Frage von Zoroastres, 75

Diplider Chromosomensatz?

Ein diploider Chromosomensatz bedeutet ja, dass jedes Chromosom in einer Ausführung vom Vater und in von der Mutter vorhanden sind. Diese beiden Chromosomen (seine sie nun Einchromatin- oder Zweichromatinchromosomen) von beiden Elternteilen enthalten ja soweit ich weiß, sehr ähnlich Gene, die sich oft nicht unterscheiden, ab und zu aber schon.

Welcher der beiden Chromosomen wird nun für die Genexpression verwendet, wenn sie beide nicht ganz die gleichen Gene enthalten? Oder werden beide exprimiert? Würden sie sich dann verscheidene Einflüsse ergeben, wie ein blaues und ein brauens Auge? Oder habe ich da was komplett falsch verstanden?

Antwort
von ArchEnema, 6

Einfach formuliert (ohne das ganze Epigenetik-Zeug) werden beide Chromosomen nebeneinander verwendet.

D.h. die Übersetzungsvorgänge laufen stochastisch für beide Chromosomensätze ab, so dass eben alles, was von nur einem Chromosomensatz beigesteuert wird, eben nur in der halben Menge produziert wird.

Deshalb gibt es ja die dominant-rezessiven Erbfolgen: Wenn ein Gen auf einem der beiden Sätze "kaputt" ist und ein Enzym nicht funktionsfähig rauskommt, dann macht das annähernd gar nichts. Denn der andere Satz produziert die entsprechenden Enzyme ja doch, und zwar in funktionsfähiger Form. Ein solcher Gendefekt ist dann rezessiv. Nur wenn man von beiden Elternteilen den mehr oder weniger gleichen Defekt erbt kommt der Defekt zum Tragen.

Dominant vererbte Defekte sind deutlich seltener, denn hierfür muss ein Gen/Enzym so spezifisch kaputt sein, dass nicht nur seine eigene Funktion beeinträchtigt ist, sondern dass es selbst den Stoffwechsel bzw. die Funktion der ansonsten gesunden Enzyme empfindlich stört. Im Grunde produziert ein solchermaßen defektes Gen also ein "giftiges" Enzym, anstatt nur ein funktionsloses.

Natürlich erbt man nicht ein blaues und ein braunes Auge, wenn die Eltern blaue bzw. braune Augen hatten. :D Blaue Augen sind so gesehen ein Gendefekt, bei dem das braune Hautpigment (Melanin) nicht bzw. nicht in nennenswerter Menge in die Iris eingelagert wird. Deshalb resultiert daraus eine blassgraue/blaue Farbe. Kinder kommen mit zunächst meist blauen Augen zur Welt, die Färbung entwickelt sich erst mit der Zeit - eben wenn nach und nach die Pigmente eingebaut werden.

Die braune Augenfarbe ist daher tendenziell (ganz so einfacht ist die Genetik der Augenfarbe dann doch nicht -> https://de.wikipedia.org/wiki/Augenfarbe) dominant. Wenn ein Elternteil braune Augen hatte, dann hast du mit hoher Wahrscheinlichkeit auch braune.

Dass sich weißhäutige, blonde und blauäugige Phänotypen in Nordeuropa dennoch (trotz ihres rezessiven Gendefekts) so weit ausbreiten konnten hängt vmtl. mit der mangelnden Sonneneinstrahlung zusammen: Unterpigmentierte Haut gerät in in Sonnenlicht- und Vitamin-D-unterversorgten Breiten zum Selektionsvorteil. Dunkelhäutige Menschen leiden selbst in gemäßigten Breiten signifikant häufiger unter Vitamin-D-Mangelkrankeiten!

Antwort
von DedeM, 16

Moin,

die Expression von Genen ist eine komplizierte, weil uneinheitliche Sache. Es gibt Formen, bei denen die Expression eines Allels auf dem einen Chromosom die Expression des anderen Allels auf dem anderen, homologen Chromosom quasi unterdrückt (Wechselbeziehung).

