Thema 1
Genoom organisatie
nucleotiden:
● fosfaatgroep sterk negatief
● suikergroep vijf-ring: tellen vanaf base
○ 5’ fosfaatgroep
○ 3’ geen fosfaatgroep
○ zo polariteit DNA
● base
○ adenine - thymine: 2 H-bruggen
○ guanine - cytosine: 3 H-bruggen
DNA dubbelstrengs, twee polynucleotide ketens, lopen antiparallel, suikerfosfaat backbone,
dubbele helix, ketensequenties complementair
basis overlevingsmechanisme: elke streng kan gekopieerd worden, zo precies hetzelfde,
semi-conservatieve replicatie
3 miljard baseparen, 22.000 eiwit-coderende genen, 1 meter Watson-Crick dsDNA, dus 2 m
i een kern, diameter 2 nm, gewicht 3 picogram, 46 chromosomen, diameter typische kern
6-8 micrometer
bijna alle genen unieke DNA-sequentie (single copy genen), ribosomaal RNA genen zijn
multicopy, 100 rRNA genen per genoom, liggen op satellieten acrocentrische chromosomen
repititieve sequenties: gegroepeerd, bijv bij centromeren, en in niet-coderende stukken DNA
genomisch DNA is verpakt in eiwitten, voornamelijk histonen (positief, dus trekken elkaar
aan), geheel heet chromatine (let op verschil met chromatide: een deel chromosoom)
● heterochromatine: gecondenseerd, transcriptioneel inactief (kleurt donker aan)
● euchromatine: gedecondenseerd, transcriptioneel actief (kleurt licht aan)
● verhouding eu-/heterochromatine maat voor activiteit cel
DNA om complex 8 histoneiwitten (4x2 dezelfde): nucleosoom, deze vormen
bead-on-a-string en rondom vijfde histoneiwit tot chromatine fiber, deze lussen en
condenseren verder tot interfase chromosomen, mitotische chromosomen nog verder
gecondenseerd (in metafase geen transcriptie), histonen hebben staarten, kunnen
moleculen aangehangen worden voor meer of minder transcriptie
korte arm tov centromeer is p-arm, lange arm is q-arm
● metacentrisch: p en q even lang
● submetracentrisch: p korter dan q
● acrocentrisch: hele korte p, sattelieten
,Genen in beeld:
● G-bandering
○ karyotypering: metafase preparaten gekleurd met Geimsa kleuring, geeft
“barcode”, lage resolutie, 3 miljoen baseparen per bandje, ideale vorm heet
idiogram, notatie: 7q31: lange arm chromosoom 7, bandje 31
● FISH: DNA sequentie detectie dmv fluorescentie in situ hybridizatie:
○ meta of interfase cellen, specifieke stukken DNA aankleuren met fluorescente
probes, resolutie 100.000 baseparen, oa te zien: extra chromosoom, deleties
(2 groene stippen, 1 rode: 1 rode deletie)
○ whole genome paint: alle chromosomen verschillend aankleuren
○ metafase cellen om translocaties te kunnen zien
● CGH: comparative genome hybridization
○ Array-CGH en SNP-array: bekend DNA kleuren, op glaasje DNA patiënt,
kijken naar kleurverdeling, resolutie 20.000 baseparen
● Nextgen-sequencing
○ detectielimiet 1 basepaar
○ whole exome sequencing: sequencen al het coderende DNA
○ whole genome sequencing: sequencen al het DNA
Mitose en meiose
homologe chromosomen: van hetzelfde paar
celdeling nodig voor voortplanting, groei en herstel/vernieuwing
menselijk lichaam 1012 a 1013 cellen
centromeer: hier zusterchromatiden bijeen gehouden
kinetochoor: eiwitcomplex war microtubuli aan hechten
microtubuli/spoeldraden: trekken zusterchromatiden uiteen
centrosoom: waar chromatiden naartoe getrokken worden
mitose:
● interfase (90% celcyclus)
○ G1: groeifase (evt organellen verdubbeld)
■ evt door naar G0
○ S: DNA synthese
○ G2: groeifase
○ kernmerken: duidelijke kern, DNA gedespiraliseerd, voorbereiding mitose:
replicatie chromosomen, productie eiwitten en organellen, verdubbelen
centrosomen
● mitose
○ profase
, ■ condensatie chromatine, kernmembraan verdwijnt, centrosomen naar
tegenoverliggende polen, vorming spoeldraden
○ prometafase
■ chromosomen gecondenseerd, spoeldraden aan kinetochoor
○ metafase
■ centromeren naar equatoriaal vlak, checkpoint (alle chromatiden aan
spoeldraad?)
