GENETICA
WETTEN VAN MENDEL
Wetten van erfelijkheid of de wetten van Mendel:
- Experimenten 1865 door Gregor Mendel: met erwtenplanten
- Introduceerde: erfelijke eenheden /factor (later genen genoemd) = verantwoordelijk voor
overbrengen erfelijke kenmerken naar volgende generaties
o Parentale kenmerken kunnen onveranderd in latere generaties verschijnen
- Onderscheidt: dominante en recessieve kenmerken
- Elk individu bezit 2 allelen voor dezelfde eigenschap 1 van beide wordt willekeurig
doorgegeven naar het nageslacht nageslacht heeft altijd 2 allelen (van vader en van moeder)
- Dominante allelen = altijd primeren OVER recessieve allelen
- Recessieve allelen = alleen tot uiting komen bij AFWEZIGHEID dominante allelen
Experiment met erwtenplanten: bestudeerde de plant want had 7 verschillende kenmerken die op 2
manieren konden voorkomen die kenmerken segregeren onafhankelijk van elkaar (later gezien
dat dat komt omdat ze op verschillende chromosomen lagen)
Bestudeerde: bloemkleur, plaats van peul aan stengel, zaadkleur, zaadvorm, peulvorm, peulkleur en
lengte stengel
3 wetten:
1- De dominantiewet:
o 2 raszuivere individuen (homozygote) individuen (maar 1 kenmerk verschillen) met
elkaar kruist, dan zijn de F1-nakomelingen fenotypisch en genotypisch IDENTIEK
vertonen zelfde kenmerk als 1 van beide ouders dominante kenmerk
2- De splitsingswet:
o Bij onderlinge kruising van individuen uit de eerste generatie F1 krijg je nakomelingen
F2 met VERSCHILLENDE fenotypes (en genotype) kenmerken komen in vaste orde
aanbod:
Dominant recessief: 3:1
Partiële (co-) dominantie: 1:2:1
3- Onafhankelijkheidswet of reciprociteitswet
o Verschillende kenmerken worden onafhankelijk van elkaar overgeërfd (moeten op
verschillende chromosomen liggen
Vierkant van Punnet: om de fenotypes uit kruising te bestuderen
Werk van Mendel is lang niet erkend geweest: pas in de 20ste eeuw zijn ze door andere
wetenschappers (her)ontdekt
CHROMOSOMALE BASIS VAN ERFELIJKHEID
MITOSE
Mitose = deling van somatische cellen (= alle cellen in het lichaam behalve de voortplantingscellen
- Erfelijk materiaal wordt verdubbeld – elke 46 chromosomen wordt een exacte kopie
chromosomen worden gescheiden + eventuele DNA herstelling 2 genetisch identieke
dochtercellen
- Genetisch belang:
o Verlies van controle van normale celdeling en DNA integriteit kan leiden tot kanker:
Bij misdeling: 1 of meer chromosomen gaan verloren of extra komen in dochtercel
terecht
In kankercellen meer mutaties, worden bij mitose niet herstelt (vb.: defecten DNA
mechanisme)
o Vorming voortplantingscellen (gameten) zullen die cellen EERST mitotisch delingen
ondergaan
Alles mutaties die optreden in die cellen + niet hersteld worden kunnen worden
doorgegeven
DNA-herstelproces: niet perfect en waarschijnlijk daardoor basis van genetische
variatie
- PROCES: 4 delen
o G0: meeste cellen bevinden zich hierin & delen NIET oefenen normale functie uit
, Overgang naar G1: stimulus nodig
o G1: cel wordt voorbereid op celdeling – nodige bouwstenen aanmaken
o S (= DNA synthese fase): DNA wordt verdubbeld of gerepliceerd
o G2: bouwstenen aanmaken voor de effectieve mitose
o M: de effectieve mitose (opnieuw in 4 onderverdeeld)
- Fasen: M-fase
o Profase: DNA condenseert + individuele chromosomen worden zichtbaar + vorming
spoelfiguur
Centrosomen (organellen voor vasthechting spoelfiguur) bewegen naar polen van cel
o Prometafase: start = desintegratie van het nucleair membraan chromosomen
kunnen in cel bewegen
Eiwitcomplex vormt bij de centromeren (= kinetochoor) = voor vasthechting
spoeldraden
