2. 4 Humangenetik
Die genetische Forschung beim Menschen muß andere
Methoden anwenden, um Erkenntnisse zu gewinnen, da die direkte Kreuzung
aus ethischen Gründen nicht in Frage kommt.
Weiterhin hat man es beim Menschen mit recht langen Generationszeiten
zu tun.
Deshalb wurden zunächst Erbkrankheiten in Stammbäumen
untersucht. Weiterhin liefert die Zwillingsforschung und die Analyse
von Karyogrammen viele Hinweise.
Außerdem kann man die Vererbung leicht erkennbarer Merkmale
wie Blutgruppen und Pigmentierung gut verfolgen.
Die Tatsache, daß die heutigen Säugetiere samt dem Menschen nach tausenden von Jahren Evolution stark heterozygot sind erschwert die Analyse.
Erst die Gentechnik klärte viele Sachverhalte, die aus besagten Gründen noch im Dunkeln lagen genau auf.
| 2.4.1 Vererbung der Blutgruppen |
Im Kapitel Immunbiologie der Klasse 12 haben wir uns genauer mit Blutgruppen beschäftigt. Von dort wissen wir, daß es zwar viele verschiedene Blutgruppen, jedoch das ABO-System einen besondere Rolle spielt.
Bezüglich der Vererbung des ABO-Systems können wir eine weitere Ausnahme zu den Mendelschen Regeln feststellen: die Kodominanz.
Bei einem Erbgang spricht man von Kodominanz, wenn zwei oder mehr Allele im Phänotyp gleichzeitig feststellbar sind. Daneben wird von multipler Allelie (=Polymorphismus) gesprochen, wenn mehrere Allele einen Phänotyp bestimmen, bzw. an einem Genort vorhanden sind.
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Das Gen für das Blutgruppensystem ABO liegt auf dem Chromosom 9 und codiert für eine Glycosyl-Transferase, die das Oberflächenantigen H (Kohlenhydrat) der Erythrozyten modifiziert. Es kommt in 3 Allelen vor:
Genort ABO Blutgruppe Chromosom 9 bei 9q34,1 - q34,2: Das q bei 9q34,1 bedeutet der lange Arm des Chromosoms. Ein p würde auf den kurzen, oberen Arm als Genort hinweisen. |
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Genotyp
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Phänotyp
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Antigene
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Serum Antikörper
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Menschen
mit der Blutgruppe A besitzen Antikörper gegen B in Ihrem Serum
und umgekehrt. Phänotyp O hat Antikörper gegen A und B. AB- Individuen besitzen keine Antikörper. Ignoriert man die Untergruppen, ergeben sich die links abgebildeten Phäno-und Genotypen. |
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AA
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A
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A
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Anti-B
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AO
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A
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A
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Anti-B
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BB
|
B
|
B
|
Anti-A
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||
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BO
|
B
|
B
|
Anti-A
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AB
|
AB
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A and B
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keine
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OO
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O
|
keine
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Anti-A and Anti-B
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A und B sind kodominant, O ist rezessiv. Neben der Kodominanz vererben sich die Blutgruppen nach den Mendelschen Gesetzen.
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P
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AA
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X
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OO
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A
(dominant) x O (rezessiv)
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Gameten
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Ah
|
O
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F1
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AO
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X
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AO
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uniform AO
mit Blutgruppe A (= 1.
Mendelsche Regel)
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Gameten
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A
und O
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A und O
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F2
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AA
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AO
|
AO
|
OO
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A
: O = 3: 1 (=2. Mendelsche Regel)
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Von den 6 Genotypen können mit Anti-A und Anti-B nur 4 nachgewiesen werden.
Die Frequenz der 4 Hauptgruppen variiert in den verschiedenen Populationen
auf der Welt. Nachfolgend sind die relative Häufigkeiten der ABO
Blutgruppen in einigen menschlichen Populationen aufgeführt:
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Population
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| Armenier |
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| Bolivianische Indios |
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| Chinesen |
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| Dänen |
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| Deutsche |
.436
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.430
|
.097
|
.037
|
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| Eskimos |
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|
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|
| Franzosen |
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|
|
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| Iren |
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| Nigerianer |
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| Österreicher |
.427
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.391
|
.115
|
.066
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| U.S. Weiße (St. Louis) |
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| U.S. Schwarze (Iowa) |
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| Quelle: Mourant, Kopec, and Domaniewska-Sobczak, 1976, The Distribution of the Human Blood Groups, 2nd Ed., London, UK: Oxford University Press | |||||
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Mit Hilfe der Blutgruppen kann z.B. ein Vaterschaftsnachweis durchgeführt werden. Hat die Mutter z. B. Blutgruppe B und das Kind O kann der Vater nicht AB sein. Da doch einige Ungenauigkeiten in der zweifelsfreien Zuordnung des Vaters bestehen, wird heute vermehrt die eindeutige DNA-Analyse herangezogen. |
Eine weitere wichtige Blutgruppe ist der Rhesusfaktor Rh/rh (siehe hier) auf Chromosom 1, Genort 1p36.2-p34.
Im nachfolgenden Erbgang sind die Kinder aus der Ehe einer Rhesus-positiven Mutter und eines Rhesus-negativen Mannes alle heterozygot Rhesus-positiv. Der Rhesusfaktor vererbt sich also dominant/rezessiv nach Mendel.
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P
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RhRh
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X
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rhrh
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Rh
(dominant) x rh (rezessiv)
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Gameten
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Rh
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rh
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F1
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Rhrh
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Rhrh
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uniform Rhrh
Rhesus-positiv (= 1.
Mendelsche Regel)
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Weitere Beispiele für Polymorphismus (= multiple Allelie):
Huntington Krankheit (Veitstanz), Myotonische Dystrophie, Fragiles X-Syndrom u.a.
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Die defekten Gene, die die oben genannten Krankheiten verursachen, besitzen alle eine Mutation in Form einer Vervielfachung von Triplett-Sequenzen (CAG, CTG, CGG). Es kommen viele Formen der Krankheiten vor, die auf unterschiedlichen Allelen beruhen, je nach Zahl der Vervielfachung der Tripletts. (siehe links) |
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Die Huntington-Krankheit ist eine autosomal, dominante Erkrankung mit ca. 6000 Patienten in der BRD, deren ersten Anzeichen sich meistens zwischen dem 35. und 45. Lebensjahr zeigen. Dabei tritt ein bis zu 60%er Volumenverlust bestimmter Gehirnbereiche (u.a. Rinde) ein, die auch für die motorische Steuerung zuständig sind. Die Mutation im Gen (Genort 4p16) für das Protein Huntingtin
auf Chromosom 4. verändert sich mit zunehmendem Alter:
die sich wiederholende Triplettanzahl - CAG (Cytosin, Adenin, Guanin)
steigt. |
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Links ist ein Erbgang in einer Familie mit der Huntington Krankheit zu sehen. (autosomal, dominant). Nachdem das das Gen bekannt war, konnte man mit Hilfe von Primern vor und nach dem Allel durch die Polymerase-Ketten-Reaktion die Anzahl der Triplettwiederholungen in den verschiedenen Allelen bestimmen. |