Post on 13-Jan-2016
description
Hoofdstuk1. Chemie van het leven2. De cel3. Genetica
Gregor Mendel (1822-1884)
‘Verhandlungen des naturforschendenVereines in Brünn’
Hugo de Vries (1848-1935)Carl Correns (1864-1933)Erick von Tschermak (1871-1962)
• zelfbestuiving• artificiële kruisbestuiving• P = zuivere lijnen
• kenmerken met discontinue variatie• monohybride kruisingen
overdrachtpollen
groei peul
opgroeiplant
verwijderen meeldraden
volwassenplanten
P
F1
F2
7053
2241
dominantrecessief
• voor elk kenmerk heeft een organisme twee allelen, elk afkomstig van één ouder
homozygootheterozygoot
• voor elk kenmerk heeft een organisme twee allelen, elk afkomstig van één ouder
• als de twee allelen verschillen, komt slechts één tot uiting
P
genotype=PP
F1
genotype=Pp
Pp of PP ? testkruising
Pp x pp Pp én pp
PP x pp Pp
• voor elk kenmerk heeft een organisme twee genen, elk afkomstig van één ouder
• als de twee allelen verschillen, komt slechts één tot uiting
• de twee allelen voor elk karakter scheiden bij degameetvorming
anafase I van de meiose
dihybride kruising
P YYRR yyrr
YR yrgameten
F1 YyRr
eicellen YR
Yr
yR
yr
zaadcellen
YR Yr yR yr
9 (315)3 (108)3 (111)1 (32)
2de Wet van Mendel :
De overerving van één kenmerk gebeurtonafhankelijk van de overerving van eenander kenmerk (onafhankelijke segregatie)
anafase 1van de meiose
Mendeliaanse genetica bij de mens : stamboomanalyse
losse oorlel vaste oorlel
recessief dominant
ff
ff ff ff
ff
FfFF
FfFF
FfFF
FfFF
FfFF
FfFF
FfFF
Widow’s peakgeen Widow’s peak
recessief dominant
WwWW
ww ww ww
ww
ww
WwWwWw
Ww ww Ww
Widow’s peak (dominant)
Geen widow’s peak (recessief)
tong-gymnastiek niet-kunnen kunnen
recessief dominant
oor-gymnastiek niet-kunnen kunnentweede teen > eerste neen ja
Mendeliaanse genetica bij de mens :
Mendeliaanse genetica bij de mens
• albinisme
Mendeliaanse genetica bij de mens
• mucoviscidose (cystic fibrosis)
• 1/2500 blanken is homozygoot• 1/25 is drager van het allel• gen codeert voor transporteiwit (Cl--pomp)• abnormaal hoge concentratie aan Cl- veroorzaakt mucusopstapeling in pancreas, longen, MD-kanaal• verhoogde kans op bacteriële infectie• afgebroken afweercellen dikken mucus aan
Mendeliaanse genetica bij de mens
• achondroplasie (dwerggroei)
• 1/10 000 heterozygoot• dominante lethale allelen zijn zeldzaam
Mendeliaanse genetica bij de mens
• ziekte van Huntington (Huntingtons chorea)
• aftakeling van het zenuwstelsel• manifesteert zich tussen 35 en 45 jaar• kind van een drager heeft 50% kans op de ziekte• gen situeert zich op chromosoom 4
Aa x aa
Aa en aa
Mendeliaanse genetica bij de mens
• ‘essential’ tremor
autosomaal, dominantETM1 (chr 3), ETM2 (chr2)
Mendeliaanse genetica bij de mens
Muhammed Ali Michael J. Fox
• Parkinson>50 jaartremorspierstijfheidevenwichtstoornissenchromosoom 4synthese synucleïne
Mendeliaanse genetica bij de mens
• Alzheimerff > mmvergeetachtigheidverlies vermogen totherkennen personenchr 1, 14, 19, 21
Ronald Reagan
Mendeliaanse genetica bij de mens
• Cockayne syndroomovergevoelig voor zonlicht (UV)geringe gestaltevoortijdige verouderingchr 5
Mendeliaanse genetica bij de mens
• Obesitasmm: >25% vet; ff: >30%vetOb-gen (chr 7)leptine ?