Elke centromeer zal met 2 spoeldraden gebonden zijn – afkomstig andere pool
Chromosomen ondergaan condensatie + bewegen naar equatoriaal vlak
o Metafase: chromosomen bereiken maximale condensatie graad + schikken in
equatoriaal vlak
o Anafase: zusterchromatiden zullen uit elkaar wijken naar tegengestelde polen
o Telofase: de condensatie + herstel nucleair membraan van beide dochtercellen
o Cytokinese: chromosomen komen aan de polen
Scheiding zusterchromatiden + doorgeven aan dochtercellen = chromosoomsegregatie
CELL CYCLE CHECKPOINTS
Tijdens celcyclus: aantal kritische checkpoint: bepalen of celcyclus kan worden verdergezet
- Controleren of: er geen DNA schade is, DNA correct is verdubbeld of spoeldraden correct
vasthechten
- Signaalmoleculen: eiwitkinases zullen doelwit eiwitten activeren of inactiveren door
fosforylatie
Kinases worden door cycline geactiveerd: cycline-dependent kinases (CDK’s)
- Belangrijk checkpoint: restrictiepunt R = waar cel afhankelijk is van externe groeistimuli voor
progressie door G1
o Achteraf/na dit punt: cel is onafhankelijk van die externe stimuli celcyclus autonoom
vervolledigt
- Ander checkpoint: G0 G1
o Voorbeeld: bloedplaatjes geven na verwonding platelet derived growth factor (PDGF)
binden met receptoren van fibroblasten zullen vervolgens delen
- Fouten in checkpoint: kunnen niet oncologisch – aanleiding geven tot ongecontroleerde deling &
kanker
MEIOSE
Grijpt plaats tijdens de vorming van de voortplantingscellen
Voor elke gameet kunnen 2n combinaties gemaakt worden, mens: 223 verschillende gameten (> 8
miljoen)
= reden voor genetische diversiteit
EERSTE MEIOTISCHE DELING (MEIOSE I)
- Profase I:
o Leptoteen: condenserende chromosomen worden zichtbaar
o Zygoteen: paring/synapsis van homologe chromosomen waarbij complementaire DNA
sequentie over ganse lengte tegenover elkaar worden geplaatst homologe
chromosomenparen of bivalenten
Worden bij elkaar gehouden door synaptonemaal complex
o Pachyteen: synapsis wordt voltooid + crossing-over (meiotische recombinatie) vindt
plaats
o Diploteen: na crossing-over verdwijnt het synaptonemaal complex + chiasmata
worden zichtbaar (=plaatsen waar crossing-over is opgetreden maar waar de
chromosomen toch nog aan elkaar hangen
, o Diakinese: condensatie chromosomen is maximaal+ chiasmata verschuiven naar
telomeren
- Metafase I: wanneer er desintegratie van het membraan is, spoelfiguur is gevorm & bivalenten
naar het equatoriaal vlak gaan + centromeren naar polen georiënteerd
- Anafase: chromologe chromosomen (van bivalenten) wijken weg + gaan naar tegengestelde
polen (=disjunctie)
Maternale en paternale homologen verdelen willekeurig over dochtercellen
Gevolg crossing over: mogelijkheid tot variabiliteit – kunnen maternale & paternale chromosomen
kunnen gewisseld worden
Reshuffling van de maternale en paternale genen
Risico’s: non disjunctie of misleiding = in plaats van 1 komen 2 homologen terecht in dochtercel
van toekomstige gameet GEVOLG leiden tot trisomie
TWEEDE MEIOTISCHE DELING (MEIOSE II)
Meiose II = vergelijkend met mitose MAAR nu worden de zusterchromatiden uit elkaar geweken en
komen ze in dochtercellen terecht
4 verschillende haploïde gameten + elke is uniek
GESLACHTSCHROMOSOMEN
Bepaling geslacht: aan- of afwezigheid Y-chromosoom:
- Aanwezigheid: ontwikkeling bipotentiële gonaden tot testes (MAN)
- Afwezigheid: ontwikkeling bipotentiële gonaden tot ovaria (VROUW)
- SRY gen = seks determining region of Y: op het Y-chromosoom
o Aanwezigheid gen: activatie downstreem genen die mee instaan voor ontwikkeling testes
en andere