Dann gibt es Fälle, in denen beide Allele transkribiert und translatiert werden. Wenn sie gleichsinnig sind, wird eben mehr vom selben Genprodukt hergestellt. Wenn sie nicht gleichsinnig sind, kann eines der beiden Genprodukte das andere überdecken (dominieren) oder es entsteht im Phänotyp eine Art Mischung aus beiden. Die Mischung kann wiederum so aussehen, dass beide Genprodukte das jeweils andere nicht dominieren können (unvollständige Dominanz) oder beide gleich dominierend sind (Kodominanz).
Ein paar Beispiele (die Beispiele sind stets vereinfacht dargestellt, um das Wesentliche nicht zusätzlich zu verkomplizieren...):

Augenfarbe
Ein Allel steht für die Information "blaue Augenfarbe", das andere für "braun". Das kannst du dir nun so vorstellen, dass zunächst einmal beide Allele abgelesen werden. Bei der Expression des braunen Allels entsteht am Ende ein Farbstoff, der, wenn er in die Iris des Auges gelangt, braune Augen erzeugt. Das andere Allel führt dagegen zu einem Molekül, das als Farbstoff nicht funktioniert, zum Beispiel weil eine Mutation im Gen zu einem vorzeitigen Abbruch bei der Translation führt. Darum dominiert das Genprodukt "brauner Farbstoff" das Genprodukt "kein Farbstoff". Nun kannst du drei Fälle unterscheiden:

1. Beide Allele sind homozygot für braune Augen. Ergo: die Person hat braune Augen und ist homozygot, weil sie nur die Information "braune Augen" vererben kann.
2. Ein Allel sorgt für die Bildung von braunem Farbstoff, das andere führt zu keinem Farbstoff. Auch diese Person hat braune Augen, ist aber heterozygot, weil sie auch blaue Augen vererben kann.
3. Beide Allele sind homozygot für blaue Augen. Diese Person hat blaue Augen, weil keines ihrer Allele einen funktionierenden Farbstoff verschlüsselt. Diese Person kann dann auch nur die Information "blaue Augen" vererben.

Blütenfarbe der Wunderblume
Hier ist es so, dass es ein Allel gibt, dessen Expression zu einem rötlichen Farbstoff führt. Dieser Farbstoff ist aber nur schwach ausgeprägt. Das andere Allel für die Blütenfarbe führt wieder zu keinem Farbstoffmolekül. Auch hier kannst du dann drei Fälle unterscheiden:

1. Beide Allele führen zum Farbstoff. Darum ist genügend Farbstoff vorhanden. Das Resultat ist eine rot gefärbte Blüte und ein reinerbiges Individuum.
2. Das eine Allel führt zum Farbstoff, das andere nicht. Resultat: Die Blüte ist rosa gefärbt, weil ein Allel alleine nicht genügend Farbstoff produziert, dass es das andere Allel (kein Farbstoff) überdecken kann. Das nennt man unvollständige Dominanz (früher sagte man dazu auch "intermediär", weil die Farbe Rosa quasi zwischen Rot und Weiß liegt). Das Individuum ist heterozygot, weil es sowohl das Allel für die Farbstoffbildung als auch das Allel für keine Farbstoffbildung weitergeben kann.
3. Beide Allele führen zu keinem Farbstoff. Kein Farbstoff, keine Farbe. Die Blüte erscheint weiß. Das Individuum ist reinerbig und kann nur Allele weitergeben, die zu keinem Farbstoff führen.

Blutgruppen im AB0-System
Im AB0-System gibt es die Blutgruppen A, B, AB und 0 (Null). Interessant ist hier die Blutgruppe AB, denn bei Personen mit dieser Blutgruppe sind im Genom ein Allel enthalten, das für die Blutgruppe A sorgt, und ein anderes, das für die Blutgruppe B sorgt. Da also durch die Expression beider Allele die Blutgruppe rote Blutkörperchen des Typs A und des Typs B gleichzeitig besitzt, und keine Variante die andere überdeckt, sondern beide nebeneinander vorliegen, spricht man hier von "Kodominanz". Die anderen denkbaren Fälle erspare ich uns jetzt mal...

Du siehst, es gibt Regelungen, bei denen die Expression des einen Allels die Expression des anderen Allels verhindert. Und es gibt Fälle, in denen beide Allele expressiert werden, wobei man dann zwischen dominant/rezessiv, kodominant und unvollständiger Dominanz unterscheiden kann.

Was nun die Erscheinung betrifft, dass es Menschen gibt, bei denen ein Auge braun und eines blau ist, so hat das mit anderen Effekten zu tun. Solche Menschen haben genetisch eigentlich braune Augen (immerhin sind sie ja in der Lage, den dafür nötigen Farbstoff zu bilden). Aber aus irgendeinem Grund gelangt der Farbstoff bei einem der beiden Augen nicht in die Iris oder kann dort nicht gehalten werden. Kein Farbstoff in der Iris führt aber zu blauen Augen...

