Hoofdstuk 1. Chemie van het leven 2. De cel 3. Genetica

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


• 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


• achondroplasie (dwerggroei)

• 1/10 000 heterozygoot• dominante lethale allelen zijn zeldzaam


• 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


• ‘essential’ tremor

autosomaal, dominantETM1 (chr 3), ETM2 (chr2)


Muhammed Ali Michael J. Fox

• Parkinson>50 jaartremorspierstijfheidevenwichtstoornissenchromosoom 4synthese synucleïne


• Alzheimerff > mmvergeetachtigheidverlies vermogen totherkennen personenchr 1, 14, 19, 21

Ronald Reagan


• Cockayne syndroomovergevoelig voor zonlicht (UV)geringe gestaltevoortijdige verouderingchr 5


• Obesitasmm: >25% vet; ff: >30%vetOb-gen (chr 7)leptine ?


• Williams syndroomelfachtige gelaatstrekkenhart- en bloedvatenhyperacusislaag IQtaalgevoel, muzikaalchr 7


• 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


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


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


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


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


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


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


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


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 >


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


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


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


4.1. Common garden experimenten4.2. Kruisingsexperimenten4.3. Studie van mutanten

• ‘stuck’• ‘coïtus interruptus’• ‘bang-sensitive’• ‘dunce’• ‘don giovanni’• ‘amnesiac’


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


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

Hoofdstuk 1. Chemie van het leven 2. De cel 3. Genetica

Documents

Transcript of Hoofdstuk 1. Chemie van het leven 2. De cel 3. Genetica