Y-chromosoom KLEINER dan X-chromosoom: < 50 genen + genen voor geslachtsdifferentiatie en
spermatogenese
- Afwijkingen in genen: mannelijke infertiliteit
X-chromosomen bevatten veel genen: > 1000 genen dosage compensatie omdat er veel meer
zijn
- X-inactivatie of lyonisatie = proces waardoor meisjes in alle lichaamscellen 1 van beide X-
chromosomen geïnactiveerd wordt (vroege embryonale fase) – vele genen op een X-
chromosoom worden uitgeschakeld
= stochastisch proces willekeurig door methylatie van 1 van beide X-chromosomen (kan het
paternale als het maternale X-chromosoom treffen eens het inactivatiepatroon in cel is
vastligt: de dochtercellen zullen hetzelfde hebben
o Master regulator van de X-inactivatie: op X-chromosoom zelf – thv Xq13
Xq13: genaamd XIST (X inactivation specific Transcript)
1 v.d. eerst beschreven long noncoding RNAs: RNA transcript van meer
dan 200 bp dat NIET codeert voor eiwit maar wel een regulatorisch functie
uitoefent
Enkel tot uiting op het inactieve X-chromosoom
XIST mRNA verspreidt het inactieve signaal over het X-chromosoom
o GEVOLG LYONISATIE: elke vrouwelijk individu is mozaïek in haar lichaamscellen
o Aantal genen ontsnappen aan de in activatie: bij pseudo-autosomale regio’s
Pseudo-autosomale regio’s: homologe zones, terminaal op het X- en Y-
chromosoom gelegen
PAR1 & PAR2: beide zorgen voor synaps tussen X- en Y chromosoom tijdens
meiose
MANNELIJKE EN VROUWELIJKE GAMETOGENESE: BIOLOGISCHE EN GENETISCHE
IMPLICATIES
Spermatogenese = vorming mannelijke geslachtscellen – duurt 60 dagen
- Proces dat heel het leven doorgaat
- Meiose man duurt 22 dagen – twee haploïde secundaire spermatocyten worden gevorm
- Primordiale geslachtscellen prenatale aanlag van de testes migreren aantal mitotische
delingen rustperiode (tot kort voor puberteit) Vanaf puberteit: mitotische delingen =
WETTEN VAN MENDEL
Wetten van erfelijkheid of de wetten van Mendel:
- Experimenten 1865 door Gregor Mendel: met erwtenplanten
- Introduceerde: erfelijke eenheden /factor (later genen genoemd) = verantwoordelijk voor
overbrengen erfelijke kenmerken naar volgende generaties
o Parentale kenmerken kunnen onveranderd in latere generaties verschijnen
- Onderscheidt: dominante en recessieve kenmerken
- Elk individu bezit 2 allelen voor dezelfde eigenschap 1 van beide wordt willekeurig
doorgegeven naar het nageslacht nageslacht heeft altijd 2 allelen (van vader en van moeder)
- Dominante allelen = altijd primeren OVER recessieve allelen
- Recessieve allelen = alleen tot uiting komen bij AFWEZIGHEID dominante allelen
Experiment met erwtenplanten: bestudeerde de plant want had 7 verschillende kenmerken die op 2
manieren konden voorkomen die kenmerken segregeren onafhankelijk van elkaar (later gezien
dat dat komt omdat ze op verschillende chromosomen lagen)
Bestudeerde: bloemkleur, plaats van peul aan stengel, zaadkleur, zaadvorm, peulvorm, peulkleur en
lengte stengel
3 wetten:
1- De dominantiewet:
o 2 raszuivere individuen (homozygote) individuen (maar 1 kenmerk verschillen) met
elkaar kruist, dan zijn de F1-nakomelingen fenotypisch en genotypisch IDENTIEK
vertonen zelfde kenmerk als 1 van beide ouders dominante kenmerk
2- De splitsingswet:
o Bij onderlinge kruising van individuen uit de eerste generatie F1 krijg je nakomelingen
F2 met VERSCHILLENDE fenotypes (en genotype) kenmerken komen in vaste orde
aanbod:
Dominant recessief: 3:1
Partiële (co-) dominantie: 1:2:1
3- Onafhankelijkheidswet of reciprociteitswet
o Verschillende kenmerken worden onafhankelijk van elkaar overgeërfd (moeten op
verschillende chromosomen liggen
Vierkant van Punnet: om de fenotypes uit kruising te bestuderen
