GeneticaGenomica
H13: multifactoriële erfelijkheid
1. Multifactoriële Genetica
Tot nu toe: Mendeliaanse kenmerken besproken → zijn discreet/discontinu
• Een paar duidelijk verschillende fenotypes
• Fenotypes kunnen beschreven worden in kwalitatieve termen (kleur, vorm, …)
• Bepaald door één gen (twee of meerdere allelen)
• Mendeliaans overervingspatroon
• Duidelijke relatie tussen geno -en fenotyp
Voorbeelden= oorlellen vast/los, bloedgroepen, mucoviscidose
Werkelijkheid: vaak fenotypische kenmerken waarvan overerving niet Mendeliaans verklaarbaar is
= multifactoriële/complexe kenmerken
2. Multifactoriële kenmerken
= kwantitatieve kenmerken
➔ Fenotypes in een populatie in kwantitatieve termen besproken
➔ Grootte, aantal, graad, …
Complex verband tussen geno -en fenotype
Vaak beïnvloedbaar door omgeving (temp., voeding, …)
Invloed omstandigheden: inhiberend of begunstigend → ! genetische determinanten niet gewijzigd !
Nature vs. Nurture:
• Wat is het relatieve aandeel van genetische -en van environmentele determinanten?
• Bij het bepalen van de eigenschap
Continue kenmerken:
= fenotypische verschillen vormen continu spectrum tussen een minimum en maximum
• kenmerken die geleidelijk variëren en alle tussenwaarden kunnen aannemen tussen een min. en een max.
• Zonder duidelijke categoriën
• Voorbeelden = lichaamslengte, gewicht, bloeddruk, huiskleur, intellegentie, …
Meristische kenmerken:
= fenotypische verschillen vormen continue reeks van telbare eenheidskenmerken
• kenmerken waarbij de verschillen bestaan uit een telbaar aantal onderdelen
• Voorbeelden = aantal huidlijsten in een vingerafdruk, aantal bloemblaadjes van een bloem, aantal tanden
bij een mens
1
,Liminaire/drempel kenmerken:
➔ Er dient een bepaalde drempel overschreden te worden tot het tot uiting komt
• Hangen af van multifactoriële aanleg, predispositie1 of vatbaarheid
• Komt enkel tot uiting als drempel overschreden wordt
• Kenmerk = vaak slechts twee fenotypes (affecten en not affected)
Voorbeelden = hazenlip, multiple sclerose, ziekte van Alzheimer
3. Statistische analyse (#cooked)
Variaties van kenmerken in populaties: beantwoorden aan een normaalverdelinge/Gaussiaanse verdeling
• Klokvormige verdelingscurve
• X-as (abscis) = fenotype in stijgende orde van expressie
• Y-as (ordinaat) = aantallen individuen voor elk van de expressievormen
Continue fenotypen: ingedeeld in intervalklassen van expressie /meristische eenheid:
= omdat continue fenotypes (zoals lengte) oneindig veel waarden hebben, delen we ze voor analyse in in
klassen met een bepaald bereik
Fenotypische frequentieverdeling:
= toont hoe vaak verschillende fenotypen voorkomen in een populatie
• is eigenlijk een gauscurve, met staven
• niet perfect normaal verdeeld !
Veel kwantitatieve kenmerken (zoals lengte, gewicht, bloeddruk):
• worden beïnvloed door veel genen (polygeen)
• én door omgevingsfactoren
Daardoor volgen ze vaak een normale verdeling.
Belangrijkste grootheden van een normaalverdeling:
• 68% = valt binnen de standaardafwijking
• 95% = valt binnen 2 maal de standaardafwijking
• Meer dan 99% = valt binnen 3 maal de standaardafwijking
1
= aangeboren/verworven aanleg om een bepaalde eigenschap sneller/vaker te ontwikkelen dan gemiddeld
2
, Variantie = geeft info over de verdeling van de individuele metingen (observaties) rond het gemiddelde
• Genetische (genotypische) variantie = het resultaat van verschillen in
genotype
• VG
! hoe groter dat standaardafwijking, hoe
minderscherp de grafiek !
Even om toe te voegen: normaalverdeling is kenmerkend voor multifactoriële kenmerken, maar kan ook
voorkomen in expressie van één gen.
3.1. Polygene erfelijkheidshypothese (aantoning polygene overerving)
Polygene overerving = één kenmerk wordt bepaald door meerdere genen, waarbij elk gen een klein, additief
effect heeft op het fenotype
Experiment: Sinnot & Dunn (1925)
→ Kenmerk = kolflengte (cm) bij maïs (corn)
Resultaten experiment:
P-generatie
• Twee extreme ouderlijnen = korte kolven en lange kolven
• Rechts → histogrammen = twee gescheiden pieken
Fenotypes zijn duidelijk verschillend
F₁-generatie
• Alle kolven hebben ongeveer dezelfde, gemiddelde lengte
• Histogram = één piek in het midden
Geen korte of lange extremen meer
De F₁ is intermediair → wijst al op meer dan één gen.
F₂-generatie
• Heel veel variatie → korte, lange én alles daartussen
• Histogram = brede, klokvormige verdeling
Dit is een normale verdeling.
Grootte vraag = Kan dit patroon verklaard worden door één gen?
Probleem 1: één gen, twee allelen
• Stel gen A → allelen = A (lang) en a (kort)
• P: AA = lang en aa = kort
• F₁: Aa → intermediair?
- met één gen krijg je maximaal 3 fenotypes
- in F₂ verwacht je dus 3 : 1 of 1 : 2 : 1
Probleem:
• In de echte F₂ zie je veel meer dan 3 klassen
• Eén gen is onvoldoende.
