Inhoudsopgave
0) Inleiding: Genetica als wetenschap........................................................................................2
H1) Meiose en seksuele voortplanting.......................................................................................5
H2) De basisprincipes van overerving.........................................................................................7
H3) Uitbreidingen van de principes van Mendel......................................................................11
H4) Gekoppelde genen en genkartering...................................................................................13
H5) Updates van het genconcept..............................................................................................17
H6) Genen, chromosomen, genomen en epigenetica..............................................................20
H7) Basistechnieken van de moleculaire genetica....................................................................24
H8) Eukaryote modelorganismen.............................................................................................30
H9) Complexe kenmerken.........................................................................................................38
H10) Analyse van complexe kenmerken: QTL-analyse..............................................................40
H11) Analyse van complexe kenmerken: genoomwijde associatiestudies...............................43
H12) Identificeren en classificeren van mutanten....................................................................48
H13) Fenotypes koppelen aan DNA-sequenties.......................................................................55
H14) Mutante fenotypes en genfunctie....................................................................................60
15) Reverse genetics.................................................................................................................64
H16) Genoomediting en CRISPR/Cas 9.....................................................................................70
H17) Functioneel verwante genen zoeken: suppressie en enhancement................................80
Suppressor- en enhancermutaties veranderen het fenotypische effect ve andere mutatie....81
H18) Gennetwerken en de analyse van epistatische interacties..............................................86
,0) Inleiding: Genetica als wetenschap
ENKELE MIJLPALEN IN DE GESCHIEDENIS VAN DE GENETICA
1. Het ontstaan van de genetica – Mendelse genetica
Gregor Mendel (monnik uit de 19de eeuw) – experimenten met erwten -> overerfbare
factoren die we vandaag de dag genen noemen
Gen = overerfbare discrete factor
Allel = een variant van een gen (volgens Mendel: varianten)
Gameet = voortplantingscel (zaadcel of eicel)
Zygote = door zaadcel bevruchtte eicel
2. Integratie van chromosomen – klassieke genetica
Laatste 20 jaar vd 19de eeuw Morgan onderzoek met fruitvliegen
Chromosomen = dragers van genen (ontdekt in 1902)
Genetische koppeling = genen liggen op eenzelfde chromosoom
Crossing-over = fysieke uitwisseling tussen chromosomen
Genkartering = locatie van genen op de chromosomen
Midden jaren ’30: eigenlijke genetica, populatiegenetica, fysiologische genetica
3. De opkomst van de moleculaire genetica
Jaren ’40: moleculaire aard van genen nog steeds onbekend (men dacht dat het proteïnen
waren)
DNA = moleculaire drager van genetische informatie, ontdekt door Francis Crick en James
Watson in 1953 ontdekking leidde tot een nieuw tijdperk in de genetica
Moleculaire biologie = wetenschap vh moleculair/biochemisch begrip van genetische
fenomenen
Biotechnologie = wetenschap van het manipuleren van DNA
Polymerase Ketting Reactie (PCR) = vermenigvuldiging van een DNA stukje
,4. Analyse van genomen – het ‘genomics’-tijdperk
Vooral focus op sequentiebepaling DNA-moleculen
Genoom = verzameling van alle DNA moleculen van een organisme
Modelorganisme = organisme waarin genetica en moleculaire biologie snel en makkelijk kan
bestudeerd worden, typisch is er een genoom sequentie beschikbaar
Humaan Genoomproject = in 2001 werd de DNA sequentie van een menselijk genoom voor
het eerst bepaald
Genomica of Genomics = sequentietechnologie laat toe om volledige genomen op
moleculair niveau te bestuderen
5. Het postgenomische tijdperk
Functionele biologie of functionele genomics = niet enkel de sequentie maar de rol/functie