Werk van Mendel is lang niet erkend geweest: pas in de 20ste eeuw zijn ze door andere
wetenschappers (her)ontdekt
CHROMOSOMALE BASIS VAN ERFELIJKHEID
MITOSE
Mitose = deling van somatische cellen (= alle cellen in het lichaam behalve de voortplantingscellen
- Erfelijk materiaal wordt verdubbeld – elke 46 chromosomen wordt een exacte kopie
chromosomen worden gescheiden + eventuele DNA herstelling 2 genetisch identieke
dochtercellen
- Genetisch belang:
o Verlies van controle van normale celdeling en DNA integriteit kan leiden tot kanker:
Bij misdeling: 1 of meer chromosomen gaan verloren of extra komen in dochtercel
terecht
In kankercellen meer mutaties, worden bij mitose niet herstelt (vb.: defecten DNA
mechanisme)
o Vorming voortplantingscellen (gameten) zullen die cellen EERST mitotisch delingen
ondergaan
Alles mutaties die optreden in die cellen + niet hersteld worden kunnen worden
doorgegeven
DNA-herstelproces: niet perfect en waarschijnlijk daardoor basis van genetische
variatie
- PROCES: 4 delen
o G0: meeste cellen bevinden zich hierin & delen NIET oefenen normale functie uit
, Overgang naar G1: stimulus nodig
o G1: cel wordt voorbereid op celdeling – nodige bouwstenen aanmaken
o S (= DNA synthese fase): DNA wordt verdubbeld of gerepliceerd
o G2: bouwstenen aanmaken voor de effectieve mitose
o M: de effectieve mitose (opnieuw in 4 onderverdeeld)
- Fasen: M-fase
o Profase: DNA condenseert + individuele chromosomen worden zichtbaar + vorming
spoelfiguur
Centrosomen (organellen voor vasthechting spoelfiguur) bewegen naar polen van cel
o Prometafase: start = desintegratie van het nucleair membraan chromosomen
kunnen in cel bewegen
Eiwitcomplex vormt bij de centromeren (= kinetochoor) = voor vasthechting
spoeldraden
Elke centromeer zal met 2 spoeldraden gebonden zijn – afkomstig andere pool
Chromosomen ondergaan condensatie + bewegen naar equatoriaal vlak
o Metafase: chromosomen bereiken maximale condensatie graad + schikken in
equatoriaal vlak
o Anafase: zusterchromatiden zullen uit elkaar wijken naar tegengestelde polen
o Telofase: de condensatie + herstel nucleair membraan van beide dochtercellen
o Cytokinese: chromosomen komen aan de polen
Scheiding zusterchromatiden + doorgeven aan dochtercellen = chromosoomsegregatie
CELL CYCLE CHECKPOINTS
Tijdens celcyclus: aantal kritische checkpoint: bepalen of celcyclus kan worden verdergezet
- Controleren of: er geen DNA schade is, DNA correct is verdubbeld of spoeldraden correct
vasthechten
- Signaalmoleculen: eiwitkinases zullen doelwit eiwitten activeren of inactiveren door
fosforylatie
Kinases worden door cycline geactiveerd: cycline-dependent kinases (CDK’s)
- Belangrijk checkpoint: restrictiepunt R = waar cel afhankelijk is van externe groeistimuli voor
progressie door G1
o Achteraf/na dit punt: cel is onafhankelijk van die externe stimuli celcyclus autonoom
vervolledigt
- Ander checkpoint: G0 G1
o Voorbeeld: bloedplaatjes geven na verwonding platelet derived growth factor (PDGF)
binden met receptoren van fibroblasten zullen vervolgens delen
- Fouten in checkpoint: kunnen niet oncologisch – aanleiding geven tot ongecontroleerde deling &
kanker
MEIOSE
Grijpt plaats tijdens de vorming van de voortplantingscellen
Voor elke gameet kunnen 2n combinaties gemaakt worden, mens: 223 verschillende gameten (> 8
miljoen)
= reden voor genetische diversiteit
EERSTE MEIOTISCHE DELING (MEIOSE I)
- Profase I:
o Leptoteen: condenserende chromosomen worden zichtbaar
o Zygoteen: paring/synapsis van homologe chromosomen waarbij complementaire DNA
