BIOPSYCHOLOGIE (Subject) / Genetik (Lesson)

Mendel

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• Mendel und die Gesetze der Vererbung Forschung an Pflanzen: • Analyse dichotomer Merkmale (Samenfarben) und reinerbiger Zuchtlinien • Analyse von Generationen – Eltern- oder Parentalgeneration (P) – Nachkommen- oder Filialgeneration (F) • Annahme, dass Nachkommen die Eigenschaften ihrer Eltern erben • dominante und rezessive Merkmale • Phänotyp vs. Genotyp
• Mendel´s Theorie für jedes dichotome Merkmal gibt es 2 Arten von Erbfaktoren • Gene 2. jeder Organismus besitzt 2 Allele für alle seine dichotomen Merkmale • gleiche: homozygot, verschiedene: heterozygot 3. bei einem heterozygoten Organismus dominiert einer der beiden Alleltypen für jedes dichotome Merkmal über den anderen 4. jeder Organismus erbt zufällig für jedes Merkmal einen der beiden Faktoren seines ,,Vaters" und einen seiner ,,Mutter"
• Was ist das physiologische Substrat dieser Theorie? - Chromosomen, Fortpflanzung und Genkopplung 1903 Sutton: Gene liegen auf Chromosomen (im Zellkern)
• Chromosomen jede Art hat eine charakteristische Anzahl von Chromosomenpaaren in jeder Körperzelle (doppelter oder diploider Chromosomensatz) Mensch: 23 Chromosomenpaare Genom: das gesamte Erbgut eines Lebewesens
• Begriffe zur Lokalisation von Genen
• Chromosomen, Fortpflanzung und Genkopplung Zellteilung - Gameten (Keim- bzw. Geschlechtszellen: Eizellen und Spermien) • Meiose: Bildung eines einfachen oder haploiden Chromosomensatz • Zygote: befruchtete Eizelle (d.h. 2 Chromosomensätze) andere Zellteilungen heißen Mitose (doppelte Chromosomensätze)
• MEIOSE Meiose bedingt genetische Vielfalt (Diversität): Gameten mit 223 verschiedenen Kombinationen von Chromosomen
• Genkopplung (linkage): bestimmte Merkmale eines Elternteils treten überzufaÅNllig häufig miteinander auf • sie entstammen demselben Chromosom • Morgan et al. (1915) Analyse der Fruchtfliege Drosophila (4 Chromosomenpaare)
• Aber warum werden dann Gene auf demselben Chromosom nicht stets zusammen vererbt? Rolle des Crossing over • Chromosomenabschnitte Rekombinationen von Chromosomen beider Eltern • Erhöhung genetischer Vielfalt innerhalb der Art • Selten zwischen benachbarten Genen, häufig bei Genen an den Enden von Chromosomen • Hilfsmittel, um Genkarten für viele Arten erstellen zu können
• Crossing over
• Geschlechtschromosomen und geschlechtsgebundene Merkmale die Ausnahme von der Regel Geschlechtschromosomen (X und Y) – weibliche Säuger: zwei X, – männliche Säuger: ein X-, ein Y-Chromosom – geschlechtsgebundene Merkmale • Rolle des X-Chromosoms (Y-Chromosom trägt relativ wenig Gene
• Wovon hängt die Best. des Geschlechts ab?
• Chromosomenbau und Selbstverdopplung jedes Chromosom besteht aus doppelsträngiger DNS (DNA; Desoxyribonucleinsäure) jeder Strang ist eine Kette von Nucleotidbasen (sowie Phosphatreste und dem Zucker Desoxyribose) • Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin • die Art der Basenfolge bestimmt den genetischen Code DNA-Stränge sind komplementär
• Selbstverdopplung (Replikation) Fähigkeit des DNA-Moleküls, sich zu verdoppeln (Voraussetzung für Mitose) – Strang entwindet sich – komplementäre Basen aus dem Zellkern binden sich an freiwerdende Stellen
