Gen 1 - De wetten van Mendel
Inleiding
Algemene inleiding genetica
Zeldzame ziektes
Heel veel mensen hebben een zeldzame ziekte; als minder dan 1/2000 mensen aangetast zijn. Er zijn verschillende
types, niet allemaal genetisch. Een groot deel start op kinderleeftijd. Doordat ze zeldzaam zijn, duurt het langer om
te diagnosticeren. Door de kleine vraag is er ook niet veel interesse voor medicijnontwikkeling waardoor de
behandeling gigantisch duur zijn.
Centrum van medische genetica, uGent
Dit centrum zit verspreidt over het UZ. Ze onderzoeken zeldzame aandoeningen zoals mucoviscidose, down
syndroom, autisme, ALS, kanker, fertiliteitsproblemen, embryonale onderzoeken …
Inleiding Mendel
Darwin en het preformation
Darwin bedacht de evolutie, maar had nog geen kennis van genetica. Er waren wel al theoria van hoe de mens
ontstond. Een van die theoria is Preformation.
➢ Animalkulism: mens zit in de spermacel, de eicel dient als voeding
➢ Ovism: mens zit in de eicel, de spermcel dient als signaal om te groeien
Darwin schrijft een boek waarin hij zegt dat zowel EC als ZC nodig. Hij spreekt van
gemmules, kleine deeltjes die samenkomen en kenmerken van de ouders via het bloed
doorgeven aan ZC en EC. Je krijgt dus echt een fysieke mix van de ouders.
Francis Galton: ‘Nature or Nurture’
Galton las Darwins boek en deed onderzoek met konijnen. Hij spuit het bloed van een zwart konijn is een wit; het wit
konijn krijgt nooit zwarte nakomelingen. Kenmerken kun je dus niet doorgeven via bloed, de theorie klopt niet.
Galton gelooft in ‘nature or nurture’. Nature zit in je DNA, nurture zijn de eigenschappen die je meekrijgt bij
opvoeding. In zijn boek schrijft hij dat intelligentie erfelijk is: slimme mensen krijgen dus slimme kinderen.
De wetten van Mendel
3 wetten van mendel
Splitsingswet Als men 2 homozygote individuen die slechts in 1 kernmerk verschillen kruist, zijn de
nakomelingen van F1 gelijk aan elkaar
Wet van onafhankelijke Bij kruisen van individuen uit F1, ontstaat de F2 met een verschillend fenotype met een
assorting 3:1 verhouding bij dominante overerving.
Wet van dominantie Een dominant allel bepaalt het fenotype wanneer het samen met een recessief allel
aanwezig is.
Mendels experiment
Mendel kruiste raszuivere (homozygote) erwten die verschillen in 1 kenmerk en kijkt hoe
deze eigenschap in opeenvolgende generaties verschijnt om erfelijkheidsregels te
ontdekken. In de F1-generatie merkte hij dat alle nakomelingen heterozygoot waren. In F2
kreeg hij 3:1-verhouding.
Hij bestudeerde zeven monogenetische kenmerken, waarbij hij veel geluk had: alle
betrokken genen lagen op verschillende CS en de dominante allelen waren duidelijk
herkenbaar. Zijn keuze voor erwtenplanten bleek ideaal, maar het onderzoek zelf was
intensief, repetitief monnikenwerk. Hij was zeker niet de enige die zich hiermee bezighield.
,Tijdgenoten en hun ideeën
Veel andere onderzoekers waren hier ook mee, maar kozen vaak het foute organisme. Hugo de Vries, Carl Correns en
Erich von Tschemak kwamen gelijkaardige zaken uit en botste zo op de wetten van Mendel. Je kreeg een rediscovery
van deze genetische wetten.
