2. 4 Humangenetik

 

Abb. 50

X-Chromosom

 

 

Abb. 51 a, b

x-chromosomaler Erbgang

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abb. 52

Erbgang Rot/Grünblindheit

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abb. 53

Erbgang Rot/Grünblindheit

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abb. 54

Erbgang Favismus

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abb. 55

Erbgang Duchenne Muskel-Dystrophie

 

Gehen Sie mit der Maus auf den Erbgang um mehr zu sehen.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abb. 56

Erbgang x-chromosomal dominate Krankheit

 

Gehen Sie mit der Maus auf den Erbgang um mehr zu sehen.

 

2.4.1.1 X-Chromosomengebundene Vererbung Teil II

X-chromosomal/rezessive Vererbung

In Abb. 50 ist das X-Chromosom mit den Genorten für Hämophilie A und B abgebildet.

Genort Hämophilie A:
X-Chromosom bei Xq28; Gerinnungsfaktor VIIIc

Genort Hämophilie B:
X-Chromosom bei Xq27; Gerinnungsfaktor IX (Plasma thromboplastische Komponente)

Die Defekte in Genen des X-Chromosoms findet man hauptsächlich bei Männern. Dies kommt durch die genotypische Geschlechtsbestimmung. Der Mann besitzt 2 Chromosomen, die keinen homologen Partner in der diploiden Zelle haben. Deshalb gibt es beim Mann keine Homozygotie. Man nennt diesen Sonderfall Hemizygotie. Ein Gendefekt auf dem X-Chromosom wirkt sich in jedem Fall aus, egal ob rezessiv oder dominant.

Besitzt eine Frau eine Mutation auf einem X-Chromosom, so kompensiert die Genaktivität des gesunden Gens auf dem anderen X-Chromosom den Defekt. Die Frau ist phänotypisch nicht krank, trägt jedoch das Merkmal. Man bezeichnet eine solche gesunde Merkmalsträgerin als Konduktorin.

Betrachten wir einen Erbgang für eine der obigen rezessiven, X-chromosomalen Defekte: z.B.
die Bluterkrankheit.

Ist die Mutter Konduktorin, so beträgt die Wahrscheinlichkeit 25% für einen kranken Sohn und 75% für gesunde Kinder. 50% sind genotypisch gesund, d.h. besitzen kein defektes Gen. Ist der Mann Merkmalsträger, gibt er das merkmalsbedingende Gen an alle Töchter weiter. (gehen Sie mit der Maus auf die Abb. 51 a , um dies zu sehen)

Ein weibliches Kind ist nur krank, wenn beide Eltern die Anlage für das Merkmal besitzen (Vater krank, Mutter Konduktorin). Es muß homozygot krank sein.

In einer Population findet man deshalb mehr männliche Merkmalsträger. Für alle diese X-chromosomal, rezessiven Krankheiten gibt es die in Abb. 51 b abgebildeten Genotypen.
XR bedeutet dominant, gesund, Xr = rezessiv, krank. Der Genotyp der Konduktorin ist XRXr.

hemizygot krank
heterozygot gesund
homozygot krank

2.4.2 Analyse und Aufstellen von Stammbäumen Teil 1 Stammbaumsymbolik

(Klicken Sie auf das Symbol oben rechts um Erläuterungen zur Stammbaumsymbolik zu erhalten)

Die nachfolgende Abbildung zeigt einen Stammbaum einer Familie mit Rot/Grün-Blindheit. Der Vater ist Rot/Grünblind und zwei seiner Töchter. Von den Söhnen wurde nur Paul auf Rot/Grünblindheit getestet. Ob die Söhne Sam und Jason krank sind, ist nicht bekannt.

Beispiel 1 (Interaktive Animation)

  • Aufgabe 1
    Bestimmen Sie den Genotyp der Mutter!
  • Aufgabe 1b
    Welche Genotypen sind für Sam und Jason möglich?
  • Aufgabe 1c
    Welchen Genotyp hat Celia?


Die Antwort erhalten Sie, indem Sie mit Maus auf das Bild gehen!

Beispiel 2 (Interaktive Animation)

Die nachfolgende Abbildung zeigt die Großeltern mütterlicherseits aus Beispiel 1.

  • Aufgabe 2a
  • Bestimmen Sie den Genotyp aller beteiligten Personen! Die Antwort erhalten Sie wieder, indem Sie mit Maus auf das Bild gehen!