• Genetischer Code und Genexpression Gen: DNA-Abschnitt, der Bauplan für eine Aminosäurensequenz enthält Gentypen: Strukturgene, Operatorgene Strukturgene • enthalten Information für die Synthese eines Proteins (Aminosäureketten, die Bausteine von Zellen sind und deren physiologische Funktionen steuern) Operatorgene • Genexprimierung; dienen quasi als Schalter für Strukturgene und bestimmen dadurch die Beschaffenheit einer Zelle - Rolle von Regulatorproteinen und Umwelt
• mitochondriale DNA nicht nur der Zellkern, sondern auch die Mitochondrien enthalten DNA • Mitochondrien-Gene werden aber mütterlich vermittelt
• mitochondriale DNA Mutationen derartiger Gene geschehen relativ stetig, sie dienen daher als evolutionäre Marker – z.B. um zu zeigen, dass sich die Hominiden ursprünglich in Afrika entwickelt haben
• Chromosomale Fehler Mutationen (Änderungen einzelner Gene) • Fehlen oder Vergrößerung eines Chromosomenteils • zusätzliches Chromosom – Trisomie 21 (Down-Syndrom
• Das Humangenomprojekt 1990-2001 • detaillierte Karte aller Basen (ca. 3 Milliarden) der menschlichen Chromosomen – die meisten Basen kodieren keine Gene – Mensch: etwa 34.000 Gene – Maus: etwa die Hälfte – Drosophila: etwa ein Drittel – die Unterschiede zwischen den Spezies resultieren wohl weniger aus den Genen per se, sondern eher aus der Art ihrer Expression
• Gen und Phän: das Vorhandensein eines bestimmten Gens bedingt noch nicht das Vorhandensein eines Merkmals • als Penetranz bezeichnet man die Neigung eines Merkmals, sich zu manifestieren • viele Merkmale sind polygen bedingt; dies gilt besonders für Merkmale, die in der Psychologie interessieren
• Entwicklung und Verhalten: Das Zusammenwirken von Vererbung und Umwelt Wie bestimmen Zusammenwirkung von Vererbung und Umwelt die Ontogenie des Verhaltens? (vs. Phylogenie) Evidenz gegen den reinen „Umweltansatz“ - ein historisches Beispiel: Tryon (1934): Verhaltensmerkmale lassen sich selektiv züchten
• Entwicklung und Verhalten: Das Zusammenwirken von Vererbung und Umwelt Tryon´s Methoden: • Verhalten von Laborratten in einem Labyrinth • Züchtung von ,,Labyrinth-intelligenten" und ,,Labyrinth-dummen" Ratten • Kontrollen: „Adoptionen“ (cross-fostering)
• Entwicklung und Verhalten: Das Zusammenwirken von Vererbung und Umwelt andere Beispiele für Züchtung von Verhaltensmerkmalen (Maus, Ratte, Fruchtfliegen): • Offenfeld-Aktivität • Anfälligkeit für alkoholinduzierten Schlaf • Anfälligkeit für Krampfanfälle nach Alkoholentzug • Nestbau • Vermeidungslernen • Emotionalität • Paarungsverhalten
• Verhaltensgenetiker: jedes messbare Verhaltensmerkmal, das innerhalb einer Art variiert, lässt sich selektiv züchten aber: – selektive Züchtungen, die auf ein bestimmtes Verhaltensmerkmal ausgerichtet sind, „bringen“ normalerweise eine ganze Reihe anderer Verhaltensmerkmale ,,mit ein"!! daher: – Notwendigkeit, Verhalten in einer Reihe von Tests zu vergleichen
• Beispiel Phenylketonurie (PKU) hohe Konzentrationen der Phenylbrenztraubensäure im Urin (Phenylketon) • verzögerte geistige Entwicklung, Erbrechen, Krampfanfälle, • Hyperaktivität, erhöhte Reizbarkeit
• Genmutation, rezessiv (Inzidenz ca. 1 in 10.000) Defizit des Enzyms Phenylalaninhydroxylase (Abbau der Aminosäure Phenylalanin in Tyrosin) • Tyrosin ist notwendig zur Synthese von Neurotransmittern wie Noradrenalin und Dopamin • abnormale Gehirnentwicklung
• Gentechnik (tierexperimentell): gezielte Modifikation des genetischen Materials – Knock-out – Trans-gen • Beispiel „Doogie-Maus

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