Overerving: Dominant en recessief
Enkele basiskenmerken
Dominant VS recessief
Dominant Komt altijd tot uiting
Recessief Komt enkel tot uiting als er geen dominant gen is
Homozygoot VS heterozygoot
homozygoot 2x hetzelfde allel
Heterozygoot 2 verschillende allelen
hemizygoot Slechts 1 allel aanwezig
Genotype VS fenotype
Genotype De genetische samenstelling van een organisme, zit achter het fenotype
Fenotype De waarneembare kenmerken zijn die daaruit voortkomen.
Codominantie en onvolledig dominantie
Volledige dominantie 1 dominant allel maskeert het recessieve allel, waardoor alleen het dominante
3:1 fenotype zichtbaar is.
Onvolledige/semi dominantie 1 dominant allel maskeert het recessieve allel, waardoor alleen het dominante
1:2:1 fenotype zichtbaar is.
➢ VOORBEELD: rode en witte bloem > roze bloem
Codominantie Beide allelen komen volledig en afzonderlijk tot uiting in het fenotype.
➢ VOORBEELD: bloedgroepen
Punnet square
• Genen splitsen en combineren via tabel
o Dominant (HL) VS recessief
o Homozygoot VS heterozygoot
o Genotype VS fenotype
• Test kruising: onbekende ouder kruisen met recessief
Dominante en recessieve aandoeningen
VOORBEELD: Dwerggroei
Zowel recessieve als dominante vormen van dwerggroei komen voor.
Een onderzoeker bestudeerde de Amish, waar door nauwe familiale relaties recessieve aandoeningen vaker tot
uiting komen.
Hij bundelde alle vastgestelde aandoeningen in een boek dat nu online beschikbaar is als OMIM. In deze DB
worden menselijke genen en hun link met genetische ziekten beschreven. Sommige genen veroorzaken één
fenotype, maar andere kunnen door varianten meerdere aandoeningen geven.
,Stambomen
Afspraken
• Opmerkingen!
o Hetero en homo aangeduid, ook al is dit vaak niet gekend (pas na geboorte)
o Generaties nummeren in romeinse cijfer + nakomelingen nummer in getallen
o Aangetast door een aandoening, niet geïnfecteerd
o Proband: eerste persoon voor onderzoek
o Consanguiniteit: verhoogd risico op genetische aandoening
▪ Delen veel DNA: kans op uiting van aandoening
▪ Zorgt voor inbreeding depression
• VOORBEELD: bij uitsterven van dieren, moet je gelijke kruisen > zwakker
Type overervingen
Een mutatie noemen we in genetica een variant. Een man heeft XY CS en een vrouw XX.
Autosomaal Aandoening wordt doorgegeven via een gen op een niet-geslacht CS (autosomen) ligt. >
D Al je een drager bent, komt deze aandoening tot expressie (3:1).
R Deze aandoening komt enkel tot uiting bij 2 aangetaste CS (1:2:1)
X-gebonden dominant Een afwijkend allel op X-CS veroorzaakt aandoening bij één kopie, zowel bij M als V
Vader Dochters van aangetaste vader zijn ook altijd aangetast, zonen nooit!
Moeder Aangetaste moeder heeft 50% kans om het afwijkende X-CS door te geven
aan zowel zonen als dochters, die dan allebei aangetast zijn
X-gebonden recessief Een afwijkend allel op het X-CS veroorzaakt vooral bij M ziekte, terwijl V drager zijn.
Vader Aangetaste vader geeft zijn afwijkende X-CS enkel door aan dochters
Moeder Draagster heeft 50% kans om het afwijkende X-CS door te geven aan haar
kinderen, waarbij zonen ziek worden en dochters drager kunnen zijn.
Rood is telkens dominante kenmerk, groen het recessieve.
, Gen 2/Gen 3 - Chromosale basis
Inleiding
DNA vs. chromosomen
Vroeger: onderscheid tussen
• Moleculair DNA-onderzoek: nucleotiden, structuur
• Chromosomenonderzoek: microscopie
Maar uiteindelijk gaat het om hetzelfde materiaal …
➢ CS = gecondenseerde DNA-strengen; enkel zichtbaar tijdens celdeling!