Beispiel 3 (Interaktive Animation)

  • Aufgabe 3a
    Erstellen Sie einen Stammbaum für die Familie aus Beispiel 3 und bestimmen Sie die Genotypen! Die Lösung erhalten Sie, indem Sie mit Maus auf das Bild links gehen!

 

Weitere Beispiele zur Stammbaumanalyse können Sie hier und da analysieren!

In Abb. 55 ist ein anderer Stammbaum mit einer seltenen X-chromosomal / rezessiven Krankheit zu sehen. z. B. der Duchenne Muskel Dystrophie. Konduktoren sind nicht eingezeichnet. Wir wollen zur Übung folgende Frage beantworten:

  • Frage 4a
    Für welche der Frauen im Stammbaum besteht die geringste Wahrscheinlichkeit, daß sie eine heterozygote Konduktorin ist: III-1, III-3, oder III-5 ?

Die Antwort ist III-3. Für III-1 und III-5 gibt es 50% Wahrscheinlichkeit Überträgerin zu sein, dagegen für III-3 ist diese nahezu 0. Warum? Analysieren wir den Erbgang.

II-2 und II-5 sind beide Überträger, ihr Vater war krank und hat sein einziges, betroffenes X-Chromosom an seine Töchter weitergegeben. II-3 kann aus 2 Gründen nicht Überträger sein:

  1. Männer sind betroffen oder normal, niemals Überträger.
  2. er hat von seinem Vater kein X-Chromosom geerbt sondern ein Y-Chromosom.

III-3 kann kein Überträger sein, denn weder ihr Vater noch Mutter besitzen das mutierte Gen.

Kriterien für eine X-gebundene/rezessive Vererbung

  1. Die Krankheit wird nie vom Vater zum Sohn vererbt
  2. Männer sind weit häufiger als Frauen betroffen
  3. Wenn sich die kranken Männer nicht fortpflanzen sind nur Männer betroffen.
  4. Alle kranken Männer einer Familie sind über ihre Mütter (Konduktorinnen) krank geworden.
  5. Das Merkmal oder die Krankheit wird typischerweise von einem kranken Großvater über seine Töchter als Konduktorinnen auf die Hälfte seiner Enkel übertragen.

X-chromosomal/dominante Vererbung (selten)

Einige Merkmale werden auch X-chromosomal/dominant vererbt, z.B.:

die Blutgruppe Xg(a) oder die Erbkrankheiten Vitamin-D-resistente Rachitis mit Hypophosphatämie, Incontinentia pigmenti (IP), (hemizygot letal) Oro-facio-digitales Syndrom I (OFD I), (hemizygot letal). Diese Form der Vererbung ist allerdings sehr selten.

Kriterien für eine X-gebundene/dominante Vererbung

  1. Das Merkmal wird nie vom Vater zum Sohn übertragen.
  2. Alle Töchter eines kranken Vaters und einer normalen Mutter sind betroffen. Alle Söhne eines kranken Vaters und einer normalen Mutter sind gesund.
  3. Ehen zwischen betroffenen Frauen und normalen Männern bringen zu 50% kranke Söhne und 50% kranke Töchter.
  4. Männer sind meist schwerer von der Krankheit betroffen als Frauen. Das Merkmal kann bei Männern zu Tod führen (letal; Merkmal = Letalfaktor).
  5. Das Merkmal kommt normalerweise bei Frauen häufiger vor.

Nachfolgend sehen Sie den Stammbaum einer Familie mit einer x-chromosomal/dominanten Krankheit.

Der Schlüssel zur eindeutigen Aussage, ob es sich um einen X-gebundenen dominanten oder autosomal/dominanten Erbgang handelt, liegt in der Betrachtung der Nachkommen eines betroffenen Mannes und seiner normalen Frau:

  1. Falls der betroffene Mann einen kranken Sohn hat, ist die Krankheit nicht X-gebunden!
  2. Alle seine Töchter müssen für eine X-chromosomale Krankheit ebenfalls krank sein.

Wie schon erwähnt gibt es bei X-gebundenen, dominanten Merkmalen öfters den Falls, daß das Merkmal bei Männern (hemizygot) als Letalfaktor wirkt. Die Männer sterben z. B vor der Fortpflanzung. Dies kann bei einem Stammbaum dazu führen, daß nur Frauen als Merkmalsträger aufgeführt sind.

