Allel

Was ist ein Allel? – Allel Definition

In der Welt der Biologie, genauer gesagt in der Genetik, ist ein Allel eine Version eines Gens, die sich auf einem bestimmten Ort (Locus) auf einem Chromosom befindet. Diese können variieren und sind für die Vielfalt unserer genetischen Ausstattung verantwortlich.

Hauptmerkmale eines Allels – Allel Biologie

Die Quintessenz der Allel-Biologie liegt in ihrer Variation und in ihrer Fähigkeit, verschiedene Formen derselben Eigenschaft darzustellen. In einem diploiden Organismus, wie dem Menschen, sind zwei Allele – eines von jedem Elternteil geerbt – in jedem Gen vorhanden. Diese Allele können entweder gleich oder unterschiedlich sein, was als homozygot bzw. heterozygot bezeichnet wird.

Allel einfach erklärt

Ein Allel ist vergleichbar mit einer kleinen genetischen Untereinheit, die einen Beitrag zum Gesamtbild der individuellen Eigenschaften eines Organismus leistet. Denk an Allele als unterschiedliche "Optionen" oder "Varianten" für ein Gen, die verschiedene Ausdrücke ein und derselben Eigenschaft ermöglichen.

Das Verständnis der Allel-Biologie ist zentral für das Verständnis der mendelschen Genetik oder Gregor Mendels Gesetz der Vererbung, das die Art und Weise beschreibt, wie diese Allele von Generation zu Generation weitergegeben werden.

Unterschied zwischen Allel und Gen

Bei der Betrachtung von Genetik und Vererbungslehre tauchen oft die Begriffe "Gen" und "Allel" auf. Jeder dieser Begriffe hat eine spezifische Bedeutung, und obwohl sie eng miteinander zusammenhängen, sind sie nicht gleich. Es ist wichtig, den Unterschied zwischen Gen und Allel zu verstehen, um die Mechanismen der Vererbung besser nachvollziehen zu können.

Was ist das Dominante und das Rezessive Allel?

Die Ausdrücke dominant und rezessiv sind zentrale Begriffe in der Genetik, spezifisch im Kontext der Allele. Dominante und rezessive Allele prägen die Expression bestimmter genetischer Merkmale und bestimmen, welche Eigenschaften in einem Individuum sichtbar werden.

Dominantes Allel – Eigenschaften und Beispiele

Ein dominantes Allel ist eine Variante eines Gens, die ihre Eigenschaften ausprägt, auch wenn es nur in einer Kopie vorhanden ist. Mit anderen Worten, wenn ein Allel dominant ist, kann es die Auswirkungen eines rezessiven Allels auf ein Merkmal überdecken, selbst wenn beide Allele vorhanden sind.

Ein paar wichtige Fakten über dominante Allele sind:

• Dominante Allele bestimmen die Ausprägung eines Merkmals, selbst wenn nur eine Kopie vorhanden ist.
• Sie können von einem Elternteil an ihre Nachkommen weitergegeben werden.
• Ein Individuum, das ein dominantes Allel trägt, wird als "homozygot" bezeichnet, wenn es zwei Kopien desselben dominanten Allels besitzt und "heterozygot", wenn es eine Kopie des dominanten und eine des rezessiven Allels besitzt.

Rezessives Allel – Eigenschaften und Beispiele

Ein rezessives Allel ist eine Variante eines Gens, deren Eigenschaften nur dann ausgedrückt werden, wenn es in zwei Kopien vorhanden ist, also homozygot vorliegt. Ist ein dominantes Allel im Genotyp vorhanden, wird das Merkmal des rezessiven Allels nicht ausgedrückt.

Hier sind einige wichtige Punkte über rezessive Allele:

• Rezessive Allele werden nur dann ausgeprägt, wenn sie in zwei Kopien vorliegen (homozygot); wenn ein dominantes Allel vorhanden ist, wird das rezessive Allel unterdrückt.
• Beide Eltern müssen das rezessive Allel an ihre Nachkommen weitergeben, damit dieses die Eigenschaft ausprägen kann.

