Ein Stammbaum liefert Hinweise – keine fertige Lösung
Ein genetischer Stammbaum zeigt, bei welchen verwandten Personen ein bestimmtes Merkmal vorkommt. Du prüfst, welcher Erbgang die Beobachtungen erklären kann, und leitest mögliche Genotypen ab. Ein kleines Muster allein beweist einen Erbgang oft nicht.
Für die folgenden Schulmodelle nehmen wir an: ein betrachtetes Gen, vollständige Ausprägung des Merkmals bei entsprechendem Genotyp, keine Neumutationen und zutreffende Verwandtschaftsangaben. Erst unter diesen Annahmen sind bestimmte Ausschlüsse möglich.
Zeichen lesen und Personen eindeutig benennen
□ Mann○ FrauAusgefüllt: Merkmal vorhandenLeer: Merkmal nicht vorhanden
Die Symbole entsprechen der üblichen vereinfachten Schulnotation. Eine waagerechte Verbindung kennzeichnet ein Elternpaar. Von ihr führt eine Linie zur Geschwisterlinie; daran hängen die Kinder. Generationen werden mit römischen Ziffern, Personen innerhalb einer Generation mit Zahlen bezeichnet.
Wichtig: Ein leeres Symbol sagt nur, dass das untersuchte Merkmal nicht ausgeprägt ist. Es bedeutet weder „ohne das Allel“ noch allgemein „gesund“. Überträger können in erweiterten Darstellungen gesondert markiert sein; beachte immer die Legende.
In fünf Schritten zur begründeten Auswertung
1 · Auffällige Familien suchen
Gibt es Kinder mit Merkmal, obwohl beide Eltern es nicht zeigen? Oder Kinder ohne Merkmal bei zwei Eltern mit Merkmal?
2 · Dominant und rezessiv prüfen
Überlege, welche Genotypen die Beobachtung ermöglichen. Suche Widersprüche, statt nur Generationen abzuzählen.
3 · Autosomal und X-chromosomal prüfen
Beachte, von welchem Elternteil Söhne und Töchter ihr X-Chromosom erhalten. Eine ähnliche Häufigkeit bei Männern und Frauen allein beweist nichts.
4 · Sichere Genotypen eintragen
Bei autosomal-rezessiv sind Personen mit Merkmal aa. Bei autosomal-dominant sind Personen ohne Merkmal aa. Ergänze andere Genotypen über Verwandte.
5 · Unsicherheit stehen lassen
Kann eine Person AA oder Aa sein, schreibe beide Möglichkeiten. Leite Wahrscheinlichkeiten erst ab, wenn die nötigen Annahmen feststehen.
Stammbaum-Labor: Begründen statt raten
Wähle einen Fall. Beschreibe zuerst die Eltern-Kind-Konstellation und prüfe die möglichen Erbgänge. Blende anschließend die begründete Lösung und die Genotypen ein.
Fall 1 · Zwei Eltern ohne Merkmal
Quadrat: Mann · Kreis: Frau · Blau ausgefüllt: Merkmal vorhanden. II-1 und II-2 sind Töchter, II-3 ist ein Sohn.
Welche Beobachtung schließt unter den Modellannahmen einen Erbgang aus?
Autosomal-dominant oder autosomal-rezessiv?
Modell
Genotyp mit Merkmal
Besonders hilfreicher Hinweis
Autosomal-rezessiv
aa
Zwei Eltern ohne Merkmal können als Aa × Aa ein Kind mit Merkmal haben.
Autosomal-dominant
AA oder Aa
Zwei Eltern mit Merkmal können als Aa × Aa ein Kind ohne Merkmal haben.
Bei einem rezessiven Erbgang können Allele über Personen ohne sichtbares Merkmal weitergegeben werden. Bei einem dominanten Erbgang findet man das Merkmal unter den Modellannahmen oft in aufeinanderfolgenden Generationen. „Überspringt eine Generation“ ist aber nur ein Hinweis und keine allein ausreichende Begründung.