Mendeliaanse genetica bij de mens
• Williams syndroomelfachtige gelaatstrekkenhart- en bloedvatenhyperacusislaag IQtaalgevoel, muzikaalchr 7
Mendeliaanse genetica bij de mens
• Werner syndroomversnelde veroudering vanafadolescentieautosomaal recessiefchr 8
Mendeliaanse genetica bij de mens : genetische adviescentra
• screening ouders (homo/heterozygoot)
• screening foetussen
• amniocentesis • chorionic villus sampling
1. Mendeliaanse genetica2. Voorbij Mendel
2.1. Onvolledige dominantie
volledige dominantie (Mendel)
partiële dominantie
DD dd
Dd
codominantie
IA IB IO
N-acetyl-D-galactosamine
-D-galactose
IAIA, IAI0 : alleen N-acetyl-D-galactosamineIBIB, IBI0 : alleen -D-galactoseIAIB : beide glycoproteïnenI0I0 : geen van beide
GM2 ganglioside(onderdeel van de cel-membraan, vooral bijzenuwcellen)
-hexosaminidase A (Hex A)
dominant, partiëel dominant of co-dominant ?~ organisatieniveau
vb : ziekte van Tay-Sachs
organismaal niveau : enkel homozygoten getroffen recessief, volledige dominantie
biochemisch niveau : Hex A-activiteit van heterozygotenis intermediair tussen homozygoten co-dominant
• dominantie is geen gevolg van een directe interactie
• de dominantie van een allel zegt niets over zijn frequentie in de populatie
• dominantie is zelden zo eenvoudig als bij Mendels erwten
polydactylie1/400 Aa
399/400 aa
1. Mendeliaanse genetica2. Voorbij Mendel
2.1. Onvolledige dominantie2.2. Multipele allelen
Multipele allelen bij de ABO-bloedgroep
IA codeert voor koolhydraat AIB codeert voor koolhydraat Bi codeert geen koolhydraat
allelen :
IA en IB co-dominant, dominant over i
O A B AB
O ii Anti-A Anti-B nee ja ja ja
A IAIA of IAi Anti-B nee nee ja ja
B IBIB of IBi Anti-A nee ja nee ja
AB IAIB geen nee nee nee nee
fenotype
genotype
klontering wanneer incontact met serum van
antilichamenin serum
1. Mendeliaanse genetica2. Voorbij Mendel
2.1. Onvolledige dominantie2.2. Multipele allelen2.3. Pleiotropie
gen
fenotypisch kenmerk A
fenotypisch kenmerk B
Pleiotropie : sikkelcelanemie
homozygoot voor sikkelcel-allel
sikkelcel-hemoglobine
Hb kristalliseert bij lage O2bloedcellen worden sikkelvormig
afbraak rodebloedcellen
klontering,verstoppingen
opstapeling rbcin milt
zwakte anemiehart
problemenpijn,
koortshersen-schade
schadeorganen
schademilt
verminderdementale capaciteit
verlammingen infecties rheumanier-problemen
1. Mendeliaanse genetica2. Voorbij Mendel
2.1. Onvolledige dominantie2.2. Multipele allelen2.3. Pleiotropie2.4. Epistasis
Epistasis : vacht muizen
Bb of BB bb : pigment
: afzetting Cc of CC : afzettingcc : geen afzetting
BbCc BbCc
BBCC, BBCc, BBcC,BbCC, BbCc, BbcC,bBCC, bBCc, bBCc.
bbCC, bbCc, bbcC BBcc, Bbcc, bBcc,bbcc
9 3 4
Epistasis : vacht muizen
1. Mendeliaanse genetica2. Voorbij Mendel
2.1. Onvolledige dominantie2.2. Multipele allelen2.3. Pleiotropie2.4. Epistasis2.5. Geslachtsgebonden genen
Geslachtsgebonden genen : Morgans fruitvliegen
F1
P
F2
alle ff, 1/2mm 1/2 mm
mf
Geslachtsgebonden genen : Morgans fruitvliegen
F1
P
F2
alle ff, 1/2mm 1/2 mm
mf
WW w.