Vererbung der Allele

Die Vererbung von Allelen ist ein zentraler Prozess in der Genetik, der bestimmt, welche genetischen Merkmale von einer Generation zur nächsten weitergegeben werden. Diese Vererbungsprozesse folgen bestimmten Regeln und sind eng mit den Prinzipien der mendelschen Vererbung verknüpft.

Zeigen von Vererbungsprozessen mit Allelen – Allel Beispiel

Um das Konzept der Allel-Vererbung zu verdeutlichen, kann das Beispiel der Mendelschen Erbsenpflanze herangezogen werden. Gregor Mendel, der Vater der Genetik, führte im 19. Jahrhundert Experimente mit Erbsenpflanzen durch und entdeckte dabei zwei fundamentale Prinzipien der Vererbung, das Gesetz der Uniformität und das Gesetz der Spaltung.

Wenn nun zwei Individuen der F1-Generation (Rr) gekreuzt werden, dann ergibt das eine F2-Generation mit drei Individuen mit runden Samen und ein Individuum mit runzligen Samen. Das ist das Gesetz der Spaltung. In der Formalnotation mit der Verwendung der Potenzschreibweise sieht das so aus:

Das Quadrat steht in diesem Kontext für die zwei möglichen Allele eines Individuums. Das Ergibt 1 RR (runde Samen), 2 Rr (auch runde Samen wegen dominanter Vererbung) und 1 rr (runzlige Samen) in der F2-Generation.

Allelfrequenz - Untersuchung von Populationen

Die Allelfrequenz, auch als Genfrequenz bezeichnet, ist ein wichtiger Begriff in der Populationsgenetik. Sie bestimmt, wie oft ein bestimmtes Allel in einer Population auftritt. Die Kenntnis der Allelfrequenz ist von entscheidender Bedeutung, um genetische Variationen in Populationen zu verstehen und bietet Einblicke in evolutionäre Prozesse wie natürliche Selektion oder genetische Drift.

Die Bedeutung der Allel Frequenz

Die Allelfrequenz ist ein Schlüsselfaktor bei der Quantifizierung der genetischen Diversität einer Population. Sie zeigt, wie sich genetische Varianten innerhalb einer Population verteilen und ist von zentraler Bedeutung in der evolutionären Biologie und Genetik.

Die Frequenz von Allelen kann dabei helfen, folgende Aspekte zu beleuchten:

• Die genetische Vielfalt einer Population und ihre potenzielle Anpassungsfähigkeit.
• Das Ausmaß genetischer Drift, das heißt zufällige Änderungen der Allelfrequenz über die Generationen hinweg.
• Das Vorhandensein natürlicher Selektion, welche Allele bevorzugt, die das Überleben und die Fortpflanzung fördern.
• Die Mischung von Populationen und wie Individuen zwischen Populationen austauschen.

Die Allelfrequenz kann sich über die Zeit hinweg aufgrund verschiedener Faktoren wie Mutation, genetischer Drift, Selektion und Migration ändern.

Berechnung der Allel Frequenz

Um die Frequenz eines bestimmten Allels in einer Population zu bestimmen, muss man wissen, wie oft das Allel im Genpool der Population vorkommt, in Relation zur Gesamtzahl der Allele. Im Prinzip handelt es sich um eine einfache Division: Die Anzahl der bestimmten Allele wird durch die Gesamtzahl der Allele dividiert.

Formel zur Berechnung der Allelfrequenz:

In natürlichen Populationen können Genotypfrequenzen und somit auch Allelfrequenzen durch die Hardy-Weinberg-Gleichung modelliert werden. Diese leitet sich ab aus der Annahme, dass die Population sich in einem Gleichgewicht befindet, das heißt dass sich die Frequenzen von Generation zu Generation nicht ändern.

Die Hardy-Weinberg-Gleichungen lauten: \[ p^2 + 2pq + q^2 = 1 \quad \text{und} \quad p + q = 1 \]

Hier stehen \(p\) und \(q\) für die Allelfrequenzen und \(p^2\), \(2pq\) und \(q^2\) für die Genotypfrequenzen. Zum Beispiel ist \(p^2\) die Frequenz des Homozygoten Genotyps für das dominante Allel, \(2pq\) die Frequenz des Heterozygoten Genotyps und \(q^2\) die Frequenz des Homozygoten für das rezessive Allel.