Durch ein Einzelgen bedingte genetische Störungen (Mendelsche Erkrankungen) sind am leichtesten zu untersuchen und sind am besten verstanden. Wenn die Expression eines Merkmals nur eine Kopie eines Gens (ein Allel) erfordert, ist dieses Merkmal dominant. Wenn die Expression eines Merkmals 2 Kopien eines Gens (2 Allele) erfordert, ist dieses Merkmal rezessiv. Eine Ausnahme sind die X-chromosomalen Erkrankungen. Da Männer in der Regel kein gepaartes Allel haben, um die Auswirkungen der meisten Allele auf dem X-Chromosom auszugleichen, wird das X-Chromosom-Allel bei Männern exprimiert, auch wenn das Merkmal rezessiv ist. Andere Ausnahmen, wie mitochondriale Erkrankungen, gibt es ebenfalls. Mitochondriale Gene werden in der Regel nur von der mütterlichen Eizelle vererbt. Proteine, die in der Struktur und Funktion der Mitochondrien aktiv sind, stammen sowohl von mitochondrialen Genen als auch von nukleären Genen. (Siehe auch Übersicht über Genetik.)
Viele spezifische Störungen einzelner Gene sind beschrieben worden.
Beispiele für Generkrankungen in der Mendelschen Vererbung
Gen | Dominant | Rezessiv |
|---|---|---|
Nicht-X-chromosomal | ||
X-chromosomal | Rot-Grün-Blindheit |
Autosomal-dominante Vererbung
Zur Ausprägung eines autosomal-dominant vererbten Merkmals ist nur ein Allel eines Gens nötig; d. h., es sind sowohl Heterozygote als auch Homozygote des veränderten Gens betroffen. Ein typischer Stammbaum eines autosomal dominanten Merkmals wird in Abbildung Autosomal dominante Vererbung dargestellt.
Im Allgemeinen gelten folgende Regeln:
Ein Betroffener hat einen betroffenen Elternteil.
Ist der betroffene Elternteil heterozygot und der andere nicht betroffen, werden sie im Durchschnitt genauso viele betroffene wie nichtbetroffene Kinder haben; d. h. jedes Kind eines Betroffenen trägt ein Risiko von 50%, dass das Merkmal auch bei ihm auftritt.
Nichterkrankte Kinder eines betroffenen Elternteils geben das Merkmal nicht an ihre Nachkommen weiter.
Männer und Frauen sind mit gleich hoher Wahrscheinlichkeit betroffen.
Autosomal-dominante Vererbung
Autosomal-rezessive Vererbung
Damit sich ein autosomal-rezessiv vererbtes Merkmal durchsetzt, müssen zwei Kopien eines abweichenden Allels vorliegen. Ein Beispiel für einen Stammbaum ist unter der Abbildung Autosomal rezessive Vererbung zu sehen.
Im Allgemeinen treffen folgende Vererbungsregeln zu:
Heterozygote sind nicht betroffen, tragen aber das abnorme Gen.
Männer und Frauen sind mit gleich hoher Wahrscheinlichkeit betroffen.
Wenn nichtbetroffene (phänotypisch normale) Eltern ein betroffenes Kind haben, sind beide Eltern heterozygot. Im Durchschnitt ist ein Viertel ihrer Kinder betroffen, die Hälfte sind Heterozygoten, und ein Viertel ist weder betroffen noch Träger (genotypisch normal). Bei den Kindern beträgt also die Chance, nicht betroffen zu sein (d. h. entweder Träger zu sein oder genotypisch normal zu sein), drei Viertel, und bei den nicht betroffenen Kindern beträgt die Chance, Träger zu sein, zwei Drittel.
Alle Kinder eines betroffenen Elternteils und eines Elternteils, der nicht Träger ist, sind nicht betroffene Heterozygoten.
Von den Kindern eines betroffenen und eines heterozygoten Elternteils sind durchschnittlich die Hälfte betroffen und die Hälfte heterozygot.
Sind beide Elternteile betroffen, sind auch alle ihre Kinder betroffen.
Ein nicht betroffener (phänotypisch normaler) Mensch mit nicht betroffenen Eltern, aber betroffenen Geschwistern hat eine 66%ige Chance, Träger des anormalen Gens zu sein.