Durchgerechneter Fall 1: II-1 zeigt das rezessive Merkmal und ist aa. Sie muss von beiden Eltern a erhalten haben. Da beide Eltern das Merkmal nicht zeigen, sind sie zwingend Aa. Für jedes weitere Kind gilt daher P(aa) = ¼.
X-chromosomale Vererbung prüfen
Im vereinfachten XX/XY-Modell erhalten Söhne ihr X von der Mutter und ihr Y vom Vater. Töchter erhalten ein X von jedem Elternteil. Für die hier betrachteten X-gebundenen Gene außerhalb der pseudoautosomalen Regionen gibt es deshalb keine direkte Vater-Sohn-Weitergabe.
X-chromosomal-rezessiv
XᵃY zeigt das Merkmal; XᴬXᵃ ist im einfachen Modell eine Überträgerin ohne Merkmal; XᵃXᵃ zeigt es. Eine betroffene Tochter braucht ein betroffenes X ihres Vaters, der dann ebenfalls das Merkmal zeigt.
X-chromosomal-dominant
Ein betroffenes X genügt. Ein betroffener Vater gibt dieses X an alle Töchter und sein Y an alle Söhne weiter. Eine nicht betroffene Tochter eines betroffenen Vaters widerspricht diesem einfachen Modell.
Vorsicht: Vater und Sohn können beide dasselbe Merkmal zeigen, ohne dass das betreffende X-Allel vom Vater zum Sohn gelangt ist – der Sohn könnte es von der Mutter haben. Nicht jede solche Konstellation schließt X-Vererbung aus.
Wahrscheinlichkeit: Welche Gruppe ist gemeint?
Aa × Aa, autosomal-rezessiv: ¼ AA, ½ Aa, ¼ aa. Ein Kind zeigt mit 25 % Wahrscheinlichkeit das Merkmal.
Wenn bereits bekannt ist, dass das Kind das Merkmal nicht zeigt: aa fällt weg. Unter den verbleibenden Kombinationen AA, Aa und aA sind zwei heterozygot. Die Überträger-Wahrscheinlichkeit beträgt dann ⅔, nicht ½.
XᴬXᵃ × XᴬY, X-rezessiv: Von den Söhnen zeigen im Modell 50 % das Merkmal. Bezogen auf alle Kinder sind es 25 %, wenn Söhne und Töchter jeweils mit Wahrscheinlichkeit ½ auftreten. „50 % der Söhne“ ist also nicht „50 % aller Kinder“.
Grenzen der Auswertung
Echte Merkmale können durch mehrere Gene, Umwelt, altersabhängige Ausprägung oder unvollständige Penetranz beeinflusst sein. Auch Neumutationen sind möglich. Kleine Familien liefern nur wenige Beobachtungen. Daher darf man reale Familien nicht allein anhand eines solchen Schulmodells genetisch beurteilen.
Gute Aufgabenantwort: „Autosomal-rezessiv ist unter den genannten Annahmen mit dem Stammbaum vereinbar; I-1 und I-2 müssen Aa sein.“ Das ist genauer als „Das ist rezessiv, weil es selten vorkommt“.
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Alle 18 Aufgaben mit Lösungen zum Nachlesen
1 · Erkennen und zuordnen
1. Was bedeutet ein leeres Symbol im Schulstammbaum?
Die Person trägt sicher kein entsprechendes Allel
Die Person besitzt keine Chromosomen
Das untersuchte Merkmal ist nicht ausgeprägt
Lösung und Erklärung
Das untersuchte Merkmal ist nicht ausgeprägt
Die Darstellung beschreibt den Phänotyp für das betrachtete Merkmal; ein rezessives Allel kann dennoch vorhanden sein.
2. Wofür stehen römische Ziffern im üblichen Stammbaum?
Immer für dominante Genotypen
Für Generationen
Für die Zahl der Allele eines Gens
Lösung und Erklärung
Für Generationen
Generationen werden mit römischen Ziffern und Personen innerhalb einer Generation mit Zahlen bezeichnet.
