Laborbiologie WS14/15 Drosophila-Kreuzungsgenetik Teil I · 11.01.15 1 Dr. Robert Klapper !...
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11.01.15 1 Dr. Robert Klapper Laborbiologie WS14/15 Drosophila-Kreuzungsgenetik Teil I Dr. R. Klapper Ziele der beiden Kurstage: • Verknüpfung von praktischen Erfahrungen in der Kreuzungsgenetik mit grundlegenden Methoden der Statistik • Erkenntnisgewinn durch „Besonderheiten im Erbgang“ • Möglichkeiten und Grenzen eines Experimentes • Was passiert bei Meiose wirklich? • Wie erstelle ich eine Genkarte? • Wie finde ich einen praktischen Einstieg in die klassische Genetik im Schulunterricht? • praktisches Arbeiten mit einem Modellorganismus
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Dr. Robert Klapper
Laborbiologie WS14/15 Drosophila-Kreuzungsgenetik Teil I
Dr. R. Klapper
Ziele der beiden Kurstage: • Verknüpfung von praktischen Erfahrungen in der
Kreuzungsgenetik mit grundlegenden Methoden der Statistik
• Erkenntnisgewinn durch „Besonderheiten im Erbgang“ • Möglichkeiten und Grenzen eines Experimentes • Was passiert bei Meiose wirklich? • Wie erstelle ich eine Genkarte? • Wie finde ich einen praktischen Einstieg in die klassische
Genetik im Schulunterricht? • praktisches Arbeiten mit einem Modellorganismus
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Was ist ein Modellorganismus? Bakterium Escherichia coli (Colibakterium) Pilz Saccharomyces cerevisiae (Bäckerhefe) Pflanze Arabidopsis thaliana (Ackerschmalwand) Tier Caenorhabditis elegans (Fadenwurm)
Drosophila melanogaster (Taufliege) Danio rerio (Zebrafisch) Mus musculus (Maus)
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340 Abbildungen, 2., überarb. u. erw. Aufl. 2008, 44,95 €
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1865 ?
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Gregor Johann Mendel (1822 - 1884)
Begründer der
modernen Genetik
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1. Das Uniformitäts- und Reziprozitäts-gesetz
Dr. R. Klapper
2. Das Spaltungs- gesetz
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3. Das Unabhängigkeits- oder Rekombinationsgesetz
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Die Mendelschen Gesetze
1. Das Uniformitäts- und Reziprozitätsgesetz
2. Das Spaltungsgesetz
3. Das Unabhängigkeits- oder Rekombinationsgesetz
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„In a pedigree culture of Drosophila which had been running for nearly one year through a considerable number of generations, a male apperared with white eyes. The normal flies have brilliant red eyes.“
Thomas Hunt Morgan (1866-1945)
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Lebenszyklus von Drosophila
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Wildtyp rote Augen
Mutante weiße Augen
white (w) w+
Wildtyp und Mutanten
Janning & Knust, 2004
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Wildtyp rote Augen
Mutante weiße Augen
white (w) w+
Wildtyp und Mutanten
Janning & Knust, 2004
w+ w Allele des Gens white
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Wildtyp und Mutanten Wildtyp
helle Körperfärbung Mutante
dunkle Körperfärbung
ebony (e) e+
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Nomenklatur
Wildtyp = Merkmal, das bei den meisten in der Natur vorkommenden Individuen einer Art vorkommt.
Durch Mutation wird in ein Gen erkennbar und mit einem Namen versehen, der die Mutation beschreibt, z.B. ebony = ebenholzfarben (Abk. e). Der Wildtyp dieses Gens wird mit e + oder vereinfacht mit + bezeichnet.
Bezeichnungen für rezessive Merkmale beginnen mit einem Kleinbuchstaben, die für dominante Merkmale mit Großbuchstaben.
Bei der Darstellung einer Kreuzung werden zunächst die Merkmale des Weibchens, dann die des Männchens angegeben, z.B. w+ e+ X w e.