○ anafase
■ splitsing op kinetochoor
○ telofase
■ chromosomen vormen dochterkernen, nucleoli gevormd (structuur in
celkern waar ribosomen gemaakt worden, uit DNA RNA en eiwitten),
chromosomen despiraliseren, spoeldraden verdwijnen
● cytokinese
controlepunten: voor S, voor M, halverwege M (metafase), voor cytokinese
meiose 1:
● verdelen homologe paren en crossing-over (= homologe recombinatie) voor
genetische variatie
● profase 1
○ condensatie chromatine, kernmembraan verdwijnt, crossing-over,
centrosomen naar tegenoverliggende polen, vorming spoeldraden
○ homologe chromosomen vormen bivalent (4 chromatiden naast elkaar),
crossing-over te zien als chiasmata, belangrijk voor goed verloop profase 1,
gebeurt ook bij pseudo-autosomale regio X/Y
● metafase 1
○ centromeren naar equatoriaal vlak in bivalente structuur, checkpoint (alle
chromatiden aan spoeldraad?)
● anafase 1
○ splitsing op kinetochoor
● telofase
○ chromosomen vormen dochterkernen, nucleoli gevormd, chromosomen
despiraliseren, spoeldraden verdwijnen
● cytokinese
meiose 2: overgang zonder interfase, lijkt op mitose
meiose: eerst 1 voorlopercel, leidt tot vier zaadcellen of 1 eicel en drie poollichaampjes
chromosoomafwijking: numeriek of structureel, autosomaal of geslachtschromosomen
non-disjunctie: paar gaat niet uit elkaar
anafase-lagging: chromatiden blijven achter, gaan verloren
polyploïdie: meer dan twee complete sets chromosomen (kan oa door dispermy; bevruchting
door twee zaadcellen)
aneuploïdie: toevoeging of verlies chromosomen
, ● trisomie: non-disjunctie, disomisch gameet
● monosomie: non-disjunctie of anafase-lagging, nullisomisch gameet
inversie: stuk omgedraaid, gebalanceerd, kan problemen geven bij overerving, pericentrisch
vs paracentrisch (wel of niet centromeer betrokken)
levensvatbaar: trisomie 13 patau, trisomie 18 edwards, trisomie 21 down, 47,XXY klinefelter,
45,X turner, 47,XXX (weinig fenotype), 47,XYY (weinig fenotype)
X-inactivatie: in epliblaststadium alle X-chromosomen behalve 1 per cel geïnactiveerd,
random, intact maar geen genexpressie, bij oöcyten inactivatie verwijderd, Xist gen
controleert X-inactivatie, tot expressie op geïnactiveerd X-chromosoom, codeert voor groot
niet-coderend RNA dat X-chromosoom coat, wordt heterochromatisch, Barr body,
pseudo-autosomale regio blijft actief (par-regio, op p-arm, op q-arm nog klein gebied, hier
geen recombinatie)
problemen in mitose (postzygotische deling): leidt tot mosaïcisme
structurele chromosoomafwijkingen: gebalanceerd (geen verlies genetisch materiaal) of
ongebalanceerd
breuken in DNA ontstaan door schade door straling/chemische stoffen of fouten bij
recombinatie tijdens meiose
translocatie: uitwisseling van materiaal tussen twee niet-homologe chromosomen
reciproke translocatie: gebalanceerde translocatie
robertsoniaanse translocatie: satellieten acrocentrische chromosomen plakken aan elkaar,
verlies RNA genen maar in principe fenotypisch normaal, kan problemen geven bij
voortplanting, vier betrokken chromsomen maken quadrivalente structuur of drie maken
trivalente structuur kan gebalanceerd of ongebalanceerd worden doorgegeven
acrocentrische chromosomen: 13, 14, 15, 21, 22
incidentie chromosoomabnormaliteiten: 10% spermatoza en 25% oöcyten, verantwoordelijk
voor 50% spontane miskramen, bij levendgeborenen nog maar 0,5%-1%
PD 22q11ds: velocardiofaciaal syndroom
klein stuk chromosoom 22 mist, variabel beeld, meestal zwakbegaafd
spleetvormige ogen, lange neus, neusrug breed, volle neuspunt, kleine vierkante oortjes,
kleine mond, slap gelaat (openhangend mondje)
driekwart patiënten hartafwijking (veel linkeruitsroom defecten) en voedingsproblemen
verder: milde ontwikkelingsachterstand, slappe spieren, kleine gestalte, lange slanke
vingers, immuunstoornissen, 1 op 2000, ontstaat doordat stukken op chromosoom 22 op