Flemming en de eerste chromosomen
Walther Flemming beschreef als eerste CS. Door eenvoudige microscopen zag hij in de celkern “worstjes”. Hij
observeerde ook de celdeling en noemde dit karyokinese. Dit was het begin van de cytogenetica.
Het duurde 80 jaar voor men wist dat er 46 CS waren, lang dacht men dat het 48 waren. Dit komt omdat moleculaire
biologen en cytogenetici los van elkaar werkten. Zelfs na Watson & Crick wist men het aantal nog niet. Tijo & Levan
publiceerden voorzichtig dat het 46 zijn. Hun ontdekking kwam deels door toeval, fouten en geluk.
Waarom zijn humane chromosomen moeilijk te zien?
CS zijn alleen zichtbaar tijdens mitose (celdeling) en de meeste menselijke cellen delen niet continu.
Cellen die wél vaak delen:
➢ Kankercellen; maar vaak afwijkend
➢ epitheelcellen; darm, huid
➢ stamcellen in beenmerg
➢ voorlopers van spermacellen
Celcyclus & chromosomen
Tegenwoordig kunnen we CS duidelijker visualiseren, vaak met DAPI-kleuring in FM. Wanneer een cel begint te
condenseren (vóór de echte deling) worden de structuren al beter zichtbaar. Tijdens de celdeling vormen zich
spoeldraden, de CS worden uit elkaar getrokken en uiteindelijk ontstaan er twee dochtercellen.
Opbouw van een chromosoom
Een CS bestaat uit
• 2 chromatiden (CT)
p-arm (petit): kleine arm
o q-arm: lange arm
• verbonden in het centromeer
• Uiteinden: telomeren die CS beschermen
Het centromeer kan op verschillende plaatsen liggen
Metacentrisch centromeer in het midden
Submetacentrisch Centromeer iets naar één kant > p & q arm
Acrocentrisch p-arm is zeer klein en bevat enkel ribosomaal coderende genen
Telocentrisch centromeer helemaal aan het uiteinde (bij de mens niet aanwezig)
Inleiding
Algemene inleiding genetica
Zeldzame ziektes
Heel veel mensen hebben een zeldzame ziekte; als minder dan 1/2000 mensen aangetast zijn. Er zijn verschillende
types, niet allemaal genetisch. Een groot deel start op kinderleeftijd. Doordat ze zeldzaam zijn, duurt het langer om
te diagnosticeren. Door de kleine vraag is er ook niet veel interesse voor medicijnontwikkeling waardoor de
behandeling gigantisch duur zijn.
Centrum van medische genetica, uGent
Dit centrum zit verspreidt over het UZ. Ze onderzoeken zeldzame aandoeningen zoals mucoviscidose, down
syndroom, autisme, ALS, kanker, fertiliteitsproblemen, embryonale onderzoeken …
Inleiding Mendel
Darwin en het preformation
Darwin bedacht de evolutie, maar had nog geen kennis van genetica. Er waren wel al theoria van hoe de mens
ontstond. Een van die theoria is Preformation.
➢ Animalkulism: mens zit in de spermacel, de eicel dient als voeding
➢ Ovism: mens zit in de eicel, de spermcel dient als signaal om te groeien
Darwin schrijft een boek waarin hij zegt dat zowel EC als ZC nodig. Hij spreekt van
gemmules, kleine deeltjes die samenkomen en kenmerken van de ouders via het bloed
doorgeven aan ZC en EC. Je krijgt dus echt een fysieke mix van de ouders.
Francis Galton: ‘Nature or Nurture’
Galton las Darwins boek en deed onderzoek met konijnen. Hij spuit het bloed van een zwart konijn is een wit; het wit
konijn krijgt nooit zwarte nakomelingen. Kenmerken kun je dus niet doorgeven via bloed, de theorie klopt niet.
Galton gelooft in ‘nature or nurture’. Nature zit in je DNA, nurture zijn de eigenschappen die je meekrijgt bij
opvoeding. In zijn boek schrijft hij dat intelligentie erfelijk is: slimme mensen krijgen dus slimme kinderen.