Ww en W.
WW, Ww, W. w.
Geslachtsgebonden genen : rood-groen blindheid
Geslachtsgebonden genen : rood-groen blindheid
ouders nakomelingenvader moeder zonen dochters
XY XcX XcY of XY XcX of XX
XY XcXc XcY XcX
XcY XX XY XcX
XcY XcX XY of XcY XcX of XcXc
XcY XcXc XcY XcXc
Geslachtsgebonden genen : hemofilie
Victoria1819-1901
Albert1819-1861
George V1865-1936
George VI1895-1952
Elizabeth II1926-
Victoria1840-1901
Edward VII1841-1910
Alice1843-1878
Alfred1844-1900
Helena1846-1900
Louise1848-1939
Arthur1850-1942
Leopold1853-1884
Beatrice1857-1944
Alexandra1872-1918
Nicholas II1868-1918
Ludwig van Hesse
Alexis1904-1918
1. Mendeliaanse genetica2. Voorbij Mendel
2.1. Onvolledige dominantie2.2. Multipele allelen2.3. Pleiotropie2.4. Epistasis2.5. Geslachtsgebonden genen2.6. Inactivatie van X-chromosomen
Inactivatie van een X-chromosoom bij zoogdieren
XX X X
XX
X
X
zygote
jong embryo
Barr-lichaam
Inactivatie van een X-chromosoom bij lapjeskat
1. Mendeliaanse genetica2. Voorbij Mendel
2.1. Onvolledige dominantie2.2. Multipele allelen2.3. Pleiotropie2.4. Epistasis2.5. Geslachtsgebonden genen2.6. Inactivatie van X-chromosomen2.7. Gekoppelde genen
Gekoppelde genen : Morgan fruitvliegen revisited
b+b v+v bb vvP
F b+b v+v bb vv b+b vv bb v+v
verwacht 575 575 575 575
gevonden 965 944 206 185
parentalefenotypen
recombinante fenotypen
Gekoppelde genen
bv v+
b+
Gekoppelde genen : genenkaarten
abc17%
10% 7%
recombinatiefrequentie
1. Mendeliaanse genetica2. Voorbij Mendel
2.1. Onvolledige dominantie2.2. Multipele allelen2.3. Pleiotropie2.4. Epistasis2.5. Geslachtsgebonden genen2.6. Inactivatie van X-chromosomen2.7. Gekoppelde genen2.8. Genetische imprinting
Genetische imprinting : Prader-Willi / Angelman
deletie op chromosoom 15
chromosoom < vaderchromosoom < moeder
Angelman• ongecontroleerde lachbuien• jerky• mentale en motorische stoornissen
Prader-Willi• mentale retardatie• zwaarlijvigheid• klein• kleine handen en voeten
Genetische imprinting : fragile X syndroom
• X-chromosoom gebroken• 1/2000 mm, 1/1000 ff• mentale retardatie• overmaatse oren, testes• erger wanneer abnormale chromosoom < moeder
1. Mendeliaanse genetica2. Voorbij Mendel
2.1. Onvolledige dominantie2.2. Multipele allelen2.3. Pleiotropie2.4. Epistasis2.5. Geslachtsgebonden genen2.6. Inactivatie van X-chromosomen2.7. Gekoppelde genen2.8. Genetische imprinting2.9. Overerving van extranucleaire genen