elkaar lijken, gaan verkeerd naast elkaar liggen, vaak de novo, dominant, variabele
expressie
Genoom organisatie
nucleotiden:
● fosfaatgroep sterk negatief
● suikergroep vijf-ring: tellen vanaf base
○ 5’ fosfaatgroep
○ 3’ geen fosfaatgroep
○ zo polariteit DNA
● base
○ adenine - thymine: 2 H-bruggen
○ guanine - cytosine: 3 H-bruggen
DNA dubbelstrengs, twee polynucleotide ketens, lopen antiparallel, suikerfosfaat backbone,
dubbele helix, ketensequenties complementair
basis overlevingsmechanisme: elke streng kan gekopieerd worden, zo precies hetzelfde,
semi-conservatieve replicatie
3 miljard baseparen, 22.000 eiwit-coderende genen, 1 meter Watson-Crick dsDNA, dus 2 m
i een kern, diameter 2 nm, gewicht 3 picogram, 46 chromosomen, diameter typische kern
6-8 micrometer
bijna alle genen unieke DNA-sequentie (single copy genen), ribosomaal RNA genen zijn
multicopy, 100 rRNA genen per genoom, liggen op satellieten acrocentrische chromosomen
repititieve sequenties: gegroepeerd, bijv bij centromeren, en in niet-coderende stukken DNA
genomisch DNA is verpakt in eiwitten, voornamelijk histonen (positief, dus trekken elkaar
aan), geheel heet chromatine (let op verschil met chromatide: een deel chromosoom)
● heterochromatine: gecondenseerd, transcriptioneel inactief (kleurt donker aan)
● euchromatine: gedecondenseerd, transcriptioneel actief (kleurt licht aan)
● verhouding eu-/heterochromatine maat voor activiteit cel
DNA om complex 8 histoneiwitten (4x2 dezelfde): nucleosoom, deze vormen
bead-on-a-string en rondom vijfde histoneiwit tot chromatine fiber, deze lussen en
condenseren verder tot interfase chromosomen, mitotische chromosomen nog verder
gecondenseerd (in metafase geen transcriptie), histonen hebben staarten, kunnen
moleculen aangehangen worden voor meer of minder transcriptie
korte arm tov centromeer is p-arm, lange arm is q-arm
● metacentrisch: p en q even lang
● submetracentrisch: p korter dan q
● acrocentrisch: hele korte p, sattelieten
,Genen in beeld:
● G-bandering
○ karyotypering: metafase preparaten gekleurd met Geimsa kleuring, geeft
“barcode”, lage resolutie, 3 miljoen baseparen per bandje, ideale vorm heet
idiogram, notatie: 7q31: lange arm chromosoom 7, bandje 31
● FISH: DNA sequentie detectie dmv fluorescentie in situ hybridizatie:
○ meta of interfase cellen, specifieke stukken DNA aankleuren met fluorescente
probes, resolutie 100.000 baseparen, oa te zien: extra chromosoom, deleties
(2 groene stippen, 1 rode: 1 rode deletie)
○ whole genome paint: alle chromosomen verschillend aankleuren
○ metafase cellen om translocaties te kunnen zien
● CGH: comparative genome hybridization
○ Array-CGH en SNP-array: bekend DNA kleuren, op glaasje DNA patiënt,
kijken naar kleurverdeling, resolutie 20.000 baseparen
● Nextgen-sequencing
○ detectielimiet 1 basepaar
○ whole exome sequencing: sequencen al het coderende DNA
○ whole genome sequencing: sequencen al het DNA
Mitose en meiose
homologe chromosomen: van hetzelfde paar
celdeling nodig voor voortplanting, groei en herstel/vernieuwing
menselijk lichaam 1012 a 1013 cellen
centromeer: hier zusterchromatiden bijeen gehouden
kinetochoor: eiwitcomplex war microtubuli aan hechten
microtubuli/spoeldraden: trekken zusterchromatiden uiteen
centrosoom: waar chromatiden naartoe getrokken worden
mitose:
● interfase (90% celcyclus)
○ G1: groeifase (evt organellen verdubbeld)
■ evt door naar G0
○ S: DNA synthese
○ G2: groeifase
○ kernmerken: duidelijke kern, DNA gedespiraliseerd, voorbereiding mitose:
replicatie chromosomen, productie eiwitten en organellen, verdubbelen
centrosomen
● mitose
○ profase
, ■ condensatie chromatine, kernmembraan verdwijnt, centrosomen naar
tegenoverliggende polen, vorming spoeldraden
○ prometafase
■ chromosomen gecondenseerd, spoeldraden aan kinetochoor
○ metafase
■ centromeren naar equatoriaal vlak, checkpoint (alle chromatiden aan
spoeldraad?)