De wetten van Mendel
3 wetten van mendel
Splitsingswet Als men 2 homozygote individuen die slechts in 1 kernmerk verschillen kruist, zijn de
nakomelingen van F1 gelijk aan elkaar
Wet van onafhankelijke Bij kruisen van individuen uit F1, ontstaat de F2 met een verschillend fenotype met een
assorting 3:1 verhouding bij dominante overerving.
Wet van dominantie Een dominant allel bepaalt het fenotype wanneer het samen met een recessief allel
aanwezig is.
Mendels experiment
Mendel kruiste raszuivere (homozygote) erwten die verschillen in 1 kenmerk en kijkt hoe
deze eigenschap in opeenvolgende generaties verschijnt om erfelijkheidsregels te
ontdekken. In de F1-generatie merkte hij dat alle nakomelingen heterozygoot waren. In F2
kreeg hij 3:1-verhouding.
Hij bestudeerde zeven monogenetische kenmerken, waarbij hij veel geluk had: alle
betrokken genen lagen op verschillende CS en de dominante allelen waren duidelijk
herkenbaar. Zijn keuze voor erwtenplanten bleek ideaal, maar het onderzoek zelf was
intensief, repetitief monnikenwerk. Hij was zeker niet de enige die zich hiermee bezighield.
,Tijdgenoten en hun ideeën
Veel andere onderzoekers waren hier ook mee, maar kozen vaak het foute organisme. Hugo de Vries, Carl Correns en
Erich von Tschemak kwamen gelijkaardige zaken uit en botste zo op de wetten van Mendel. Je kreeg een rediscovery
van deze genetische wetten.
Overerving: Dominant en recessief
Enkele basiskenmerken
Dominant VS recessief
Dominant Komt altijd tot uiting
Recessief Komt enkel tot uiting als er geen dominant gen is
Homozygoot VS heterozygoot
homozygoot 2x hetzelfde allel
Heterozygoot 2 verschillende allelen
hemizygoot Slechts 1 allel aanwezig
Genotype VS fenotype
Genotype De genetische samenstelling van een organisme, zit achter het fenotype
Fenotype De waarneembare kenmerken zijn die daaruit voortkomen.
Codominantie en onvolledig dominantie
Volledige dominantie 1 dominant allel maskeert het recessieve allel, waardoor alleen het dominante
3:1 fenotype zichtbaar is.
Onvolledige/semi dominantie 1 dominant allel maskeert het recessieve allel, waardoor alleen het dominante
1:2:1 fenotype zichtbaar is.
➢ VOORBEELD: rode en witte bloem > roze bloem
Codominantie Beide allelen komen volledig en afzonderlijk tot uiting in het fenotype.
➢ VOORBEELD: bloedgroepen
Punnet square
• Genen splitsen en combineren via tabel
o Dominant (HL) VS recessief
o Homozygoot VS heterozygoot
o Genotype VS fenotype
• Test kruising: onbekende ouder kruisen met recessief
Dominante en recessieve aandoeningen
VOORBEELD: Dwerggroei
Zowel recessieve als dominante vormen van dwerggroei komen voor.
Een onderzoeker bestudeerde de Amish, waar door nauwe familiale relaties recessieve aandoeningen vaker tot
uiting komen.
Hij bundelde alle vastgestelde aandoeningen in een boek dat nu online beschikbaar is als OMIM. In deze DB
worden menselijke genen en hun link met genetische ziekten beschreven. Sommige genen veroorzaken één
fenotype, maar andere kunnen door varianten meerdere aandoeningen geven.