in het organisme wordt duidelijk
CRISPR-Cas9 = manier om genen gericht te beschadigen in een genoom waardoor er verlies-
van-genfunctie optreedt en het effect in het organisme kan bestudeerd worden
DNA ALS ERFELIJK MATERIAAL
De structuur van DNA
Ruggengraat (backbone) = keten van fosfaatgroepen afgewisseld met suikermoleculen
Nucleotide = suikermolecule met fosfaatgroep en base is de structurele eenheid van DNA
Informatie in DNA = opeenvolging van basen (A, C, G, T)
Richting in DNA streng = begin is 5’ en einde is 3’
Stroomopwaarts = richting 5’ gelegen
Stroomafwaarts = richting 3’ gelegen
Complementaire basenparing = waterstofbruggen binden aan A-T en C-G
DNA replicatie is een vrijwel ! foutloos enzymatisch proces
Genetische informatie kopiëren om door te geven: DNA-replicatie / genetische
informatie gebruiken: genexpressie
, Eiwit/proteïne = molecule die de informatie in DNA uitvoert
Polypeptide = genproduct = een enkele aminozuur keten, een eiwit kan bestaan uit één of
meerdere polypeptiden
Codon = triplet van nucleotiden die een aminozuur bepalen
Transcriptie = vorming van mRNA molecule op basis v DNA informatie
Translatie = vorming van polypeptide op basis van mRNA informatie
Centraal dogma vd moleculaire biologie = typische informatie stroom van DNA -> mRNA ->
polypeptide
Genetische informatie wijzigen: mutaties
Wijziging van nucleotide = gevolg van straling of chemicaliën
Mutatie = vaak een gevolg van fout in DNA replicatie (foutief herstel), vaak een gevolg van
een gewijzigde nucleotide
Puntmutatie = een enkel basepaar dat wijzigt
Voorbeeld is sikkelcelanemie = ziekte gevolg van enkele mutatie
TOEPASSINGEN VAN DE GENETICA
- Evolutiereconstructie
- Genetica en landbouw
o Genetisch gemodificeerde organismen (ggo’s): organismen die DNA-
sequenties bevatten van andere organismen
- Geneeskunde
o Genetische diagnose = erfelijke ziekten
o Genetisch advies = helpen inschatten van risico’s voor patiënten en hun
kinderen
o Gentherapie = proberen corrigeren van negatieve mutaties
- Maatschappij
o Economisch: biotechnologie sector
o Juridisch: forensische geneeskunde
o Bepaalt genetica wie we zijn?
Deel 1: Basisconcepten uit de
Mendelse en klassieke genetica
0) Inleiding: Genetica als wetenschap........................................................................................2
H1) Meiose en seksuele voortplanting.......................................................................................5
H2) De basisprincipes van overerving.........................................................................................7
H3) Uitbreidingen van de principes van Mendel......................................................................11
H4) Gekoppelde genen en genkartering...................................................................................13
H5) Updates van het genconcept..............................................................................................17
H6) Genen, chromosomen, genomen en epigenetica..............................................................20
H7) Basistechnieken van de moleculaire genetica....................................................................24
H8) Eukaryote modelorganismen.............................................................................................30
H9) Complexe kenmerken.........................................................................................................38
H10) Analyse van complexe kenmerken: QTL-analyse..............................................................40
H11) Analyse van complexe kenmerken: genoomwijde associatiestudies...............................43
H12) Identificeren en classificeren van mutanten....................................................................48
H13) Fenotypes koppelen aan DNA-sequenties.......................................................................55
H14) Mutante fenotypes en genfunctie....................................................................................60
15) Reverse genetics.................................................................................................................64
H16) Genoomediting en CRISPR/Cas 9.....................................................................................70
H17) Functioneel verwante genen zoeken: suppressie en enhancement................................80