Alles klar?

LG von der Waterkant.

Kommentar von Zoroastres ,

Wunderbare Antwort.

Gibt es zur unterdrückung von Allelen verschiedene molekulare Wege?

Denn mit dem fehlerhaften Farbstoff der zu blauen Augen führt ist das relativ klar, aber wie läuft das wenn beispielsweise die Blutgruppe 0 und A vererbt werden. Die Person hat dann ja 0, oder? Wie genau wird dann verhindert, dass das Allel für A exprimiert wird?

Die genomische Prägung ist ein Mechanismus, aber da muss es ja noch mehr geben, vor allem da viele Allele geschlechtsunabhängig vererbt werden.

Kurz, wie verhindert das dominante Allel die Exprimation des rezessiven aktiv (der passive Fall mit dem deften Farbstoff ist klar)

(Ich hoffe meine Einteilung in aktiv und pasiiv ist nicht völlig an den Haaren herbeigezogen)

Kommentar von ArchEnema ,

Eine "aktive Unterdrückung" ist dann doch schon ziemlich fancy. :D

Die beiden Chromosomensätze "wissen" erstmal nichts voneinander, jeder werkelt für sich vor sich hin.

Damit der eine den anderen "abschalten" könnte muss man Epigenetik bemühen. D.h. eine Rückkopplung von Umwelteinflüssen auf die Genexpression. Hier ist natürlich nicht ausgeschlossen, dass die Arbeit eines Chromosomensatzes und die daraus folgende Rückkopplung auf die Genexpression auch auf den anderen Satz wirkt. Und diesen stellenweise "abschaltet". Fancy, wie gesagt! :D

Kommentar von Bevarian ,

Dann schau Dir mal die Geschlechtsausprägung genauer an...

Kommentar von DedeM ,

Moin,

bin grad etwas im Stress und nutze eine kleine Pause, um dir zu antworten. Aber du irrst dich in Bezug auf die Blutgruppen. Die Allel-Kombination A0 führt phänotypisch zu Blutgruppe A. Entsprechend führt die Allel-Kombination B0 phänotypisch zur Blutgruppe B. Nur die Allel-Kombination 00 bewirkt phänotypisch die Blutgruppe 0. Hier noch einmal als Übersicht:
AA ---> Blutgruppe A (homozygot)
A0 ---> Blutgruppe A (heterozygot - dominant-rezessiv)
BB ---> Blutgruppe B (homozygot)
B0 ---> Blutgruppe B (heterozygot - dominant-rezessiv)
AB ---> Blutgruppe AB (heterozygot - kodominant)
00 ---> Blutgruppe 0 (homozygot)

Was den Rest angeht, so wird die Genexpression eines Alleltyps meist nicht verhindert, sondern die Wirkung einer Allel-Expression überdeckt die Wirkung der anderen Variante, weil deren Genprodukt nicht oder nur eingeschränkt funktionstüchtig ist.
Allerdings gibt es epigenetische Effekte. Es ist möglich, dass man beispielsweise durch Methylierung von Basen Gene abschaltet. Auch eine gesteigerte Aktivierung von Histonen kann dazu führen, dass Gene öfter oder eben nicht oft abgelesen werden können.
Schließlich führt ein gesteigerter Abbau von Telomeren (also den Enden von Chromosomen) zu Alterungserscheinungen, was wiederum bestimmte Gene aktiviert oder abschaltet.

Wie gesagt, die Genexpression ist kein einheitliches, dafür aber ein hochkomplexes Gebiet...

LG von der Waterkant.

Antwort
von BrightSunrise, 37

Dafür musst du dir die Mendel'schen Regeln anschauen.

https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/biologie/artikel/die-mendelschen-regel...

Je nachdem, welches Allel dominant und welches rezessiv ist, sieht dann der Phänotyp aus.

Wenn jetzt der Vater also das Allel für blaue Augen vererbt und die Mutter das Allel für braune Augen, dann hat das Kind später die Augenfarbe, die dominant vererbt wird (in diesem Fall braune Augen, da braune Augen immer dominant vererbt werden).

So schwirrt es jedenfalls in meiner Erinnerung umher. Falls ich mich irren sollte, bitte korrigieren.