,Stambomen
Afspraken
• Opmerkingen!
o Hetero en homo aangeduid, ook al is dit vaak niet gekend (pas na geboorte)
o Generaties nummeren in romeinse cijfer + nakomelingen nummer in getallen
o Aangetast door een aandoening, niet geïnfecteerd
o Proband: eerste persoon voor onderzoek
o Consanguiniteit: verhoogd risico op genetische aandoening
▪ Delen veel DNA: kans op uiting van aandoening
▪ Zorgt voor inbreeding depression
• VOORBEELD: bij uitsterven van dieren, moet je gelijke kruisen > zwakker
Type overervingen
Een mutatie noemen we in genetica een variant. Een man heeft XY CS en een vrouw XX.
Autosomaal Aandoening wordt doorgegeven via een gen op een niet-geslacht CS (autosomen) ligt. >
D Al je een drager bent, komt deze aandoening tot expressie (3:1).
R Deze aandoening komt enkel tot uiting bij 2 aangetaste CS (1:2:1)
X-gebonden dominant Een afwijkend allel op X-CS veroorzaakt aandoening bij één kopie, zowel bij M als V
Vader Dochters van aangetaste vader zijn ook altijd aangetast, zonen nooit!
Moeder Aangetaste moeder heeft 50% kans om het afwijkende X-CS door te geven
aan zowel zonen als dochters, die dan allebei aangetast zijn
X-gebonden recessief Een afwijkend allel op het X-CS veroorzaakt vooral bij M ziekte, terwijl V drager zijn.
Vader Aangetaste vader geeft zijn afwijkende X-CS enkel door aan dochters
Moeder Draagster heeft 50% kans om het afwijkende X-CS door te geven aan haar
kinderen, waarbij zonen ziek worden en dochters drager kunnen zijn.
Rood is telkens dominante kenmerk, groen het recessieve.
, Gen 2/Gen 3 - Chromosale basis
Inleiding
DNA vs. chromosomen
Vroeger: onderscheid tussen
• Moleculair DNA-onderzoek: nucleotiden, structuur
• Chromosomenonderzoek: microscopie
Maar uiteindelijk gaat het om hetzelfde materiaal …
➢ CS = gecondenseerde DNA-strengen; enkel zichtbaar tijdens celdeling!
Flemming en de eerste chromosomen
Walther Flemming beschreef als eerste CS. Door eenvoudige microscopen zag hij in de celkern “worstjes”. Hij
observeerde ook de celdeling en noemde dit karyokinese. Dit was het begin van de cytogenetica.
Het duurde 80 jaar voor men wist dat er 46 CS waren, lang dacht men dat het 48 waren. Dit komt omdat moleculaire
biologen en cytogenetici los van elkaar werkten. Zelfs na Watson & Crick wist men het aantal nog niet. Tijo & Levan
publiceerden voorzichtig dat het 46 zijn. Hun ontdekking kwam deels door toeval, fouten en geluk.
Waarom zijn humane chromosomen moeilijk te zien?
CS zijn alleen zichtbaar tijdens mitose (celdeling) en de meeste menselijke cellen delen niet continu.
Cellen die wél vaak delen:
➢ Kankercellen; maar vaak afwijkend
➢ epitheelcellen; darm, huid
➢ stamcellen in beenmerg
➢ voorlopers van spermacellen
Celcyclus & chromosomen
Tegenwoordig kunnen we CS duidelijker visualiseren, vaak met DAPI-kleuring in FM. Wanneer een cel begint te
condenseren (vóór de echte deling) worden de structuren al beter zichtbaar. Tijdens de celdeling vormen zich
spoeldraden, de CS worden uit elkaar getrokken en uiteindelijk ontstaan er twee dochtercellen.
Opbouw van een chromosoom
Een CS bestaat uit
• 2 chromatiden (CT)
p-arm (petit): kleine arm
o q-arm: lange arm
• verbonden in het centromeer
• Uiteinden: telomeren die CS beschermen
Het centromeer kan op verschillende plaatsen liggen
Metacentrisch centromeer in het midden
Submetacentrisch Centromeer iets naar één kant > p & q arm
Acrocentrisch p-arm is zeer klein en bevat enkel ribosomaal coderende genen
Telocentrisch centromeer helemaal aan het uiteinde (bij de mens niet aanwezig)