Suppressor- en enhancermutaties veranderen het fenotypische effect ve andere mutatie....81
H18) Gennetwerken en de analyse van epistatische interacties..............................................86
,0) Inleiding: Genetica als wetenschap
ENKELE MIJLPALEN IN DE GESCHIEDENIS VAN DE GENETICA
1. Het ontstaan van de genetica – Mendelse genetica
Gregor Mendel (monnik uit de 19de eeuw) – experimenten met erwten -> overerfbare
factoren die we vandaag de dag genen noemen
Gen = overerfbare discrete factor
Allel = een variant van een gen (volgens Mendel: varianten)
Gameet = voortplantingscel (zaadcel of eicel)
Zygote = door zaadcel bevruchtte eicel
2. Integratie van chromosomen – klassieke genetica
Laatste 20 jaar vd 19de eeuw Morgan onderzoek met fruitvliegen
Chromosomen = dragers van genen (ontdekt in 1902)
Genetische koppeling = genen liggen op eenzelfde chromosoom
Crossing-over = fysieke uitwisseling tussen chromosomen
Genkartering = locatie van genen op de chromosomen
Midden jaren ’30: eigenlijke genetica, populatiegenetica, fysiologische genetica
3. De opkomst van de moleculaire genetica
Jaren ’40: moleculaire aard van genen nog steeds onbekend (men dacht dat het proteïnen
waren)
DNA = moleculaire drager van genetische informatie, ontdekt door Francis Crick en James
Watson in 1953 ontdekking leidde tot een nieuw tijdperk in de genetica
Moleculaire biologie = wetenschap vh moleculair/biochemisch begrip van genetische
fenomenen
Biotechnologie = wetenschap van het manipuleren van DNA
Polymerase Ketting Reactie (PCR) = vermenigvuldiging van een DNA stukje
,4. Analyse van genomen – het ‘genomics’-tijdperk
Vooral focus op sequentiebepaling DNA-moleculen
Genoom = verzameling van alle DNA moleculen van een organisme
Modelorganisme = organisme waarin genetica en moleculaire biologie snel en makkelijk kan
bestudeerd worden, typisch is er een genoom sequentie beschikbaar
Humaan Genoomproject = in 2001 werd de DNA sequentie van een menselijk genoom voor
het eerst bepaald
Genomica of Genomics = sequentietechnologie laat toe om volledige genomen op
moleculair niveau te bestuderen
5. Het postgenomische tijdperk
Functionele biologie of functionele genomics = niet enkel de sequentie maar de rol/functie
in het organisme wordt duidelijk
CRISPR-Cas9 = manier om genen gericht te beschadigen in een genoom waardoor er verlies-
van-genfunctie optreedt en het effect in het organisme kan bestudeerd worden
DNA ALS ERFELIJK MATERIAAL
De structuur van DNA
Ruggengraat (backbone) = keten van fosfaatgroepen afgewisseld met suikermoleculen
Nucleotide = suikermolecule met fosfaatgroep en base is de structurele eenheid van DNA
Informatie in DNA = opeenvolging van basen (A, C, G, T)
Richting in DNA streng = begin is 5’ en einde is 3’
Stroomopwaarts = richting 5’ gelegen
Stroomafwaarts = richting 3’ gelegen
Complementaire basenparing = waterstofbruggen binden aan A-T en C-G
DNA replicatie is een vrijwel ! foutloos enzymatisch proces
Genetische informatie kopiëren om door te geven: DNA-replicatie / genetische
informatie gebruiken: genexpressie
, Eiwit/proteïne = molecule die de informatie in DNA uitvoert
Polypeptide = genproduct = een enkele aminozuur keten, een eiwit kan bestaan uit één of
meerdere polypeptiden
Codon = triplet van nucleotiden die een aminozuur bepalen
Transcriptie = vorming van mRNA molecule op basis v DNA informatie
Translatie = vorming van polypeptide op basis van mRNA informatie
Centraal dogma vd moleculaire biologie = typische informatie stroom van DNA -> mRNA ->
polypeptide
Genetische informatie wijzigen: mutaties
Wijziging van nucleotide = gevolg van straling of chemicaliën
Mutatie = vaak een gevolg van fout in DNA replicatie (foutief herstel), vaak een gevolg van
een gewijzigde nucleotide
Puntmutatie = een enkel basepaar dat wijzigt
Voorbeeld is sikkelcelanemie = ziekte gevolg van enkele mutatie
TOEPASSINGEN VAN DE GENETICA
- Evolutiereconstructie
- Genetica en landbouw
o Genetisch gemodificeerde organismen (ggo’s): organismen die DNA-
sequenties bevatten van andere organismen
- Geneeskunde
o Genetische diagnose = erfelijke ziekten
o Genetisch advies = helpen inschatten van risico’s voor patiënten en hun
kinderen
o Gentherapie = proberen corrigeren van negatieve mutaties
- Maatschappij
o Economisch: biotechnologie sector
o Juridisch: forensische geneeskunde
o Bepaalt genetica wie we zijn?
Deel 1: Basisconcepten uit de
Mendelse en klassieke genetica