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Nomenklatur
Für die Beschreibung von Genotypen mit mehreren Mutationen gilt:
Mutationen auf demselben Chromosom: die Allelsymbole werden aneinandergereiht und durch Abstände getrennt, z.B. y w vg
Mutationen auf homologen Chromosomen: die beiden Chromosomen werden durch Schrägstrich getrennt, z.B. y w cv / v B
Mutationen auf nicht-homologen Chromosomen: die Chromosomen werden durch Semikolon getrennt, z.B. vg; e
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Nomenklatur
w+ e+ oder + + oder
+
w+ e oder e
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Unterscheidung Weibchen - Männchen
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Abdomen
Unterscheidung Weibchen - Männchen
Weibchen Männchen
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Geschlechtskamm Unterscheidung Weibchen - Männchen
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Unterscheidung Weibchen - Männchen
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Unterscheidung Weibchen - Männchen
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Technik des Umgangs mit Drosophila
Drosophila-Kultur Etherflasche Etherisierer
grüne Matte weiße Platte
Pinsel
Stift
„Orcus“ für tote Fliegen
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Technik des Umgangs mit Drosophila
1. Betäuben von Wildtyp-Fliegen = P-Generation 2. Anordnen der betäubten Fliegen:
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Betrachten von Wildtyp und Mutante Bestimmen des Verhältnisses von Weibchen zu Männchen
1. Betäuben von Wildtyp-Fliegen = P-Generation 2. Anordnen der betäubten Fliegen 3. Betrachten der Fliegen mit der Lupe
Hin- und Herwenden mit dem Pinsel 4. Sortieren in Weibchen und Männchen Tischassistenz kontrollieren lassen! Die Anteile der Weibchen in den einzelnen Stichproben werden von den Tischassistenten in den Computer eingegeben und als Häufigkeitsverteilung für den gesamten Kurs ausgegeben.
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Betrachten von Wildtyp und Mutante Bestimmen des Verhältnisses von Weibchen zu Männchen
1. Betäuben von w e -Fliegen = P-Generation 2. Anordnen der betäubten Fliegen 3. Betrachten der Fliegen mit der Lupe
Hin- und Herwenden mit dem Pinsel 4. Sortieren in Weibchen und Männchen Tischassistenz kontrollieren lassen! Die Anteile der Weibchen in den einzelnen Stichproben werden von den Tischassistenten in den Computer eingegeben und als Häufigkeitsverteilung für den gesamten Kurs ausgegeben.
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Ansetzen der F2 - Generation und Auswertung der Kreuzung
An den beiden Kurstagen werden die beiden reziproken Kreuzungen + + X w e und w e X + + über 3 Generationen verfolgt: P => F1 => F2 1. Kurstag P und F1 2. Kurstag F2
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Ansetzen der F2 - Generation und Auswertung der Kreuzung, Teil I
Erwartete Geno- und Phänotypen aus Kreuzung (P:) + X w e
Gameten Eier
Spermien
Dr. R. Klapper
1. Jede Gruppe à 2 Kursteilnehmer erhält 2
Kulturen von (P:) + X w e
Darin befinden sich die F1-Tiere.
2. Jede Gruppe beschriftet 2 leere Futterröhrchen mit:
F1: + X w e
Name Datum
Ansetzen der F2 - Generation und Auswertung der Kreuzung, Teil I
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Ansetzen der F2 - Generation und Auswertung der Kreuzung, Teil I
1. Betäuben der Fliegen der Kultur
+ X w e 2. Aussortieren von 2 X je 10 Weibchen und 10
Männchen 3. Überführen der 2 X 10 Pärchen in die beiden zuvor
beschrifteten Futterröhrchen = Neuansätze zur F2 4. Betrachten der restlichen Fliegen mit der Lupe
Welche Phänotypen gibt es bezüglich Augenfarbe und Körperfarbe - bei Weibchen ? - bei Männchen ?