3. Welchen Genotyp haben Personen mit einem autosomal-rezessiven Merkmal im einfachen Modell?
aa
AA
Zwingend Aa
Lösung und Erklärung
aa
Bei vollständiger Ausprägung ist das rezessive Merkmal bei zwei rezessiven Allelen sichtbar.
4. Welchen Genotyp haben Personen ohne ein autosomal-dominantes Merkmal im einfachen Modell?
AA
Aa
aa
Lösung und Erklärung
aa
Ein dominantes A würde bereits bei Aa zur Merkmalsausprägung führen. Ohne Merkmal bleibt aa.
5. Von welchem Elternteil stammt im vereinfachten XX/XY-Modell das X eines Sohnes?
Je zur Hälfte von beiden Eltern als zusammengesetztes X
Von der Mutter
Vom Vater
Lösung und Erklärung
Von der Mutter
Der Sohn erhält vom Vater das Y und von der Mutter das X.
6. Welche Aussage ist eine notwendige Modellannahme für die einfachen Ausschlussregeln dieser Seite?
Keine Neumutationen und vollständige Ausprägung bei entsprechendem Genotyp
Dominante Allele sind immer häufiger
Jede Familie besitzt gleich viele Söhne und Töchter
Lösung und Erklärung
Keine Neumutationen und vollständige Ausprägung bei entsprechendem Genotyp
Ausschlüsse gelten unter festgelegten Annahmen. Neumutationen oder unvollständige Penetranz können andere Muster ermöglichen.
2 · Anwenden und erklären
1. Zwei Eltern ohne Merkmal haben ein Kind mit einem autosomal-rezessiven Merkmal. Welche Genotypen müssen die Eltern besitzen?
AA und AA
aa und aa
Aa und Aa
Lösung und Erklärung
Aa und Aa
Das Kind ist aa und benötigt von beiden Eltern a. Da beide Eltern ohne Merkmal sind, müssen sie heterozygot sein.
2. Zwei Eltern mit autosomal-dominantem Merkmal haben ein Kind ohne Merkmal. Welche Genotypen passen?
AA und Aa
Aa und Aa
AA und AA
Lösung und Erklärung
Aa und Aa
Das Kind ist aa. Beide Eltern müssen ein a weitergeben können und gleichzeitig mindestens ein dominantes A besitzen.
3. Eine Tochter zeigt ein X-rezessives Merkmal, ihr Vater zeigt es nicht. Was folgt unter den genannten Schulannahmen?
Das einfache X-rezessive Modell ist damit nicht vereinbar
Der Vater hat ihr sein Y vererbt
Die Tochter kann ihr zweites X grundsätzlich von niemandem erhalten
Lösung und Erklärung
Das einfache X-rezessive Modell ist damit nicht vereinbar
Eine Tochter mit XᵃXᵃ müsste auch vom Vater Xᵃ erhalten. Er wäre dann XᵃY und würde das Merkmal zeigen.
4. Was gilt bei X-dominanter Vererbung für einen betroffenen Vater und eine Mutter ohne Merkmal im einfachen Modell?
Alle Söhne erhalten sein betroffenes X
Alle Kinder bleiben ohne Merkmal
Alle Töchter zeigen das Merkmal, die Söhne erhalten sein betroffenes X nicht
Lösung und Erklärung
Alle Töchter zeigen das Merkmal, die Söhne erhalten sein betroffenes X nicht
Töchter erhalten das väterliche X, Söhne das väterliche Y. Die Mutter bringt hier kein betroffenes X ein.
5. Wie groß ist bei Aa × Aa die Wahrscheinlichkeit für ein Kind mit autosomal-rezessivem Merkmal?
75 %
25 %
50 %
Lösung und Erklärung
25 %
Die Kombinationen sind AA, Aa, aA und aa. Nur aa zeigt das Merkmal.
6. Ein Kind aus Aa × Aa zeigt das rezessive Merkmal nicht. Wie wahrscheinlich ist der Genotyp Aa unter dieser Bedingung?
2/3
1/2
1/4
Lösung und Erklärung
2/3
aa ist bereits ausgeschlossen. Von AA, Aa und aA sind zwei Kombinationen heterozygot.
