mendelsche Regeln

Eine Kreuzung ist die geschlechtliche Fortpflanzung zwischen zwei genetisch verschiedenen Arten, Sorten oder Rassen von Pflanzen oder Tieren. 

Mithilfe eines Kreuzungsschemas können die Wahrscheinlichkeiten für die Vererbung eines Merkmals anschaulich dargestellt werden. Voraussetzung dafür ist es, die Genotypen der Keimzellen der Eltern zu kennen, um alle möglichen Kombinationen der Genotypen der Nachkommen eintragen zu können. 

Die Rückkreuzung dient dazu, den Genotyp eines Organismus zu bestimmen, der einen dominanten Phänotyp hat. Bei der Rückkreuzung wird ein rezessiver, homozygoter Organismus mit dem Testorganismus gekreuzt, dessen Genotyp man herausfinden möchte. Bei dominant-rezessiven Erbgängen ist es nicht möglich, anhand des Phänotyps auf den Genotyp zu schließen, da dominante Allele eventuell vorhandene rezessive Allele unterdrücken. 

Weil diese Art der Kreuzung als Test dient, um den Genotyp eines Testorganismus mit dominantem Phänotyp herauszufinden.

Für eine Rückkreuzung wird ein Testorganismus mit dominantem Phänotyp benötigt sowie ein rezessiver, homozygoter Organismus zur Kreuzung. Bei Kreuzungsversuchen mit Pflanzen kann beispielsweise ein Elternteil zur Rückkreuzung genommen werden.

Ziel einer Rückkreuzung ist es, den Genotyp eines Organismus mit dominantem Phänotyp zu bestimmen und herauszufinden, ob er in Bezug auf das betrachtete Merkmal homozygot oder heterozygot ist. 

Die drei mendelschen Regeln sind Vererbungsregeln. Sie beschreiben die Weitergabe von Merkmalen, deren Ausprägung von jeweils nur einem Gen bestimmt wird. 

Kreuzt man die Individuen der F1-Generation untereinander, erhält man in der F2-Generation eine Aufspaltung der Merkmale in festen Zahlenverhältnissen. Bei dominant-rezessiven Erbgängen spalten sich die Merkmale im Verhältnis 3 : 1 auf, bei intermediären Erbgängen im Verhältnis 1 : 2 : 1. 

Kreuzt man homozygote Individuen (P), die sich in mehreren Merkmalen unterscheiden, wird jedes Merkmal unabhängig von den anderen vererbt und es entstehen neue Kombinationen.

Uniformitätsregel ist ein Synonym für die erste mendelsche Regel. Diese lautet: Kreuzt man zwei reinerbige (homozygote) Eltern (P), die sich in einem Merkmal unterscheiden, sind alle Nachkommen (F1) untereinander gleich (uniform).

Die Spaltungsregel ist ein Synonym für die 2. mendelsche Regel. Diese lautet: Kreuzt man die Individuen der F1-Generation untereinander, erhält man in der F2-Generation eine Aufspaltung der Merkmale in festen Zahlenverhältnissen. Bei dominant-rezessiven Erbgängen spalten sich die Merkmale im Verhältnis 3 : 1 auf, bei intermediären Erbgängen im Verhältnis 1 : 2 : 1.

Die Unabhängigkeitsregel gilt nur dann, wenn sich die betrachteten Merkmale auf unterschiedlichen Chromosomen befinden oder auf demselben Chromosom weit voneinander entfernt sind. Nur dann werden Merkmale unabhängig voneinander vererbt. 

Die F2-Generation ist die zweite Tochter-/Nachkommengeneration.

Wenn die betrachteten Merkmale auf demselben Chromosom nah beieinander liegen, werden sie nicht unabhängig voneinander vererbt, sondern die Vererbung erfolgt gekoppelt. 

Reinerbig (homozygot) bedeutet, dass beide Allele eines Gens in der gleichen Variante vorliegen, wohingegen mischerbig (heterozygot) bedeutet, dass beide Allele eines Gens in unterschiedlichen Varianten vorliegen.

Mendel kreuzte Erbsenpflanzen und untersuchte Merkmale wie die Blütenfarbe, die Form der Samen sowie die Farbe der Samen.

Ein Kombinationsquadrat ist ein Hilfsmittel, um die Häufigkeit von Genotypen bei den Nachkommen zu ermitteln. Synonyme dafür sind Punnett-Quadrat, Kreuzungsquadrat und Rekombinationsquadrat. 

Super! Das Thema: Mendelsche Regeln kannst du schon! Teile deine Learnings und Fragen mit der Community!