Examenvragen Genetica
Open vragen
Hoe kan een ziekte veroorzakend gen geïdentificeerd worden?
Dit is afhankelijk van hoe de ziekte overerft.
Bij monogene aandoeningen zal de ziekte overerven volgens de wetten van
Mendel. Hierbij zal men starten met functionele clonering, er wordt vertrokken
vanuit klinische symptomen om te bepalen welk eiwit deficiënt of defect zou zijn.
Wanneer de functie van het eiwit niet gekend is zal men positionele clonering
toepassen. Hierbij start men met een koppelingsanalyse binnen een grote familie.
De overerving van de ziekte zal vergeleken worden met honderden polymorfe
merkers (specifieke herkenbare locaties in het DNA die in verschillende varianten
terugkomen) bv: met microsatelietmerkers (type polymorfe merker met korte
herhaalde sequenties). Wanneer het ziektegen en een specifieke merker
cosegregeren bewijst dit dat deze dichtbij elkaar liggen op eenzelfde chromosoom.
Om uit te sluiten dat het niet over toeval gaat wordt de LOD-score bepaald. Indien
deze groter is dan 3 kunnen we met zekerheid zeggen dat de genen gekoppeld
zijn. Dankzij recombinantie en sleutelrecombinanten kan de kandidaatregio
verkleind worden. In deze regio wordt dan gezocht naar het gen.
Bij complexe, polygenische of multifactoriële ziektebeelden zal men genetische
associatiestudies uitvoeren. Hierbij vergelijkt men de allelenfrequentie van
polymorfismen tussen patiënten en controlegroep. Wanneer de variant vaker
optreedt in de patiëntengroep wijst dit op een risicoallel. Wat verschilt met een
monogene aandoening is dat een riscioallel niet altijd leidt tot ziekte, het geeft een
verhoogde kans.
Bespreek karyotype en wat voor afwijkingen je ermee kan vinden.
Een karyotype geeft een voorstelling van het aantal aanwezige chromosomen en
hun structuur in de cel van een individu. De chromosomen worden geordend
volgens grootte. Een karyotype is handig bij het detecteren van afwijkingen zoals
numerieke afwijkingen en structurele afwijkingen. Om een karyotype te bekomen
wordt als 1e een bloedstaal genomen. Hieruit worden witte bloedcellen geïsoleerd,
deze gaat men in cultuur brengen met phytohemaglutinine en opkweken. Aan de
delende cellen wordt colchicine toegevoegd, dit verhindert de cel tot de vorming
van spoeldraden waardoor de cellen in metafase blijven zitten. Dit is de fase waar
de chromosomen het meest gecondenseerd zijn en dus het duidelijkst
waarneembaar. Daarna worden de cellen in een hypotone oplossing geplaatst
zodat ze gaan zwellen. De cellen worden gefixeerd en gelyseerd op een dekglaasje
zodat de inhoud zich verspreidt. Op het einde wordt er een kleuring toegevoegd
die de chromosomen zichtbaar maakt. Door een speciale kleuring kan ook het
bandenpatroon zichtbaar worden gemaakt. Hierdoor zijn de chromosomen nog
beter van elkaar te onderscheiden en kan men structurele afwijkingen binnen
eenzelfde chromosoom waarnemen. De meest gebruikte technieken zijn Q-
bandering, G-bandering en R-bandering.
,Beschrijf het verband tussen malaria en sikkelcelanemie.
Dit is een voorbeeld van hoe een negatieve mutatie in stand gehouden kan worden
door omgevingsfactoren. Sikkelcelanemie is een recessieve aandoening die wordt
veroorzaakt door een mutatie in globine gen. Individuen die homozygoot zijn voor
deze mutatie leven niet lang en planten niet voort. Het sikkelcelgen ondervindt
een negatieve selectie. Maar in specifieke regio’s waar Malaria voorkomt, merkt
men iets belangrijk op. Ondanks dat hier ook negatieve selectie zal zijn, komt het
sikkelcelgen toch veel voor. Dit komt omdat de parasiet die malaria veroorzaakt
geen invloed kan hebben op mensen met dit gen. Mensen die homozygoot zijn met
het sikkelcelgen zullen vroegtijdig sterven en mensen die heterozygoot zijn met
het sikkelcelgen zullen beschermd zijn tegen malaria. Hier spelen de
omgevingsfactoren dus een rol. Dit heet positieve selectie. Conclusie is dat
natuurlijke selectie tegen deze mutatie wordt tegengewerkt door een voordeel
voor dragers van de mutatie in de streken waar malaria voorkomt.