3
H13: multifactoriële erfelijkheid
1. Multifactoriële Genetica
Tot nu toe: Mendeliaanse kenmerken besproken → zijn discreet/discontinu
• Een paar duidelijk verschillende fenotypes
• Fenotypes kunnen beschreven worden in kwalitatieve termen (kleur, vorm, …)
• Bepaald door één gen (twee of meerdere allelen)
• Mendeliaans overervingspatroon
• Duidelijke relatie tussen geno -en fenotyp
Voorbeelden= oorlellen vast/los, bloedgroepen, mucoviscidose
Werkelijkheid: vaak fenotypische kenmerken waarvan overerving niet Mendeliaans verklaarbaar is
= multifactoriële/complexe kenmerken
2. Multifactoriële kenmerken
= kwantitatieve kenmerken
➔ Fenotypes in een populatie in kwantitatieve termen besproken
➔ Grootte, aantal, graad, …
Complex verband tussen geno -en fenotype
Vaak beïnvloedbaar door omgeving (temp., voeding, …)
Invloed omstandigheden: inhiberend of begunstigend → ! genetische determinanten niet gewijzigd !
Nature vs. Nurture:
• Wat is het relatieve aandeel van genetische -en van environmentele determinanten?
• Bij het bepalen van de eigenschap
Continue kenmerken:
= fenotypische verschillen vormen continu spectrum tussen een minimum en maximum
• kenmerken die geleidelijk variëren en alle tussenwaarden kunnen aannemen tussen een min. en een max.
• Zonder duidelijke categoriën
• Voorbeelden = lichaamslengte, gewicht, bloeddruk, huiskleur, intellegentie, …
Meristische kenmerken:
= fenotypische verschillen vormen continue reeks van telbare eenheidskenmerken
• kenmerken waarbij de verschillen bestaan uit een telbaar aantal onderdelen
• Voorbeelden = aantal huidlijsten in een vingerafdruk, aantal bloemblaadjes van een bloem, aantal tanden
bij een mens
1
,Liminaire/drempel kenmerken:
➔ Er dient een bepaalde drempel overschreden te worden tot het tot uiting komt
• Hangen af van multifactoriële aanleg, predispositie1 of vatbaarheid
• Komt enkel tot uiting als drempel overschreden wordt
• Kenmerk = vaak slechts twee fenotypes (affecten en not affected)
Voorbeelden = hazenlip, multiple sclerose, ziekte van Alzheimer
3. Statistische analyse (#cooked)
Variaties van kenmerken in populaties: beantwoorden aan een normaalverdelinge/Gaussiaanse verdeling
• Klokvormige verdelingscurve
• X-as (abscis) = fenotype in stijgende orde van expressie
• Y-as (ordinaat) = aantallen individuen voor elk van de expressievormen
Continue fenotypen: ingedeeld in intervalklassen van expressie /meristische eenheid:
= omdat continue fenotypes (zoals lengte) oneindig veel waarden hebben, delen we ze voor analyse in in
klassen met een bepaald bereik
Fenotypische frequentieverdeling:
= toont hoe vaak verschillende fenotypen voorkomen in een populatie
• is eigenlijk een gauscurve, met staven
• niet perfect normaal verdeeld !
Veel kwantitatieve kenmerken (zoals lengte, gewicht, bloeddruk):
• worden beïnvloed door veel genen (polygeen)
• én door omgevingsfactoren
Daardoor volgen ze vaak een normale verdeling.
Belangrijkste grootheden van een normaalverdeling:
• 68% = valt binnen de standaardafwijking
• 95% = valt binnen 2 maal de standaardafwijking
• Meer dan 99% = valt binnen 3 maal de standaardafwijking
1
= aangeboren/verworven aanleg om een bepaalde eigenschap sneller/vaker te ontwikkelen dan gemiddeld
2
, Variantie = geeft info over de verdeling van de individuele metingen (observaties) rond het gemiddelde
• Genetische (genotypische) variantie = het resultaat van verschillen in
genotype
• VG
! hoe groter dat standaardafwijking, hoe
minderscherp de grafiek !
Even om toe te voegen: normaalverdeling is kenmerkend voor multifactoriële kenmerken, maar kan ook
voorkomen in expressie van één gen.
3.1. Polygene erfelijkheidshypothese (aantoning polygene overerving)
Polygene overerving = één kenmerk wordt bepaald door meerdere genen, waarbij elk gen een klein, additief
effect heeft op het fenotype
Experiment: Sinnot & Dunn (1925)
→ Kenmerk = kolflengte (cm) bij maïs (corn)
Resultaten experiment:
P-generatie
• Twee extreme ouderlijnen = korte kolven en lange kolven
• Rechts → histogrammen = twee gescheiden pieken
Fenotypes zijn duidelijk verschillend
F₁-generatie
• Alle kolven hebben ongeveer dezelfde, gemiddelde lengte
• Histogram = één piek in het midden
Geen korte of lange extremen meer
De F₁ is intermediair → wijst al op meer dan één gen.
F₂-generatie
• Heel veel variatie → korte, lange én alles daartussen
• Histogram = brede, klokvormige verdeling
Dit is een normale verdeling.
Grootte vraag = Kan dit patroon verklaard worden door één gen?
Probleem 1: één gen, twee allelen
• Stel gen A → allelen = A (lang) en a (kort)
• P: AA = lang en aa = kort
• F₁: Aa → intermediair?
- met één gen krijg je maximaal 3 fenotypes
- in F₂ verwacht je dus 3 : 1 of 1 : 2 : 1
Probleem:
• In de echte F₂ zie je veel meer dan 3 klassen
• Eén gen is onvoldoende.
3
