Algemene en moleculaire genetica
1 Historiek en impact van de genetica
Al vanaf het begin van de mensheid realiseert men dat bepaalde kenmerken overerven van
generatie tot generatie.
8000 vC
selectief kweken met planten en dieren
→ wilde dieren werden huisdieren / nutsdieren
→ verhoogde opbrengst bepaalde plantensoorten
→ nomaden bestaan opgegeven, ontstaan sedentaire populatie
800 vC
muurtekeningen gebaseerd op overervingen
assyrische krijger voert kruisbestuiving uit
500 - 300 vC: Aristoteles en Hippocrates
pangenese: deeltjes (pangenen) kunnen worden doorgegeven
1694: Homunculus
in de eicel of spermacel was een minuscuul organisme aanwezig: preformatie
19e eeuw:
evolutietheoriën, Lamarck
organismen ‘groeien’ in voordelen voor hen en deze informatie kunnen zij doorgeven aan de
volgende generatie → aanpassen en adapteren
evolutietheoriën, Darwin
er bestaat variatie tussen organismen van één soort
de ‘bevooroordeelde’ dieren leven en planten voort
vervolgens evolueren bepaalde kenmerken
survival of the fittest en genetische drift
1866: Gregor Mendel
1866: wetten van Mendel
1888: begrip chromosoom
1909: begrip gen
1953: DNA structuur
1956: menselijk karyotype = 46 chromosomen
1959: beschrijving eerste chromosoom fouten
‘70 - ‘80: recombinant DNA technologie, cloning
Impact van de genetica
sociologie: eugenetica (Francis Galton)
alles is genetisch bepaald
wel / niet voortplanten naar aanleiding van laag in samenleving
,landbouw en veeteelt
selectieve kweek om kenmerken te beïnvloeden
→ hogere opbrengsten, resistentie
rechtswezen
genetische analyse waardoor dingen achterhaald worden: DNA analyse, vingerafdrukken
farmacologie
nieuwe constructen van DNA aanmaken
→ DNA in bacteriën = goedkoper
farmacogenetica
rekening houden met genetische achtergrond van organisme bij medicatie
geneeskunde
alles in de geneeskunde werkt met DNA
Victor Mckusick (1921 - 2008)
1966: catalogus erfelijke ziektes + verantwoordelijke genen (OMIM)
Sommige ziektes zijn te wijten aan de omgeving. anderen aan de genetica. Ook zijn er veel
ziektes die er tussenin zitten. Wel komen we door onderzoek steeds meer risicofactoren te
weten.
tweelingstudies
concordantie beide individuen ‘ziek’
discordantie één individu ‘ziek’
Inzichten in de opbouw van een bepaald genoom zorgen dat we ontstaansmechanismen
van ziektebeelden gaan begrijpen.
DNA is opgebouwd uit 4 verschillende bouwstenen, nucleotiden. De volgorde hiervan is de
informatie die nodig is en doorgegeven wordt aan volgende generaties. In het humaan
genoom project werd aan de hand van de volgordes (3 miljard bouwstenen) te ontrafelen
gekeken naar de bepaalde genen en naar hoe bepaalde ziektebeelden dan ontstaan.
1985: eerste voorstel, maar is het fysisch, economisch en ethisch mogelijk?
1990: opstarten project (15 jaar, 200 miljoen USD / jaar)
doelstellingen:
- bepaal de sequentie van 3 miljard basen
- identificeer alle menselijke genen
- sla de informatie op in vrij toegankelijke databanken
- ontwikkel methoden voor analyse van de data
- werk aan de ethische, wettelijke en sociale aspecten
,Na al dat ontrafelen en de ontregeling van de sequentie van het humaan genoom is men
verder kunnen gaan onderzoeken, naast de zuiver genetische aandoeningen. Er wordt nu
zelfs gekeken naar genen voor bijvoorbeeld persoonlijkheid.
Impact op de diergeneeskunde
comparatieve genetica
lessen uit gelijkenissen en verschillen tussen genomen van verschillende species
bijvoorbeeld: vergelijking humaan - chimpansee genoom
interactie erfelijke- en omgevingsfactoren
genotype genetische achtergrond
fenotype kenmerkende eigenschappen per individu
bepaald door het genotype en omgevingsfactoren
Het is belangrijk voor een organisme dat het genotype aangepast is aan de omgeving. In het
genotype kan heel weinig variatie plaatsvinden. Dat betekent ook dat als de
omgevingsfactoren opeens drastisch veranderen, we een species kunnen krijgen dat
helemaal niet meer aangepast is aan de omgeving. Heel wat organismen zullen dit niet
overleven omdat zij niet de tijd krijgen zich aan te passen. Bij een traag veranderende
omgeving kan er over generaties heen een genetische shift optreden waarbij sommige
varianten een voordeel hebben en resulteren in een organisme dat beter aangepast is.
, 2 De wetten van Mendel
Ten eerste heeft Mendel een goede keuze gemaakt qua proefmodel. Hij gebruikte namelijk
een tuinerwt (Pisum sativum) omdat deze een korte generatietijd heeft en veel
nakomelingen oplevert. Verder selecteerde hij slechts zeven kenmerken die gemakkelijk te
onderscheiden zijn. Ook was hij zo slim om te werken met kruisingen van twee stammen die
heel sterk op elkaar leken. Hij ging heel zorgvuldig te werk en zorgde ook dat hij stabiele
kenmerken gebruikte: er was geen plotselinge verandering in het fenotype. De tuinerwt was
ook geschikt omdat het mechanisme van kruisbestuiving mogelijk was en de planten die
resulteerde uit de kruisingen bleven vruchtbaar.