3 · Prüfen und übertragen
1. XᴬXᵃ × XᴬY: Wie viel Prozent der Söhne zeigen im einfachen X-rezessiven Modell das Merkmal?
25 %
100 %
50 %
Lösung und Erklärung
50 %
Söhne erhalten entweder Xᴬ oder Xᵃ von der Mutter, jeweils mit Wahrscheinlichkeit 1/2. Die Bezugsgruppe sind nur Söhne.
2. XᴬXᵃ × XᴬY: Wie groß ist bei gleicher Wahrscheinlichkeit für Söhne und Töchter der Anteil betroffener Söhne unter allen Kindern?
75 %
25 %
50 %
Lösung und Erklärung
25 %
Die Wahrscheinlichkeit für einen Sohn ist 1/2 und für Xᵃ innerhalb der Söhne ebenfalls 1/2: zusammen 1/4.
3. Vater und Sohn zeigen beide ein Merkmal. Beweist das eine direkte Weitergabe eines X-Allels vom Vater an den Sohn?
Nein, das betreffende X des Sohnes stammt von der Mutter
Ja, ein Sohn erhält grundsätzlich das väterliche X
Ja, ähnliche Ausprägung beweist immer dieselbe Weitergaberoute
Lösung und Erklärung
Nein, das betreffende X des Sohnes stammt von der Mutter
Beide können ein X-gebundenes Merkmal zeigen, ohne dass das X-Allel direkt zwischen ihnen weitergegeben wurde.
4. Mehr Männer als Frauen zeigen ein Merkmal in einer kleinen Familie. Beweist das X-rezessive Vererbung?
Ja, die Häufigkeit reicht immer aus
Ja, autosomale Merkmale kommen niemals bei Männern vor
Nein, das Muster muss mit konkreten Eltern-Kind-Beziehungen geprüft werden
Lösung und Erklärung
Nein, das Muster muss mit konkreten Eltern-Kind-Beziehungen geprüft werden
Kleine Stichproben können auch bei anderen Erbgängen ungleiche Häufigkeiten zeigen.
5. Was bedeutet die Genotypangabe AA / Aa bei einer Person?
Die Genotypen wechseln bei jedem Atemzug
Beide Genotypen bleiben mit den Beobachtungen vereinbar
Die Person besitzt gleichzeitig vier Allele an diesem Genort
Lösung und Erklärung
Beide Genotypen bleiben mit den Beobachtungen vereinbar
Unsicherheit muss erhalten bleiben, wenn sich die beiden Möglichkeiten aus den Daten nicht unterscheiden lassen.
6. Warum ist „Ein Merkmal überspringt eine Generation, also ist der Erbgang bewiesen“ zu stark?
Generationenmuster sind Hinweise; entscheidend sind Modellannahmen und mögliche Genotypen
Rezessive Allele können nie unbemerkt weitergegeben werden
Ein Stammbaum enthält grundsätzlich keine nützlichen Informationen
Lösung und Erklärung
Generationenmuster sind Hinweise; entscheidend sind Modellannahmen und mögliche Genotypen
Ein Muster allein kann mehrdeutig sein. Eine gute Auswertung begründet Vereinbarkeit oder Widerspruch an konkreten Beziehungen.
Wie sicher bist du jetzt?
Bearbeite drei weitere Aufgaben ohne Nachschlagen. Nutze die Rückmeldung, um gezielt weiterzulernen.
Entscheide ohne Nachschlagen. Pro Aufgabe passt genau eine Antwort.
Lösungen mit Erklärungen
Beide Eltern müssen Aa sein – Jeder Elternteil liefert ein a, zeigt das Merkmal aber nicht; daraus folgt im Modell Aa.
2/3 – Unter den verbleibenden Genotypkombinationen AA, Aa und aA sind zwei heterozygot.
Der Erbgang ist unter den genannten Annahmen mit den Beobachtungen vereinbar – Eine begründete Analyse trennt Modellannahmen, Beobachtungen und die daraus möglichen Schlüsse.
