am Puls Biologie 8, Schulbuch

44 Bestimmte Merkmale lassen sich auf ein einzelnes Gen zurückführen Kompostierbares Einweggeschirr, biologisch abbaubare Einkaufssackerl? Amylose macht es möglich. Diese besondere Form der Stärke lässt sich aus bestimmten Pflanzen wie zB der Amy­ lose-Erbse gewinnen und gewinnt deshalb als nachwachsender Rohstoff an Bedeutung. Die Amylose-Erbse ist ein Beispiel für eine Art, bei der ein Merkmal von einem einzelnen Gen abhängt. Normalerweise besteht Stärke aus zwei Anteilen, dem verzweigten Amylopektin und der unver- zweigten Amylose. Pflanzen stellen Amylopektin mit Hilfe eines speziellen Enzyms aus Amylose her ( k Abb. 13 links). Amylopektin ist osmotisch wenig aktiv und daher gut für die Samenruhe geeignet. Die Stärke herkömmlicher Erbsen (so- wie der allermeisten Pflanzen) besteht daher vorwiegend aus Amylopektin. Amylose-Erbsen besitzen dagegen Amylose, weswegen sie zu- nächst stark aufquellen, dann bei Austrocknung aber schrumpfen. Amylose-Erbsen haben also den Phänotyp der runzeligen Samen. Und was ist der molekularbiologische Hinter- grund? Runzelige Erbsen weisen eine Mutation im dem Gen auf, das für das amylopektinbilden- den Enzym codiert. Konkret ist im Gen ein Stück Fremd-DNA eingebaut ( k Abb. 13 rechts). Da- durch ist die mRNA länger als die intakte mRNA, das Protein hat eine andere Form und wirkt nicht mehr als Enzym. Folglich kann die Zelle kein Amylopektin mehr herstellen, die Stärke besteht also ausschließlich aus Amylose. Dadurch quillt die Erbse und wird beim Austrocknen runzelig. Ein einzelnes Merkmal, das genau einem Gen zugeordnet werden kann, wird als monogene­ tisches Merkmal bezeichnet. Dies ist aber relativ selten der Fall, die meisten Merkmale werden von mehreren Genen bestimmt, sind also poly­ genetisch . Es gibt auch Fälle, in denen ein einzel- nes Gen mehrere Merkmale bestimmt. Hier spricht man von Polyphänie . So sind zB einige Erbkrankheiten des Menschen polyphän: Cysti- sche Fibrose, Sichelzellenanämie oder Hämophi- lie werden jeweils durch eine einzelne Mutation in einem Gen hervorgerufen, bewirken aber meh- rere Veränderungen ( k S. 51). Viele Merkmale können durch Umwelteinflüsse verändert werden. Die Größe eines Lebewesens etwa ist natürlich genetisch im Wesentlichen vor- gegeben, dennoch können Umwelteinflüsse (zB Nahrungsmangel im Wachstum, Krankheiten etc.) dieses Merkmal beeinflussen. Derartige durch Umweltfaktoren hervorgerufene Änderun- gen des Phänotyps werden als Modifikationen bezeichnet (im Unterschied zu genetisch beding- ten Mutationen, siehe folgender Abschnitt). Runzelige Erbsen entstehen durch eine Mutation in einem einzelnen Gen Struktur und Funktion Abb.13: Zusammenhang zwischen Gen und Merkmal am Beispiel der Samenform der Erbse. O O O O O O O O O O O O O O O O DNA des intakten Enzyms 3‘ 5‘ mRNA 3‘ 5‘ mRNA Fremd-DNA Amylopektin Mutation Amylose Phänotyp: rund Stärke: überwiegend Amylopektin Stärke: überwiegend Amylose Rr RR Genotyp: oder Phänotyp: runzelig rr Genotyp: fehler- haftes Protein amylopektin- bildendes Enzym Aufgabe W 1 Mendelregeln und Polyphänie: Auch bei Polyphänie gelten die Mendel’schen Regeln (bei Polygenie dagegen nicht). Erkläre den Sachverhalt. Basiskonzept Struktur und Funktion: Die Form des Proteins beruht auf der Anordnung der Aminosäuren, die wiederum durch die Basen- folge der DNA bestimmt wird. Durch die Mutation ändert sich die Basenabfolge, dadurch ändert das Protein seine Form und kann seine Funktion nicht mehr erfüllen. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv