Module GENCLASSIC

1Module: GENCLASSIC

Module GENCLASSIC

Deze module:• Geschiedenis van de erfelijkheid• De proeven van de monnik Mendel• De wetten van Mendel• De kruisingsschema’s• Mendel had mazzel: niet gekoppelde factoren• De Morgan: Drosophila M.• Crossing over, recombinanten• Erffactoren: You’re never alone…

2Module: GENCLASSIC

Module GENCLASSIC

De geschiedenis van de erfelijkheid:• Bloedverwanten, adelijk bloed, blauw bloedMen dacht dat het bloed verantwoordelijk wasvoor de overdracht van kenmerken van ouders op kinderen..

Ook dacht men dat erfelijkheid een kwestie van mengen was. Nakomelingen zijn een mengsel van de kenmerken van ouders.Later blijkt dat veel kenmerken dat inderdaad ook doen. Oorzaak? Zij worden bepaald door vele genen.

Deze module gaat kort in op de ontdekkers van de erfelijkheid:Gregor MendelHugo de VriesThomas Hunt Morgan

3Module: GENCLASSIC

Module GENCLASSIC

Gregor Mendel• Gregor Mendel was een monnik te Brno. (Tsjechië).• Besteedde veel tijd aan experimenten

met erwtenplanten. Feitelijk was hij opzoek naar nieuwe groenten.

• Vasthoudende man die statistiek nietuit de weg ging

• Darwin dacht dat het nageslacht van tweedieren een mengelmoes van kenmerken zou opleveren. Hoewel Darwin inzag dat deze wijze van overerven niet strookt met selectie op eenkenmerk, wist hij geen betere oplossing.

• Mendel loste de puzzel wel op.

4Module: GENCLASSIC

Module GENCLASSIC

De proeven van Gregor Mendel• Wat deed Mendel?• Hij kruist een erwtenplant met ronde

zaden met een plant met gerimpeldezaden.

P ROND x GERIMPELDF1 RONDBij de eerste generatie krijgt hij planten met uitsluitend ronde zaden.Als hij daarnaast ook ROND kruist met ROND, blijven de nakomelingen RONDE zaden geven. (Pure breed). Planten met gerimpelde zaden onderling gekruist geven nakomelingen metgerimpelde zaden.• CONCLUSIE ?

5Module: GENCLASSIC

Module GENCLASSIC

De proeven van Gregor Mendel• Planten met ronde zaden waren

homozygoot voor rond (zuivere lijn)• Planten met gerimpelde zaden waren homozygoot

voor gerimpeld.• Hoe kwam hij erachter wat de genetische

samenstelling was van de F1?Zodra hij deze F1 ging kruisen met zichzelf (selfing) ontstondeen F2 generatie die planten toonde met ronde zaden en (in minderheid) planten met gerimpelde zaden. F1 ROND x RONDF2 ROND en GERIMPELD in de verhouding 5447 : 1850 ratio: 2.96 : 1

6Module: GENCLASSIC

Module GENCLASSIC

De proeven van Gregor Mendel• Mendel dacht in termen van factoren.• Gaf ROND de letter R• En GERIMPELD de letter r (niet g of G)

• Bedenk dat dit model pas steeds meer vorm kreeg nadat de eerste experimenten duidden op het dubbel voorkomen van allelen!

7Module: GENCLASSIC

Module GENCLASSICDe proeven van Gregor Mendel• Mendel bedenkt een model en stelt een hypothese op:• Verscheidene paren van contrasterende eigenschappen komen voort uit een

factor die alternatieve vormen heeft. Elke plant heeft één paar van deze factoren die een bepaalde eigenschap bepalen, één factor van elke ouderplant.

• Homozygoten voor rond bevatten twee allelen voor ROND:R/R

• Homozygoten voor gerimpeld bevatten twee allelen voor gerimpeld: r/r

• Uit de kruising ROND x GERIMPELD komen uitsluitend ROND als resultaat. Dit moet wel R/r zijn (heterozygoot)

• Dus: R/r X R/r geeft RR Rr rR rr rond rond rond gerimpeld.

Daar komt de verwachtte ratio van 3:1 vandaan: eenfenotypische verhouding. Het fenotype ROND isdominant over het fenotype gerimpeld.

8Module: GENCLASSIC

Module GENCLASSIC

De proeven van Gregor Mendel• Mendel heeft naast de kenmerken ROND en

GERIMPELDook geexperimenteerd met de volgendefactoren. (Hij noemde het nog geen genen).

1. zaadvorm (glad of gerimpeld)2. zaadlobkleur (groen of geel)3. zaadhuidkleur4. peulvorm5. peulkleur6. plaats van de peul aan de stengel7. de lengte van de stengel (kort of lang)

9Module: GENCLASSIC

Module GENCLASSIC

De proeven van Gregor Mendel• Mendel ontdekte een andere wetmatigheid: • Twee planten worden gekruist:

P1: RONDE en GROENE zadenP2: GERIMPELDE en GELE zaden.

• De F1 bestond uit RONDE en GROENEzaden.

• Mendel kweekte planten op van deze F1 en kruiste ze terug op de ouder metgele en gerimpelde zaden.In schema: RrGg X rrgg

•

RG Rg rG rgrg RrGg Rrgg rrGg Rrgg

Rond/groen Rond geel GerimpeldGroen

Gerimpeld geel

10Module: GENCLASSIC

Module GENCLASSIC

Definities:Gen: discrete factor van erfelijkheid. Het is er of niet.Allel: Een alternatieve vorm van een gen.Genotype: Combinatie van allelen RR of RrFenotype: Kenmerken: ROND of GERIMPELDHomozygoot: Hebben dezelfde allelen van een gen.Heterozygoot: hebben verschillende allelen van een genDominant: Een fenotype kan dominant zijn. Een allel niet.

Een fenotype is dominant als in de F1 generatie dit fenotype gelijk is aan één van de ouders.Recessief: Het fenotype dat in de F1 niet terugkomt.


Module GENCLASSIC

De proeven van Gregor MendelMendel heeft vier wetten gevormd;De uniformiteitswet: als je twee raszuivere individuen (die maar in één kenmerk verschillen) met elkaar kruist, dan zijn de F1-nakomelingen onderling identiek.De dominantiewet: Alle individuen uit de eerste generatie vertonen hetzelfde kenmerk als het kenmerk van één van beide ouders (P-generatie).De splitsingswet: bij onderlinge kruising van individuen uit de eerste uniforme generatie krijg je nakomelingen met verschillende genotypen. Daarbij komen de kenmerken in een vaste getalverhouding tot uiting: 3:1 bij dominant-recessieve overerving en 1:2:1 bij partiële (of co-) dominantie.De onafhankelijkheidswet of reciprociteitswet: de verschillende kenmerken worden onafhankelijk van elkaar overgeërfd (indien ze op verschillende chromosomen liggen).


Module GENCLASSIC

De proeven van Gregor MendelWat kunnen we nu voorspellen, (als Mendels wettenecht kloppen?)Kruising : Plant met gele ronde zaden met een plant met groene gerimpelde zaden. 1 dus: RRgg X rrGG2 of: Rrgg X rrGG3 of: RRgg X rrGr4 of: Rrgg X rrGrF1: Toont alleen ROND en GROEN (1,2, 3 of 4?)F1: Toont 50% ROND en 50% GERIMPELD, allen groen. En nu?F1: Toont 25% rond/groen, 25% rond/geel, 25% gerim/groen en 25% gerim/geel. En nu?


Module GENCLASSIC

De proeven van Gregor MendelStel je voert deze kruising uit:

Rrgg X rrGrF1: Toont 25% rond/groen, 25% rond/geel, 25% gerim/groen en 25% gerim/geel. Hoezo?

Rg rgrG RrGg

(rond+groen)rrGg(gerim/groen)

Rg RRgg(rond+geel)

Rrgg(rond, geel)


Module GENCLASSIC

Statistiek:In de vorige kruising ontstaan deze getaluitkomsten.

Mag je dit 1:1:1:1 noemen?We veronderstellen dat deze verhouding door toeval tot stand komt.Statistici gebruiken de chi-kwadraat-test om te checken of deze uitkomst afwijkt van wat je verwacht.Wat werd verwacht ?Totaal: 1348 zaden.Als de verhouding 1:1:1:1 zou zijn, dat verwacht je in elke groep 1348/4 = 337 zaden.

Rg rgrG RrGg : 344 rrGg : 325Rg RRgg : 337 Rrgg : 342


Module GENCLASSIC

Statistiek:In de vorige kruising ontstaan deze getaluitkomsten.

De waarde van 0.646 wordt vergeleken met de chi-kwadraat tabel. Degrees of freedom = 3 (als je drie uitkomsten weet, ligt de vierde vast)GRM: X2cdf (0, 0.646, 3) geeft als antwoord: .1141.De kans dat de uitkomst door toeval is bepaald is ruim 11%. Dit betekent dat de aanname hier toevalligheid een rol speelt toch nog 11,4% is.Vaak kiest men 5% als grenswaarde.

Obs Expected

Obs-Exp

(obs-exp)^2

(obs-exp)^2/exp

344 337 7 49 49/337=0,145

337 337 0 0 0325 337 -12 144 0,427342 337 5 25 0,0741

Som 218 0,646


Module GENCLASSIC

Statistiek:Stel dat de getal-uitkomsten zo waren:

De waarde van 0.2907 wordt vergeleken met de chi-kwadraat tabel. Degrees of freedom = 3 (als je drie uitkomsten weet, ligt de vierde vast)GRM: X2cdf (0, 0.2907 , 3) geeft als antwoord: 0,03828De kans dat de uitkomst door toeval is bepaald is nu 3,8%. Dit betekent dat de aanname hier toevalligheid een rol speelt minder dan 5% is en daarom vervalt de aanname van de toevalligheid: De uitkomst ondersteunt de alternatieve hypothese: Er is geen toeval in het spel.

Obs Expected

Obs-Exp (obs-exp)^2

(obs-exp)^2/exp

340 337 3 9 9/337=0,0267

337 337 0 0 0329 337 -8 64 0,1899342 337 5 25 0,0741

Som 218 0,2907


Module GENCLASSIC

Samengevat:Wat had Mendel nou eigenlijk ontdekt?1. Erffactoren zijn in tweetal in elke cel aanwezig.

(Nu weten we dat het gaat om allelen: RR of Rr)2. Erffactoren vererven onafhankelijk (mits niet gelegen

op hetzelfde chromosoom of voldoende vér van elkaar af).

3. De F1 van een kruising van twee verschillende homozygoten levert een hybride op: hetrozygoot en een fenotype dat lijkt op die ouder wier kenmerk dominant is.

4. Verhoudingen 3:1, 1:2:1 en 1:1:1:15. Er is er nog een: 9:3:3:1


Module GENCLASSIC

De proeven van Gregor Mendel 9:3:3:1• Schema: (Groen=G, Geel=g, Glad = D en gerimpeld:

d)

Ga na: groen+glad 9, groen+gerimpeld: 3, geel + glad: 3En geel +gerimpeld: 1.

GD Gd gD gd

GD GGDDGroen/glad

GGDdGroen/glad

GgDDGroen/glad

GgDdGroen/glad

Gd GGDdGroen/glad

GGddGroen/gerimpeld

GgDdGroen/glad

GgddGroen/gerimpeld

gD GgDDGroen/glad

GgDdGroen/glad

ggDdgeel/glad

ggDdgeel/glad

gd GgDdGroen/glad

GgddGroen/gerimpeld

ggDdgeel/glad

ggddGeel/gerimpeld

19

Ná MENDEL: De Meiose nog eens:Wij weten nu dat erffactoren op chromosomen zijn gelegen. We noemen het genen.Wij weten ook dat elk chromosoom in elke cel TWEE keer voorkomt.Dus kan het zijn dat beide allelen van een kenmerk of hetzelfde zijn, of verschillend.Een ouder kan (door middel van meiose) dus verschillende geslachtscellen maken..

Module: Cellen

Module CELLEN

20

Ná MENDEL: Wat kan er mis gaan?1. Erffactoren (genen) liggen niet op aparte chromosomen maar naast

elkaar op hetzelfde chromosoom.2. Als Rond /Gerimpeld op hetzelfde chromosoom ligt als Groen/Geel

dan zal RrGg dus maar twee soorten gameten maken:RG en rg of Rg en rG

3. Of door crossing-over (onderste rij) ontstaan recombinanten, echter nooit in de verhouding 1:1:1:1 (wel: 544: 541: 98: 84) of zo.

Module: Cellen

Module CELLEN


Module GENCLASSIC

De proeven van Gregor Mendelzelf maar eens bekijken • College MIT: over de wetten van Mendel (Eng): http://

www.youtube.com/watch?v=9dHBTckFvME&list=SPF83B8D8C87426E44

• Tweede college: http://www.youtube.com/watch?v=CT9lYy6qSfg

http://www.youtube.com/watch?v=9dHBTckFvME&list=SPF83B8D8C87426E44




http://www.youtube.com/watch?v=CT9lYy6qSfg

http://www.youtube.com/watch?v=CT9lYy6qSfg


Module GENCLASSIC

Had Mendel veel geluk?• Er zijn ooit bedenkingen geweest bij zijn soms erg mooie

uitkomsten.• Mendel bleek later mazzel te hebben gehad: All zeven door hem

gekozen kenmerken liggen op aparte chromosomen; crossing-over en lage recombinatiefrequenties traden niet op.

• Stel dat Glad/Gerimpeld als factoren pal naast elkaar op het chromosoom zouden liggen: Je krijgt de helft minder variatie in gameten


Module GENCLASSIC

Mendel werd vergeten…• Mendel is pas hér ontdekt door genetici als Hugo de

Vries.• Hugo de Vries is de man van de mutatietheorie, die in

tegen stelling tot Darwin, verondersteld dat veranderingen (mutaties) plotseling plaatsvinden ipv geleidelijk (Darwin).

• Hugo de Vries heeft op zijn beurt, Thomas Hunt Morgan verder geinspireerd tot het doen van proeven bij Drosophila melanogaster. (fruitvlieg)

• Morgan maakte de eerste chromosoommap waarin hij aangaf waar de factoren ten opzichte van elkaar lagen.


Module GENCLASSIC

Thomas Hunt Morgan• Morgan experimenteerde met de fruitvlieg en werkte daarbij met

Rontgenstraling, teneinde mutaties te induceren.• Merkte na twee jaar een witogige mutant op tussen de roodogige

(deze variant is op school..)• Morgan ontdekt dat witogig samengaat met het mannelijke en

noemt het gen dus geslachtsgebonden.• MM hebben XY• VV hebben XX• Het kenmerk zit alleen op X• Y chromosoom is nagenoeg leeg

• Verklaar dit schema ->


Module GENCLASSIC

Klassieke Genetica• Behandelt erffactoren als “schakelaars”; het gen is er wel of niet.• Is ontwikkeld vanuit het idee factor naar gen.• Heeft relatief laat de koppeling gelegd met genen in het DNA.• Behandeld begrippen als fenotype en genotype• Dominant, recessief kenmerk.• Gen-begrip: discrete eenheden die ouders kunnen doorgeven aan hun

nageslacht• Allel: de varianten die een gen kan hebben: Rood, Geel, Wit• Diploid: organisme heeft dubbele hoeveelheid van het DNA• Haploid: (geslachtscellen; één kopie)• Homozygoot: twee gelijke allelen, heterozygoot: verschillende allelen• Basis voor vakken als populatiegenetica• Veel fokkers en kwekers werken en denken in termen van klassieke genetica.

(Eigenlijk ook het enige hanteerbare dat men dan heeft).


Module GENCLASSIC

Diverse situaties:Wat is hier aan de hand?


Module GENCLASSIC

Diverse situaties:


Module GENCLASSIC

Bacterien:• Eencelligen• Hebben ringvormig DNA (haploid)• Er ontbreekt een celkern (prokaryoot)• Kunnen verschillende type celwanden hebben• Gramkleuring positief (paars) of negatief (rood)• Verdubbeling soms binnen 20 minuten• In kweek hoop je één enkele bacterie aan te

zetten tot de stichting van een kolonieGaan wij ook doen..

• Zijn erg klein (microscopie)• Bacterien zijn ziekteveroorzakers (vele ziekten bacterieel)• Behandeling met antibiotica (ze worden helaas steeds meer resistent

daartegen..)Dit dreigt mondiaal een GROOT probleem te worden.


Module GENCLASSIC

Bacterien:• Eencelligen met een realtief eenvoudige

celopbouw..• Verschillende typen onder de micros-

coop zichtbaar• Kweek gaat op agar-bodems

waarin voeding is opgelost• Reinstrijk is het vermenigvuldigen

van een enkele bacterie totbolvormige kolonie.

• Schimmelsoort penicilline dood sommige bacteriensoorten.

• Grootste probleem in de nabije toekomst: Multi-resistentie.Er is straks geen antibioticum meerdie dié bacteriensoorten nog kandoden!!


Module GENCLASSIC

Verwerking:1. Thuis vragen van de vragenlijst

maken enin je verslagen opnemen! (Zie site).

(de verslagen zijn de enige beoordelingsbron, dus hou dat goed bij!)

Practicum:2. Ontwikkelstadia Fruitvlieg3. Preparaten Fruitvlieg4. Chromosomen prepareren uit worteltop ui. Lukt mss niet…5. Bacteriekweken (Als we tijd hebben.)

=============einde==================

Module GENCLASSIC

Documents

Transcript of Module GENCLASSIC