Overerving van extranucleaire genen
1. Mendeliaanse genetica2. Voorbij Mendel3. Kwantitatieve genetica
Centrale limietstelling :
“de som van een groot aantal onafhankelijke,willekeurige kwantiteiten leidt tot een normaal-verdeling”
frequentie
afmeting
Gauss-curveklok-curvenormaalcurve
frequentie
gemiddeldeX
gemiddelde = X
n
X
frequentie
standaarddeviatie ()variantie (2)
68%
95%
frequentie
2 >
1. Mendeliaanse genetica2. Voorbij Mendel3. Kwantitatieve genetica
3.1. Polygenische beïnvloeding
A a
B b
C c
D d
2 min 1 min
aabbccdd 8
9aabbccDd, aabbccdD, aabbCcdd, aabbcCdd,aaBbccdd, aabBccdd, Aabbccdd, Aabbccdd
10aabbccDD, aabbCcDd, aabbCcdD, aabbcCDd,aabbcCdD, aabbCCdd, aaBbccDd, aaBbccdD,aaBbCcdd, aaBbcCdd, aabBccDd, aabBccdD,aabBCcdd, aabBcCdd, aaBBccdd, AabbccDd,AabbccdD, AabbCcdd, AabbcCdd, AaBbccdd,AabBccdd, AabbccDd, AabbccdD, AabbCcdd,AabbcCdd, AaBbccdd, AabBccdd, AAbbccdd
11aabbCcDD, aabbcCDD, aabbCCDd, aabbCCdD,aaBbccDD, aaBbCcDd, aaBbCcdD, aaBbcCDd,aaBbcCdD, aaBbCCdd, aabBccDD, aabBCcDd,aabBCcdD, aabBcCDd, aabBcCdD, aabBCCdd,aaBBccDd, aaBBccdD, aaBBCcdd, aaBBcCdd,AabbccDD, AabbCcDd, AabbCcdD, AabbcCDd,AabbcCdD, AabbCCdd, AaBbccDd, AaBbccdD,AaBbCcdd, AaBbcCdd, AabBccDd, AabBccdD,AabBCcdd, AabBcCdd, AaBBccdd, AabbccDD,AabbCcDd, AabbCcdD, AabbcCDd, AabbcCdD,AabbCCdd, AaBbccDd, AaBbccdD, AaBbCcdd,AaBbcCdd, AabBccDd, AabBccdD, AabBCcdd,AabBcCdd, AaBBccdd, AAbbccDd, AAbbccdD,AAbbCcdd, AAbbcCdd, AABbccdd, AAbBccdd
12aabbCCDD, aaBbCcDD, aaBbcCDD, aaBbCCDd,aaBbCCdD, aabBCcDD, aabBcCDD, aabBCCDd,aabBCCdD, aaBBccDD, aaBBCcDd, aaBBCcdD,aaBBcCDd, aaBBcCdD, aaBBCCdd, AabbCcDD,AabbcCDD, AabbCCDd, AabbCCdD, AaBbccDD,AaBbCcDd, AaBbCcdD, AaBbcCDd, AaBbcCdD,AaBbCCdd, AabBccDD, AabBCcDd, AabBCcdD,AabBcCDd, AabBcCdD, AabBCCdd, AaBBccDd,AaBBccdD, AaBBCcdd, AaBBcCdd, AabbCcDD,AabbcCDD, AabbCCDd, AabbCCdD, AaBbccDD,AaBbCcDd, AaBbCcdD, AaBbcCDd, AaBbcCdD,AaBbCCdd, AabBccDD, AabBCcDd, AabBCcdD,AabBcCDd, AabBcCdD, AabBCCdd, AaBBccDd,AaBBccdD, AaBBCcdd, AaBBcCdd, AAbbccDD,AAbbCcDd, AAbbCcdD, AAbbcCDd, AAbbcCdD,AAbbCCdd, AABbccDd, AABbccdD, AABbCcdd,AABbcCdd, AAbBccDd, AAbBccdD, AAbBCcdd,AAbBcCdd, AABBccdd