Autosomal-rezessive Vererbung
Da Verwandte wahrscheinlich eher dasselbe mutierte Allel besitzen, können eng verwandte Paare (Blutsverwandte) mit höherer Wahrscheinlichkeit betroffene Kinder bekommen. Bei Eltern-Kind- oder Bruder-Schwester-Verbindungen (Inzest) ist das Risiko, erkrankte Kinder zu haben, besonders hoch, weil ein hoher Anteil ihres Genmaterials übereinstimmt. In bestimmten Bevölkerungsgruppen kann der Anteil der Heterozygoten (Träger) besonders hoch sein, weil sich ein „Gründereffekt“ bemerkbar gemacht hat (d. h. unter den anfänglich wenigen Gruppenmitgliedern befand sich ein Träger) oder weil der Trägerstatus einen selektiven Vorteil bedeutete (Heterozygotie für Sichelzellenanämie schützt z. B. vor Malaria).
Bedingt das Merkmal einen spezifischen Proteindefekt, liegt das betreffende Protein (z. B. ein Enzym) bei Heterozygoten gewöhnlich in geringerer Konzentration vor. Falls die Mutation bekannt ist, können heterozygote, phänotypisch normale Menschen mit Hilfe von molekulargenetischen Techniken identifiziert werden (z. B. in den meisten Fällen bei Menschen mit zystischer Fibrose).
X-chromosomal-dominante Vererbung
X-chromosomal-dominant vererbte Merkmale werden mit dem X-Chromosom übertragen; die meisten kommen nur selten vor. Normalerweise sind Männer stärker betroffen, einige X-chromosomal dominante Erkrankungen sind bei ihnen oft tödlich. Frauen, die nur ein abnormes Allel tragen, sind betroffen, aber weniger stark. Ein typischer Stammbaum ist in Abbildung X-verknüpfter dominater Vererbung zu sehen.
Im Allgemeinen treffen folgende Vererbungsregeln zu:
Betroffene Männchen übertragen das Merkmal an alle ihre Töchter, aber an keinen ihrer Söhne.
Heterozygote Weibchen übertragen das Merkmal auf die Hälfte ihrer Kinder, unabhängig vom Geschlecht.
Homozygote Weibchen vererben das Merkmal an alle ihre Kinder.
Heterozygote Weibchen sind ebenfalls betroffen, wenn auch weniger stark.
Weil Weibchen heterozygot oder homozygot sein können, haben mehr Weibchen als Männchen das Merkmal. Der Unterschied zwischen den Geschlechtern ist sogar noch größer, wenn die Erkrankung bei Männchen tödlich ist.
X-chromosomal-dominante Vererbung
Ein X-chromosomal-dominanter Erbgang lässt sich nur schwer von einer autosomal-dominanten Vererbung unterscheiden, wenn man nur die Vererbungsmuster betrachtet. Es sind große Stammbäume erforderlich, und da eine Übertragung von Mann zu Mann eine X-chromosomale Vererbung ausschließt (Männer geben nur ihr Y-Chromosom an ihre Söhne weiter), ist besonders auf die Kinder betroffener Männer zu achten.
X-chromosomal-rezessive Vererbung
X-chromosomal-rezessiv vererbte Merkmale werden mit dem X-Chromosom übertragen. So sind fast alle betroffenen Menschen männlich, weil die meisten Frauen eine normale Kopie des betroffenen Gens haben und damit heterozygot sind. Ein typischer Stammbaum ist in Abbildung X-verknüpfter dominater Vererbung zu sehen.
Im Allgemeinen treffen folgende Vererbungsregeln zu:
Betroffen sind fast ausschließlich Männer.
Heterozygote Frauen sind in der Regel nicht betroffen (phänotypisch normal), geben aber als Trägerinnen das anormale Gen an die Hälfte ihrer Kinder weiter.
Die Hälfte der Söhne einer Merkmalsträgerin ist betroffen, und die Hälfte der Töchter sind Merkmalsträgerinnen.
Ein betroffener Mann gibt das Merkmal nie an seine Söhne weiter.
Sämtliche Töchter eines betroffenen Mannes sind Merkmalsträgerinnen.
Die Töchter einer Trägerin und eines nicht betroffenen Vaters, der kein Träger ist, sind nicht betroffen, aber die Hälfte sind Träger.
X-chromosomal-rezessive Vererbung
Auch wenn gelegentlich bei heterozygoten Frauen mit X-chromosomalen Mutationen die Krankheit ausgeprägt wird, sind sie selten so schwer betroffen wie Männer.