sequentie over ganse lengte tegenover elkaar worden geplaatst homologe
chromosomenparen of bivalenten
Worden bij elkaar gehouden door synaptonemaal complex
o Pachyteen: synapsis wordt voltooid + crossing-over (meiotische recombinatie) vindt
plaats
o Diploteen: na crossing-over verdwijnt het synaptonemaal complex + chiasmata
worden zichtbaar (=plaatsen waar crossing-over is opgetreden maar waar de
chromosomen toch nog aan elkaar hangen
, o Diakinese: condensatie chromosomen is maximaal+ chiasmata verschuiven naar
telomeren
- Metafase I: wanneer er desintegratie van het membraan is, spoelfiguur is gevorm & bivalenten
naar het equatoriaal vlak gaan + centromeren naar polen georiënteerd
- Anafase: chromologe chromosomen (van bivalenten) wijken weg + gaan naar tegengestelde
polen (=disjunctie)
Maternale en paternale homologen verdelen willekeurig over dochtercellen
Gevolg crossing over: mogelijkheid tot variabiliteit – kunnen maternale & paternale chromosomen
kunnen gewisseld worden
Reshuffling van de maternale en paternale genen
Risico’s: non disjunctie of misleiding = in plaats van 1 komen 2 homologen terecht in dochtercel
van toekomstige gameet GEVOLG leiden tot trisomie
TWEEDE MEIOTISCHE DELING (MEIOSE II)
Meiose II = vergelijkend met mitose MAAR nu worden de zusterchromatiden uit elkaar geweken en
komen ze in dochtercellen terecht
4 verschillende haploïde gameten + elke is uniek
GESLACHTSCHROMOSOMEN
Bepaling geslacht: aan- of afwezigheid Y-chromosoom:
- Aanwezigheid: ontwikkeling bipotentiële gonaden tot testes (MAN)
- Afwezigheid: ontwikkeling bipotentiële gonaden tot ovaria (VROUW)
- SRY gen = seks determining region of Y: op het Y-chromosoom
o Aanwezigheid gen: activatie downstreem genen die mee instaan voor ontwikkeling testes
en andere
Y-chromosoom KLEINER dan X-chromosoom: < 50 genen + genen voor geslachtsdifferentiatie en
spermatogenese
- Afwijkingen in genen: mannelijke infertiliteit
X-chromosomen bevatten veel genen: > 1000 genen dosage compensatie omdat er veel meer
zijn
- X-inactivatie of lyonisatie = proces waardoor meisjes in alle lichaamscellen 1 van beide X-
chromosomen geïnactiveerd wordt (vroege embryonale fase) – vele genen op een X-
chromosoom worden uitgeschakeld
= stochastisch proces willekeurig door methylatie van 1 van beide X-chromosomen (kan het
paternale als het maternale X-chromosoom treffen eens het inactivatiepatroon in cel is
vastligt: de dochtercellen zullen hetzelfde hebben
o Master regulator van de X-inactivatie: op X-chromosoom zelf – thv Xq13
Xq13: genaamd XIST (X inactivation specific Transcript)
1 v.d. eerst beschreven long noncoding RNAs: RNA transcript van meer
dan 200 bp dat NIET codeert voor eiwit maar wel een regulatorisch functie
uitoefent
Enkel tot uiting op het inactieve X-chromosoom
XIST mRNA verspreidt het inactieve signaal over het X-chromosoom
o GEVOLG LYONISATIE: elke vrouwelijk individu is mozaïek in haar lichaamscellen
o Aantal genen ontsnappen aan de in activatie: bij pseudo-autosomale regio’s
Pseudo-autosomale regio’s: homologe zones, terminaal op het X- en Y-
chromosoom gelegen
PAR1 & PAR2: beide zorgen voor synaps tussen X- en Y chromosoom tijdens
meiose
MANNELIJKE EN VROUWELIJKE GAMETOGENESE: BIOLOGISCHE EN GENETISCHE
IMPLICATIES
Spermatogenese = vorming mannelijke geslachtscellen – duurt 60 dagen
- Proces dat heel het leven doorgaat
- Meiose man duurt 22 dagen – twee haploïde secundaire spermatocyten worden gevorm
- Primordiale geslachtscellen prenatale aanlag van de testes migreren aantal mitotische
delingen rustperiode (tot kort voor puberteit) Vanaf puberteit: mitotische delingen =