13aaBbCCDD, aabBCCDD, aaBBCcDD, aaBBcCDD,aaBBCCDd, aaBBCCdD, AabbCCDD, AaBbCcDD,AaBbcCDD, AaBbCCDd, AaBbCCdD, AabBCcDD,AabBcCDD, AabBCCDd, AabBCCdD, AaBBccDD,AaBBCcDd, AaBBCcdD, AaBBcCDd, AaBBcCdD,AaBBCCdd, AabbCCDD, AaBbCcDD, AaBbcCDD,AaBbCCDd, AaBbCCdD, AabBCcDD, AabBcCDD,AabBCCDd, AabBCCdD, AaBBccDD, AaBBCcDd,AaBBCcdD, AaBBcCDd, AaBBcCdD, AaBBCCdd,AAbbCcDD, AAbbcCDD, AAbbCCDd, AAbbCCdD,AABbccDD, AABbCcDd, AABbCcdD, AABbcCDd,AABbcCdD, AABbCCdd, AAbBccDD, AAbBCcDd,AAbBCcdD, AAbBcCDd, AAbBcCdD, AAbBCCdd,AABBccDd, AABBccdD, AABBCcdd, AABBcCdd
14aaBBCCDD, AaBbCCDD, AabBCCDD, AaBBCcDD,AaBBcCDD, AaBBCCDd, AaBBCCdD, AaBbCCDD,AabBCCDD, AaBBCcDD, AaBBcCDD, AaBBCCDd,AaBBCCdD, AAbbCCDD, AABbCcDD, AABbcCDD,AABbCCDd, AABbCCdD, AAbBCcDD, AAbBcCDD,AAbBCCDd, AAbBCCdD, AABBccDD, AABBCcDd,AABBCcdD, AABBcCDd, AABBcCdD, AABBCCdd
15AaBBCCDD, AaBBCCDD, AABbCCDD, AAbBCCDD,AABBCcDD, AABBcCDD, AABBCCDd, AABBCCdD,
16AABBCCDD
Duur paring
8 10 12 14 16
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
aabbccdd
AabbccddaaBbccdd…
AaBbccddaaBBccdd….
AaBbCcddAABbccdd….
AaBbCcDdAABBccdd….
AABbCcDdAABBCcdd
….
AABBCCddAABbCCDd
….
AABBCCDdAaBBCCDD
AABBCCDD
frequentie
dominantie-effecten
epistasis-effecten
1. Mendeliaanse genetica2. Voorbij Mendel3. Kwantitatieve genetica
3.1. Polygenische beïnvloeding3.2. Genen én omgeving
temperatuur16 25
aan
tal fa
cett
en Wild
infra-bar
ultra-bar
Drosophila
reactienorm = range van fenotypen die kan ontstaan uit één genotype, in verschillende omgevingen
p g e2 2 2
fenotypische variatie
genetischevariatie
omgevings-variatie
p a d i e2 2 2 2 2
additievegenetische
variatie
dominantievariatie
epistasisvariatie
h² g
p
2
2
heritabiliteit
0 < h² < 1
h² a
p
2
2
heritabiliteitin de nauwe zin
levensverwachting 0.29lichaamslengte 0.85gewicht 0.63maximale polsslag 0.84verbaliteit 0.63geheugen 0.47masculiniteitsindex 0.12temperamentsindex 0.58
kenmerk h²
1. Mendeliaanse genetica2. Voorbij Mendel3. Kwantitatieve genetica4. Opsporen van genetische variatie
4.1. Common garden experimenten
Agelenopsis aperta
rivieroever
grasland
GeneratieP F1 F2
Late
nti
eti
jd (
s)
0
20
40
60
Ann Hedrick & Susan Riechert
1. Mendeliaanse genetica2. Voorbij Mendel3. Kwantitatieve genetica4. Opsporen van genetische variatie
4.1. Common garden experimenten4.2. Kruisingsexperimenten
zwartkop
Peter Berthold &Ullrich Querner
Tijd (dagen)0 20 40 60 80 100 120 140 160
Aan
tal 1
/2 u
ren
tre
kon
rust
0
2
4
6
8
10
Canarische eilanden
hybriden
zuid-Duitsland
1. Mendeliaanse genetica2. Voorbij Mendel3. Kwantitatieve genetica4. Opsporen van genetische variatie