○ anafase
■ splitsing op kinetochoor
○ telofase
■ chromosomen vormen dochterkernen, nucleoli gevormd (structuur in
celkern waar ribosomen gemaakt worden, uit DNA RNA en eiwitten),
chromosomen despiraliseren, spoeldraden verdwijnen
● cytokinese
controlepunten: voor S, voor M, halverwege M (metafase), voor cytokinese
meiose 1:
● verdelen homologe paren en crossing-over (= homologe recombinatie) voor
genetische variatie
● profase 1
○ condensatie chromatine, kernmembraan verdwijnt, crossing-over,
centrosomen naar tegenoverliggende polen, vorming spoeldraden
○ homologe chromosomen vormen bivalent (4 chromatiden naast elkaar),
crossing-over te zien als chiasmata, belangrijk voor goed verloop profase 1,
gebeurt ook bij pseudo-autosomale regio X/Y
● metafase 1
○ centromeren naar equatoriaal vlak in bivalente structuur, checkpoint (alle
chromatiden aan spoeldraad?)
● anafase 1
○ splitsing op kinetochoor
● telofase
○ chromosomen vormen dochterkernen, nucleoli gevormd, chromosomen
despiraliseren, spoeldraden verdwijnen
● cytokinese
meiose 2: overgang zonder interfase, lijkt op mitose
meiose: eerst 1 voorlopercel, leidt tot vier zaadcellen of 1 eicel en drie poollichaampjes
chromosoomafwijking: numeriek of structureel, autosomaal of geslachtschromosomen
non-disjunctie: paar gaat niet uit elkaar
anafase-lagging: chromatiden blijven achter, gaan verloren
polyploïdie: meer dan twee complete sets chromosomen (kan oa door dispermy; bevruchting
door twee zaadcellen)
aneuploïdie: toevoeging of verlies chromosomen
, ● trisomie: non-disjunctie, disomisch gameet
● monosomie: non-disjunctie of anafase-lagging, nullisomisch gameet
inversie: stuk omgedraaid, gebalanceerd, kan problemen geven bij overerving, pericentrisch
vs paracentrisch (wel of niet centromeer betrokken)
levensvatbaar: trisomie 13 patau, trisomie 18 edwards, trisomie 21 down, 47,XXY klinefelter,
45,X turner, 47,XXX (weinig fenotype), 47,XYY (weinig fenotype)
X-inactivatie: in epliblaststadium alle X-chromosomen behalve 1 per cel geïnactiveerd,
random, intact maar geen genexpressie, bij oöcyten inactivatie verwijderd, Xist gen
controleert X-inactivatie, tot expressie op geïnactiveerd X-chromosoom, codeert voor groot
niet-coderend RNA dat X-chromosoom coat, wordt heterochromatisch, Barr body,
pseudo-autosomale regio blijft actief (par-regio, op p-arm, op q-arm nog klein gebied, hier
geen recombinatie)
problemen in mitose (postzygotische deling): leidt tot mosaïcisme
structurele chromosoomafwijkingen: gebalanceerd (geen verlies genetisch materiaal) of
ongebalanceerd
breuken in DNA ontstaan door schade door straling/chemische stoffen of fouten bij
recombinatie tijdens meiose
translocatie: uitwisseling van materiaal tussen twee niet-homologe chromosomen
reciproke translocatie: gebalanceerde translocatie
robertsoniaanse translocatie: satellieten acrocentrische chromosomen plakken aan elkaar,
verlies RNA genen maar in principe fenotypisch normaal, kan problemen geven bij
voortplanting, vier betrokken chromsomen maken quadrivalente structuur of drie maken
trivalente structuur kan gebalanceerd of ongebalanceerd worden doorgegeven
acrocentrische chromosomen: 13, 14, 15, 21, 22
incidentie chromosoomabnormaliteiten: 10% spermatoza en 25% oöcyten, verantwoordelijk
voor 50% spontane miskramen, bij levendgeborenen nog maar 0,5%-1%
PD 22q11ds: velocardiofaciaal syndroom
klein stuk chromosoom 22 mist, variabel beeld, meestal zwakbegaafd
spleetvormige ogen, lange neus, neusrug breed, volle neuspunt, kleine vierkante oortjes,
kleine mond, slap gelaat (openhangend mondje)
driekwart patiënten hartafwijking (veel linkeruitsroom defecten) en voedingsproblemen
verder: milde ontwikkelingsachterstand, slappe spieren, kleine gestalte, lange slanke
vingers, immuunstoornissen, 1 op 2000, ontstaat doordat stukken op chromosoom 22 op
elkaar lijken, gaan verkeerd naast elkaar liggen, vaak de novo, dominant, variabele
expressie