Klicken Sie rechts für einen X-chromosomal/gekoppelten Erbgang Stammbaum

Ergänzende Hinweise für Farbenblindheit und Bluterkrankheit:

Photopigmente in Zapfen

Die 3 Typen der Photopigmente in den Zapfen, mit Hilfe derer wir Farben wahrnehmen können, sind bei unterschiedlichen Wellenlängen lichtempfindlich:

  • nahe 420 nm ( kurzwellig, kw),
  • 530 nm (mittelwellig, mw), und
  • 560 nm (langwellig, lw).

Obwohl zwischen den MW- und LW-Opsinen 15 Aminosäuren Unterschied sind, ergibt sich der Unterschied in der Lichtempfindlichkeit im Wesentlichen durch die Aminosäure-Positionen 180, 277, und 285. Neuere Untersuchungen haben gezeigt, daß normalsichtige Männer viele verschiedene Pigmentgene auf dem X-Chromosom haben und daß viele mehr als ein LW-Gen besitzen.

 

Blutgerinnung
Eine Eigenschaft von Blut ist die Eigenart zu gerinnen, sobald es aus dem Körper tritt. Innerhalb des Körpers kann Blut gerinnen, wenn Gewebe durch Stoß, Riss oder sonstige Einwirkung zerstört worden ist. Innerhalb der Blutgefäße bleibt Blut flüssig. Geronnenes Blut besteht aus Blutkörperchen, die miteinander durch feine Fasern vernetzt sind.
Diese Fasern bestehen aus Fibrin, einem Protein, das im Moment der Gerinnung aus seiner Vorform, dem Fibrinogen, unter Einwirkung des Enzyms Thrombin entsteht. Auch das Thrombin entsteht erst während des Gerinnungsprozesses aus dem im Blut befindlichen Prothrombin durch das Zusammenwirken von Thrombozyten, Calciumsalzen, Substanzen, die das verletzte Gewebe ausscheidet, und den Kontakt mit rauen Oberflächen. Fehlt eines dieser Elemente, so ist der Gerinnungsprozess gestört. Hämophilie wird durch Mangel an Thrombozyten, bzw. einer dieser Faktoren verursacht .

Weiterführende Quellen:
Blutgruppen/Vererbung http://anthro.palomar.edu/blood/ABO_system.htm
http://129.128.91.75/de/genetics/70gen-bginherit.html
Genom Datenbank http://www.gdb.org/
Klassische Genetik http://gened.emc.maricopa.edu/bio/bio181/BIOBK/BioBookgenintro.html
Humangenetik http://www2.umdnj.edu/~genetics/hg-1.htm
http://www.biology.arizona.edu/human_bio/human_bio.html
Stammbaumanalyse http://www.ucl.ac.uk/~ucbhjow/b241/mendel_1.html
http://www.mansfield.ohio-state.edu/~sabedon/biol1128.htm
Morgan Genetik Tutorial http://morgan.rutgers.edu/MorganWebFrames/htmldocs/register.html
Quellen zur Genetik http://www.kumc.edu/gec/prof/genecour.html
Gene und Krankheiten http://www.ncbi.nlm.nih.gov/disease/
ALD http://www.ncbi.nlm.nih.gov/disease/ALD.html
Hämophilie http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?call=bv.View..ShowSection&rid=gnd.section.95
http://www.dhg.de/
Genkarte des menschlichen Genoms http://biotech.about.com/industry/biotech/library/
weekly/aa040600a.htm?iam=mt&terms=%2Bgenetic+%2Bmap
Vaterschaft mit DNA-Analyse http://www.medicine-worldwide.de/vaterschaftstest/index.html
http://www.siteboard.de/vaterschaftstest/vaterschaftstest_.htm
Diabetes insipitus http://www.medizinfo.de/endokrinologie/hypo/diainsipidus.htm
Fischbach Neurogenetik http://www.zum.de/schule/neurogenetik/4_1_1.html
Muskeldystrophien http://mdausa.org/disease/index.html
Favismus http://rialto.com/favism/index.htm
Genkarte Veitstanz http://www.ncbi.nlm.nih.gov/disease/Huntington.html
Karyotypen http://gslc.genetics.utah.edu/units/disorders/karyotype/karyotype.cfm
Geschichte der Biologie http://biology.clc.uc.edu/courses/bio104/hist_sci.htm