Grüße

Kommentar von Cheetah96 ,

Ob die Dominanz stimmt weiß ich jetzt nicht aber deine Erklärung ist komplett richtig. 

Kommentar von BrightSunrise ,

Es stimmt, daher hat der Großteil der Weltbevölkerung braune Augen (mit Ausnahme von Europa).

Am rezessivsten werden grüne Augen vererbt.

Kommentar von BrightSunrise ,

Ich meinte, dass blaue Augen am rezessivsten vererbt werden.

http://www.mamiundpapi.de/vererbung-der-augenfarbe

Kommentar von Zoroastres ,

Und wie sieht das dann auf molekularer Ebene aus, wenn das rezessive Allel unterdrückt wird?

Kommentar von BrightSunrise ,

Da fragst du mich zu viel.

Antwort
von Cheetah96, 32

Beide werden exprimiert.  Auf jedem Chromosom hast du ein Alles für das entsprechende Gen. 

Bestimmt Gen A jetzt die Haarfarbe hast du 3 Vers Möglichkeiten die deine Alles aufweisen können. . Dabei steht in dem Beispiel jetzt B für Braune haare und b für blonde. Wie die Haare aussehen würden schreib ich in Klammern. Entweder  hast du BB ( dunkelbraun) oder Bb (dunkelblond/hellbraun) oder bb ( blond).

Dieses Beispiel bitte nicht Wörtlich nehmen, da die Haarfarbe von mehreren Genen bestimmt wird. Schau dir dazu am besten die Vererbungsregeln nach Mendel an. 

Kommentar von Zoroastres ,

Ja. Die hatte ich total vergessen. Ich habe mich zuletzt zuviel mit Chemie bechäftigt ^^

Antwort
von Wunnewuwu, 17
Kommentar von Wunnewuwu ,

mit anderen Worten: die Expression von Genen wird über DNA-Protein Wechselwirkungen gesteuert.

Kommentar von Zoroastres ,

Ok. Das gilt laut dem Artikel aber nur für 150 bekannte Gene (2014). Und die anderen? Werden da beide gemeinsam exprimiert? Wie wirken die mendelschen Regeln auf molekularer ebene? Wenn ein Gen das eine sagt und dominant ist und eines etwas anderes und rezessiv ist, was passiert dann?

Kommentar von Wunnewuwu ,

Im Menschen sind sogar nur die Hälfte davon als imprinted genes bekannt ;-) Das Stichwort ist hier aber klar bekannt. Bei den anderen weiß man es nicht genau. Es könnte tatsächlich so sein, dass beide exprimiert werden und sich ergänzen, oder dass das jeweilige Genprodukt seinen homologen Partner überlagert. Ich denke es ist auch abhängig davon, um was für eine Art Genprodukt es sich handelt (Enzym, Untereinheit eines Proteins, Signalstoff, etc.).

Die mendelchen Regeln sind zu banal, als dass man sie auf die komplexen Vererbungsregeln höherer Lebewesen anwenden kann. Du musst überlegen, dass Mendel im 19. Jahrhundert lebte (als Mönch) und die Vererbung an Erbsenpflanzen studierte. Das ist unvergleichbar mit dem, was die heutige Genetik (und Epigenetik) beschäftigt. Dementsprechend gibt es keine Molekulare Ebene, die die Mendelschen Regeln als solche berücksichtigt. Dominant und rezessiv sind Begriffe, die aus Beobachtungen des Durchsetzens eines Farbstoffs stammen. Das lässt sich nicht ohne weiteres verallgemeinern.

Es bleibt ziemlich schwierig zu erforschen, von welchem Allel ein Genprodukt stammt. Das ist im Prinzip auch das bestehende Problem, wieso nur so wenig imprinted genes bekannt sind. Meist wird ein Genprodukt auch noch posttranslational verändert, sodass sein Ursprung noch mehr verschleiert wird. Dass die Forschung in diesem Bereich vergleichbar wenig fortgeschritten ist, möge daran liegen, dass es auch weniger relevant ist, welches der beiden homologen Partner zum Phänotyp führt.

LG

Kommentar von Zoroastres ,

Na dann habe ich wohl Pech, dass mich genau das im Moment interessiert ^^

Kommentar von Wunnewuwu ,

Das wird nicht das letzte mal sein xD

Kommentar von Zoroastres ,

Bei meinen Interessen befürchte ich das ^^

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