Dr. R. Klapper
Ansetzen der F2 - Generation und Auswertung der Kreuzung, Teil I
5. Sortieren nach diesen Phänotypen und Weibchen und Männchen 6. Achten auf Ausnahme-Phänotypen: Geschlecht und Augenfarbe
Tischassistenz kontrollieren lassen! 7. Auszählen der Phänotypen-Klassen
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Dr. R. Klapper
Ansetzen der F2 - Generation und Auswertung der Kreuzung, Teil I
Auswertung der Kreuzung + X w e: • Alle Nachkommen sind Wildtyp. • Das entspricht der „Uniformitätsregel“.
aber: Vereinzelt treten Männchen mit weißen Augen auf. Erklärung?
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X-Chromosom: Hermann Henking, 1891 Y-Chromosom: Nettie Stevens, 1905
Menschliche X- und Y-Chromosomen
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Ansetzen der F2 - Generation und Auswertung der Kreuzung, Teil II
Erwartete Geno- und Phänotypen aus Kreuzung (P:) w e X + Gameten
Eier
Spermien
Dr. R. Klapper
Ansetzen der F2 - Generation und Auswertung der Kreuzung, Teil II
1. Jede Gruppe à 2 Kursteilnehmer erhält 2
Kulturen von (P:) w e X +
Darin befinden sich die F1-Tiere.
2. Jede Gruppe beschriftet 2 leere Futterröhrchen mit:
F1: w e X + Name Datum
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Dr. R. Klapper
1. Betäuben der Fliegen der Kultur w e X +
pro Person • Aussortieren von 2 x je 10 Weibchen und 10 Männchen • Überführen der 2 x 10 Pärchen in die beiden zuvor
beschrifteten Futterröhrchen = Neuansätze zur F2 2. Betrachten der restlichen Fliegen mit der Lupe
Welche Phänotypen gibt es bezüglich Augenfarbe und Körperfarbe?
3. Sortieren nach diesen Phänotypen und Weibchen und Männchen 4. Achten auf Ausnahme-Phänotypen: Geschlecht und Augenfarbe
Tischassistenz kontrollieren lassen! 5. Auszählen der Phänotypen-Klassen
Ansetzen der F2 - Generation und Auswertung der Kreuzung, Teil II
Dr. R. Klapper
Ansetzen der F2 - Generation und Auswertung der Kreuzung, Teil II
Auswertung der Kreuzung w e X +: • Alle Weibchen sind Wildtyp, alle Männchen haben weiße Augen. • Das entspricht nicht der „Uniformitätsregel“. zusätzlich: Vereinzelt treten Weibchen mit weißen Augen und Wildtyp-Männchen auf. Erklärungen?
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Dr. R. Klapper
Ansetzen der F2 - Generation und Auswertung der Kreuzung, Teil II
Erwartete Geno- und Phänotypen aus Kreuzung (P:) w e X +
Eier
Spermien
Weib.
Weib.
Männ.
Männ.
e w e w e w e w
e+ w+
e+ w+
e+
e+
Dr. R. Klapper
P
Gameten
F1
Genotyp
Phänotyp
Deutung des Kreuzungsergebnisses + X w e
Janning & Knust, 2004
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Dr. R. Klapper
Deutung des Kreuzungsergebnisses w e X +
P
F1
Genotyp
Phänotyp Gameten
Janning & Knust, 2004
Dr. R. Klapper
Mechanismen der Geschlechtsbestimmung
Drosophila Mensch
XX
XY
XXY
X0
Geschlecht Chromosomen- konstitution
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Dr. R. Klapper
Mechanismen der Geschlechtsbestimmung
Drosophila Mensch
XX W W
XY M M
XXY W M(Klinefelter)
X0 M(steril)
W(Turner)
Geschlecht Chromosomen- konstitution
Dr. R. Klapper
Nondisjunction
Janning & Knust, 2004