4.1. Common garden experimenten4.2. Kruisingsexperimenten4.3. Studie van mutanten
• ‘stuck’• ‘coïtus interruptus’• ‘bang-sensitive’• ‘dunce’• ‘don giovanni’• ‘amnesiac’
1. Mendeliaanse genetica2. Voorbij Mendel3. Kwantitatieve genetica4. Opsporen van genetische variatie
4.1. Common garden experimenten4.2. Kruisingsexperimenten4.3. Studie van mutanten4.4. Artificiële selectie
P
-9 -39 -64 -114 -214
aant al f out en in doolhof
F1
F2
F7
Tryon R.C. 1940
Generatie
P 1 2 3 4
Roep
tijd
(u
ren
)
1
2
3
4
5
6
Cade W.H. 1982
Gryllus integer
1. Mendeliaanse genetica2. Voorbij Mendel3. Kwantitatieve genetica4. Opsporen van genetische variatie
4.1. Common garden experimenten4.2. Kruisingsexperimenten4.3. Studie van mutanten4.4. Artificiële selectie4.5. Studie van verwante individuen
Gem. snavelhoogte ouders (mm)8 9 10 11
sn
avelh
oog
te jon
g (
mm
)
8
9
10
11
galapagosvinkGrant 1986
19761977
h² b
r
regressie-coëfficiënt
regressie-analyse
genetische verwantschapsgraad
= de proportie allelen die twee individuen gemeen hebben door afkomst
vader - zoon : 0.5ouder - kind : 0.5grootvader - kleinzoon : 0.25
algemeen : (0.5)L
L=aantal stapjes in stamboom
variantie-analyse
distributie per familiegroepdistributie van de gemiddelden per familiedistributie van alle waarnemingen
gemiddelden
h² t
r
intra-klas-correlatiecoëfficiëntt
b
p
2
2
1. Mendeliaanse genetica2. Voorbij Mendel3. Kwantitatieve genetica4. Opsporen van genetische variatie5. Case study : IQ en erfbaarheid
Sir Cyril Burt (1833-1971)
h2=0.8
“ It [IQ] is inherited, or at least innate, not due to teachingor training; it is intellectual,not emotional or moral, andremains unchanged by industry or zeal.“
Oskar Stohr Jack Yufe
Jim Lewis Jim Springer
L.J. Kamin (1972)
1955: n = 21, r = 0.7711958: n > 30, r = 0.7711966: n = 53, r = 0.771
sexen kinderen ? ouderdom bij testen ? test ?
O. Gillie (1976)
M. Howard & J. Conway ?
Herrnstein R.J. & Murray C. 1994The bell curveThe Free Press, New York
0.40 < h2 < 0.80
Devlin B., Daniels M., Roeder, K. 1997The heritability of IQNature 388: 468-471
h2 ~ 0.48h2narrow ~ 0.34
ééneiïge tweelingen, samen
ééneiïge tweelingen, apart
twee-eiïge tweelingen, samen
broers en zussen, apart
niet-verwante kinderen, samen
ouder - biologisch kind, samen
ouder - geadopteerd kind
corpred corobs#
1
1
0.5
0.5
0
0.5
0
0.8537
0.685
0.5942
0.2769
0.295
0.3932
0.176
Devlin et al. 1997
broers en zussen, samen 0.5 0.4469