Waarom was de tuinerwt een goede keuze van Mendel?
- Plant produceerde veel nakomelingen op een korte generatietijd
(kwantitatief)
- De plant had 7 kenmerken die eenvoudig en éénduidig af te lezen waren
- Hij werkte met planten die hoogstens in 1-3 kenmerken verschillen, dit
leidde tot goede conclusies
- Door bepaalde stammen met zichzelf te kruisen (zelfbestuiving) kon hij
kijken of kenmerken stabiel waren over meerdere generaties en er geen
spontane veranderingen optraden. Hij controleerde of de planten genetisch
zuiver waren.
- De hybride nakomelingen bleven vruchtbaar.
- Het mechanisme voor kruisbestuiving was zeer eenvoudig: stuifmeel van de
ene plant makkelijk op de andere overgebracht
Bespreek anticipatie en daarachterliggende mechanisme
Sommige erfelijke aandoeningen worden van generatie op generatie erger. Dit uit
zich in veranderende klinische symptomen of een vervroegde aanvangsleeftijd.
Deze ziektebeelden kunnen veroorzaakt worden door een verlenging van een korte
herhalingssequentie die zich in het vertaalde of onvertaalde gebied van het gen
bevindt. Deze herhalingen neem toe per generatie. Dit heet repeatverlenging. Door
de verlenging geraakt het mRNA niet uit de nucleus waardoor het eiwit niet
gevormd kan worden. Bv: myotone dystrofie
, Wat zijn andere methodes voor sequentiebepaling van DNA naast Sanger-
sequencing?
Naast Sangersequencing (dideoxysequencing) waarbij gebruikt gemaakt wordt
van dideoxynucleotiden bestaan er ook nog andere methodes.
Next generation sequencing:
o Via amplificatie van het DNA
1. 454 technologie: hierbij wordt DNA-bank aangemaakt, vervolgens
emulsie PCR, daarna pyrosequencing
2. Solexa technologie: deze methode combineert sequencing door
DNA-synthese en clustertechnologie.
3. Ion Torrent technologie: Wordt chemische informatie omgezet in
digitale informatie. Men maakt hierbij gebruik van de kleine pH
verschuiving die veroorzaakt wordt door het vrijkomen van H+.
4. Avitti sequencing: rolling circle amplification en avidite molecule
o Single molecule sequencing
1. Single molecule real time (SMRT): DNA-polymerase een
complementaire streng aanmaakt door gebruik te maken van
nucleotides die een fluorescente groep hebben op hun γ-fosfaat
2. Nanopore sequencing: een enkelstreng electroforetisch door een
nanopoor wordt getrokken. De ionenstroom wordt gemoduleerd
door het nucleotide en is verschillend voor de 4 nucleotiden.
3. Helicos: Losse DNA fragmenten op specifieke plaats
gehybridiseerd op wegwerpbare glazen stroomcellen
Bespreek het verband tussen recombinatiefrequentie en genetische afstand.
Door recombinatie is het mogelijk om andere combinaties te krijgen van genen.
Dit is het gevolg van crossing-over tussen twee homologe genen tijdens de profase
van meiose I. Deze uitwisseling vindt plaats op de plek waar het chiasma is
gevormd. Crossing-overs komen vaker voor bij kenmerken die ver van elkaar
gelegen zijn, want daar is meer kans op een chiasma. Het aantal recombinanten
is een maat voor de genetische afstand tussen de twee genen.
Recombinatiefrequentie kan berekend worden als de verhouding van het aantal
recombinanten op het totaal aantal nakomelingen. Kenmerken die recombineren
in minder dan 50% van de gevallen zijn gekoppeld. De afstand wordt uitgedrukt
in cM, waarbij 1 cM een recombinatiefrequentie van 1% voorstelt. Naarmate de
afstand groter wordt, stijgt de kans op dubbele crossing-overs. Hierdoor onstaat
er bij grotere afstanden een onderschatting.
Open vragen
Hoe kan een ziekte veroorzakend gen geïdentificeerd worden?
Dit is afhankelijk van hoe de ziekte overerft.
Bij monogene aandoeningen zal de ziekte overerven volgens de wetten van
Mendel. Hierbij zal men starten met functionele clonering, er wordt vertrokken
vanuit klinische symptomen om te bepalen welk eiwit deficiënt of defect zou zijn.
Wanneer de functie van het eiwit niet gekend is zal men positionele clonering
toepassen. Hierbij start men met een koppelingsanalyse binnen een grote familie.
De overerving van de ziekte zal vergeleken worden met honderden polymorfe
merkers (specifieke herkenbare locaties in het DNA die in verschillende varianten
terugkomen) bv: met microsatelietmerkers (type polymorfe merker met korte
herhaalde sequenties). Wanneer het ziektegen en een specifieke merker
cosegregeren bewijst dit dat deze dichtbij elkaar liggen op eenzelfde chromosoom.
Om uit te sluiten dat het niet over toeval gaat wordt de LOD-score bepaald. Indien
deze groter is dan 3 kunnen we met zekerheid zeggen dat de genen gekoppeld
zijn. Dankzij recombinantie en sleutelrecombinanten kan de kandidaatregio
verkleind worden. In deze regio wordt dan gezocht naar het gen.
Bij complexe, polygenische of multifactoriële ziektebeelden zal men genetische
associatiestudies uitvoeren. Hierbij vergelijkt men de allelenfrequentie van
polymorfismen tussen patiënten en controlegroep. Wanneer de variant vaker
optreedt in de patiëntengroep wijst dit op een risicoallel. Wat verschilt met een
monogene aandoening is dat een riscioallel niet altijd leidt tot ziekte, het geeft een
verhoogde kans.
Bespreek karyotype en wat voor afwijkingen je ermee kan vinden.
Een karyotype geeft een voorstelling van het aantal aanwezige chromosomen en
hun structuur in de cel van een individu. De chromosomen worden geordend
volgens grootte. Een karyotype is handig bij het detecteren van afwijkingen zoals
numerieke afwijkingen en structurele afwijkingen. Om een karyotype te bekomen
wordt als 1e een bloedstaal genomen. Hieruit worden witte bloedcellen geïsoleerd,
deze gaat men in cultuur brengen met phytohemaglutinine en opkweken. Aan de
delende cellen wordt colchicine toegevoegd, dit verhindert de cel tot de vorming
van spoeldraden waardoor de cellen in metafase blijven zitten. Dit is de fase waar
de chromosomen het meest gecondenseerd zijn en dus het duidelijkst
waarneembaar. Daarna worden de cellen in een hypotone oplossing geplaatst
zodat ze gaan zwellen. De cellen worden gefixeerd en gelyseerd op een dekglaasje
zodat de inhoud zich verspreidt. Op het einde wordt er een kleuring toegevoegd
die de chromosomen zichtbaar maakt. Door een speciale kleuring kan ook het
bandenpatroon zichtbaar worden gemaakt. Hierdoor zijn de chromosomen nog
beter van elkaar te onderscheiden en kan men structurele afwijkingen binnen
eenzelfde chromosoom waarnemen. De meest gebruikte technieken zijn Q-
bandering, G-bandering en R-bandering.
,Beschrijf het verband tussen malaria en sikkelcelanemie.
Dit is een voorbeeld van hoe een negatieve mutatie in stand gehouden kan worden
door omgevingsfactoren. Sikkelcelanemie is een recessieve aandoening die wordt
veroorzaakt door een mutatie in globine gen. Individuen die homozygoot zijn voor
deze mutatie leven niet lang en planten niet voort. Het sikkelcelgen ondervindt
een negatieve selectie. Maar in specifieke regio’s waar Malaria voorkomt, merkt
men iets belangrijk op. Ondanks dat hier ook negatieve selectie zal zijn, komt het
sikkelcelgen toch veel voor. Dit komt omdat de parasiet die malaria veroorzaakt
geen invloed kan hebben op mensen met dit gen. Mensen die homozygoot zijn met
het sikkelcelgen zullen vroegtijdig sterven en mensen die heterozygoot zijn met
het sikkelcelgen zullen beschermd zijn tegen malaria. Hier spelen de
omgevingsfactoren dus een rol. Dit heet positieve selectie. Conclusie is dat
natuurlijke selectie tegen deze mutatie wordt tegengewerkt door een voordeel
voor dragers van de mutatie in de streken waar malaria voorkomt.
Waarom was de tuinerwt een goede keuze van Mendel?
- Plant produceerde veel nakomelingen op een korte generatietijd
(kwantitatief)
- De plant had 7 kenmerken die eenvoudig en éénduidig af te lezen waren
- Hij werkte met planten die hoogstens in 1-3 kenmerken verschillen, dit
leidde tot goede conclusies
- Door bepaalde stammen met zichzelf te kruisen (zelfbestuiving) kon hij
kijken of kenmerken stabiel waren over meerdere generaties en er geen
spontane veranderingen optraden. Hij controleerde of de planten genetisch
zuiver waren.
- De hybride nakomelingen bleven vruchtbaar.
- Het mechanisme voor kruisbestuiving was zeer eenvoudig: stuifmeel van de
ene plant makkelijk op de andere overgebracht
Bespreek anticipatie en daarachterliggende mechanisme
Sommige erfelijke aandoeningen worden van generatie op generatie erger. Dit uit
zich in veranderende klinische symptomen of een vervroegde aanvangsleeftijd.
Deze ziektebeelden kunnen veroorzaakt worden door een verlenging van een korte
herhalingssequentie die zich in het vertaalde of onvertaalde gebied van het gen
bevindt. Deze herhalingen neem toe per generatie. Dit heet repeatverlenging. Door
de verlenging geraakt het mRNA niet uit de nucleus waardoor het eiwit niet
gevormd kan worden. Bv: myotone dystrofie
, Wat zijn andere methodes voor sequentiebepaling van DNA naast Sanger-
sequencing?
Naast Sangersequencing (dideoxysequencing) waarbij gebruikt gemaakt wordt
van dideoxynucleotiden bestaan er ook nog andere methodes.
Next generation sequencing:
o Via amplificatie van het DNA
1. 454 technologie: hierbij wordt DNA-bank aangemaakt, vervolgens
emulsie PCR, daarna pyrosequencing
2. Solexa technologie: deze methode combineert sequencing door
DNA-synthese en clustertechnologie.
3. Ion Torrent technologie: Wordt chemische informatie omgezet in
digitale informatie. Men maakt hierbij gebruik van de kleine pH
verschuiving die veroorzaakt wordt door het vrijkomen van H+.
4. Avitti sequencing: rolling circle amplification en avidite molecule
o Single molecule sequencing
1. Single molecule real time (SMRT): DNA-polymerase een
complementaire streng aanmaakt door gebruik te maken van
nucleotides die een fluorescente groep hebben op hun γ-fosfaat
2. Nanopore sequencing: een enkelstreng electroforetisch door een
nanopoor wordt getrokken. De ionenstroom wordt gemoduleerd
door het nucleotide en is verschillend voor de 4 nucleotiden.
3. Helicos: Losse DNA fragmenten op specifieke plaats
gehybridiseerd op wegwerpbare glazen stroomcellen
Bespreek het verband tussen recombinatiefrequentie en genetische afstand.
Door recombinatie is het mogelijk om andere combinaties te krijgen van genen.
Dit is het gevolg van crossing-over tussen twee homologe genen tijdens de profase
van meiose I. Deze uitwisseling vindt plaats op de plek waar het chiasma is
gevormd. Crossing-overs komen vaker voor bij kenmerken die ver van elkaar
gelegen zijn, want daar is meer kans op een chiasma. Het aantal recombinanten
is een maat voor de genetische afstand tussen de twee genen.
Recombinatiefrequentie kan berekend worden als de verhouding van het aantal
recombinanten op het totaal aantal nakomelingen. Kenmerken die recombineren
in minder dan 50% van de gevallen zijn gekoppeld. De afstand wordt uitgedrukt
in cM, waarbij 1 cM een recombinatiefrequentie van 1% voorstelt. Naarmate de
afstand groter wordt, stijgt de kans op dubbele crossing-overs. Hierdoor onstaat
er bij grotere afstanden een onderschatting.