Die Aufgaben sind unterschiedlich. Die Ergebnisse geben dir eine kurze Orientierung zu deinem Lernstand.
Weitere Aufgaben zum Selbstcheck
10 Aufgaben: Wissen anwenden und Zusammenhänge erklären
Löse zunächst ohne Hilfe. Die Tipps führen zum Ansatz; die Lösungen zeigen, welche Fachbegriffe und Begründungen dazugehören.
1 · Was sagt ein leeres Symbol aus?
Tipp anzeigen
Nur das untersuchte Merkmal beachten.
Lösung anzeigen
Das Merkmal ist nicht ausgeprägt. Die Person kann dennoch ein rezessives Allel tragen.
2 · Zwei Eltern ohne Merkmal haben eine Tochter mit einem autosomal-rezessiven Merkmal. Genotypen?
Tipp anzeigen
Die Tochter bekommt je ein a.
Lösung anzeigen
Tochter aa; beide Eltern müssen Aa sein.
3 · Warum schließt diese Tochter im einfachen Modell X-rezessiv aus, wenn der Vater ohne Merkmal ist?
Tipp anzeigen
Von wem erhält sie ihr zweites X?
Lösung anzeigen
Eine betroffene Tochter wäre XᵃXᵃ und müsste Xᵃ auch vom Vater erhalten. Dieser müsste dann XᵃY sein und das Merkmal zeigen.
4 · Zwei Eltern mit autosomal-dominantem Merkmal haben ein Kind ohne Merkmal. Genotypen?
Tipp anzeigen
Das Kind hat aa.
Lösung anzeigen
Beide Eltern müssen Aa sein; jeder gibt a weiter. Das Kind ist aa.
5 · Reicht eine Häufung bei Männern als Beweis für X-rezessiv?
Tipp anzeigen
Stichprobe und alternative Erklärungen beachten.
Lösung anzeigen
Nein. Es ist ein möglicher Hinweis, aber in kleinen Familien können andere Erbgänge ähnliche Muster zeigen.
6 · Warum gibt ein Vater sein X nicht an seine Söhne weiter?
Tipp anzeigen
Vereinfachtes XX/XY-Modell.
Lösung anzeigen
Söhne erhalten sein Y. Ihr X stammt von der Mutter; gemeint sind Gene außerhalb der pseudoautosomalen Regionen.
7 · Ein Kind von Aa × Aa zeigt das rezessive Merkmal nicht. Wie wahrscheinlich ist Aa?
Tipp anzeigen
Die aa-Möglichkeit ist bereits ausgeschlossen.
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⅔: Von den drei nicht betroffenen Kombinationen AA, Aa, aA sind zwei heterozygot.
8 · XᴬXᵃ × XᴬY: Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit für einen betroffenen Sohn unter allen Kindern?
Tipp anzeigen
½ Sohn und ½ betroffen innerhalb der Söhne.
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½ × ½ = ¼ = 25 %, bei angenommener gleicher Wahrscheinlichkeit für Söhne und Töchter.
9 · Was bedeutet die Angabe AA / Aa bei einer Person?
Tipp anzeigen
Nicht mehr behaupten, als die Daten hergeben.
Lösung anzeigen
Beide Genotypen sind mit den Beobachtungen vereinbar. Der genaue Genotyp ist nicht eindeutig bestimmt.
10 · Warum sollte eine Auswertung ihre Modellannahmen nennen?
Tipp anzeigen
Ausnahmen können scheinbare Widersprüche erklären.
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Weil etwa Neumutationen, unvollständige Penetranz oder mehrere beteiligte Gene die einfachen Ausschlussregeln außer Kraft setzen können.
Zusätzlicher Begriffscheck
Kurzer Begriffscheck
Welche Formulierung ist fachlich am besten?
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Fachliche Vertiefung: OpenStax · Biology 2e. Umfang und Klassenstufe unterscheiden sich nach Bundesland und Schulart. Eigene Modellbeispiele.