Monohybride kruisingen
verschil in 1 kenmerk
→ de resultaten van wederkerige kruisingen zijn identiek
→ de planten van F1 zijn allemaal identiek en gelijk aan 1 van de parentale stammen
→ na zelfbestuiving van F1 worden beide parentale vormen teruggevonden (3:1)
Eerste wet van Mendel
segregatiewet of splitsingswet
allelen splitsen of segregeren willekeurig
Het is van te voren belangrijk om te weten of een organisme homozygoot of heterozygoot is
voor het gen waarop de kruising plaatsvindt. Dit gebeurt door een testkruising. Een
organisme met het kenmerk (minimaal 1 dominant allel) wordt gekruist met een organisme
zonder dat kenmerk (2 recessieve allelen).
1 dominant allel 50% wel 50% niet
2 dominante allelen 100% wel
Dihybride kruisingen
verschil in 2 kenmerken
→ alle F1 planten hebben hetzelfde fenotype
→ na zelfbestuiving van F1 worden 4 verschillende fenotypes waargenomen (9:3:3:1)
Tweede wet van Mendel
wet van onafhankelijke segregatie
paren van allelen segregeren onafhankelijk
Afwijkingen op de wetten van Mendel
Partiële dominantie (onvolledig)
in plaats van een dominant en recessief fenotype hebben we een dominant of recessief
fenotype dat niet volledig dominant of recessief is → verschil tussen homozygoot en
heterozygoot dominant kenmerk
vb. R1 R1 x R2 R2 → R1 R2
rood wit roze
1 Historiek en impact van de genetica
Al vanaf het begin van de mensheid realiseert men dat bepaalde kenmerken overerven van
generatie tot generatie.
8000 vC
selectief kweken met planten en dieren
→ wilde dieren werden huisdieren / nutsdieren
→ verhoogde opbrengst bepaalde plantensoorten
→ nomaden bestaan opgegeven, ontstaan sedentaire populatie
800 vC
muurtekeningen gebaseerd op overervingen
assyrische krijger voert kruisbestuiving uit
500 - 300 vC: Aristoteles en Hippocrates
pangenese: deeltjes (pangenen) kunnen worden doorgegeven
1694: Homunculus
in de eicel of spermacel was een minuscuul organisme aanwezig: preformatie
19e eeuw:
evolutietheoriën, Lamarck
organismen ‘groeien’ in voordelen voor hen en deze informatie kunnen zij doorgeven aan de
volgende generatie → aanpassen en adapteren
evolutietheoriën, Darwin
er bestaat variatie tussen organismen van één soort
de ‘bevooroordeelde’ dieren leven en planten voort
vervolgens evolueren bepaalde kenmerken
survival of the fittest en genetische drift
1866: Gregor Mendel
1866: wetten van Mendel
1888: begrip chromosoom
1909: begrip gen
1953: DNA structuur
1956: menselijk karyotype = 46 chromosomen
1959: beschrijving eerste chromosoom fouten
‘70 - ‘80: recombinant DNA technologie, cloning
Impact van de genetica
sociologie: eugenetica (Francis Galton)
alles is genetisch bepaald
wel / niet voortplanten naar aanleiding van laag in samenleving
,landbouw en veeteelt
selectieve kweek om kenmerken te beïnvloeden
→ hogere opbrengsten, resistentie
rechtswezen
genetische analyse waardoor dingen achterhaald worden: DNA analyse, vingerafdrukken
farmacologie
nieuwe constructen van DNA aanmaken
→ DNA in bacteriën = goedkoper
farmacogenetica
rekening houden met genetische achtergrond van organisme bij medicatie
geneeskunde
alles in de geneeskunde werkt met DNA
Victor Mckusick (1921 - 2008)
1966: catalogus erfelijke ziektes + verantwoordelijke genen (OMIM)
Sommige ziektes zijn te wijten aan de omgeving. anderen aan de genetica. Ook zijn er veel
ziektes die er tussenin zitten. Wel komen we door onderzoek steeds meer risicofactoren te
weten.
tweelingstudies
concordantie beide individuen ‘ziek’
discordantie één individu ‘ziek’
Inzichten in de opbouw van een bepaald genoom zorgen dat we ontstaansmechanismen
van ziektebeelden gaan begrijpen.
DNA is opgebouwd uit 4 verschillende bouwstenen, nucleotiden. De volgorde hiervan is de
informatie die nodig is en doorgegeven wordt aan volgende generaties. In het humaan
genoom project werd aan de hand van de volgordes (3 miljard bouwstenen) te ontrafelen
gekeken naar de bepaalde genen en naar hoe bepaalde ziektebeelden dan ontstaan.
1985: eerste voorstel, maar is het fysisch, economisch en ethisch mogelijk?
1990: opstarten project (15 jaar, 200 miljoen USD / jaar)
doelstellingen:
- bepaal de sequentie van 3 miljard basen
- identificeer alle menselijke genen
- sla de informatie op in vrij toegankelijke databanken
- ontwikkel methoden voor analyse van de data
- werk aan de ethische, wettelijke en sociale aspecten
,Na al dat ontrafelen en de ontregeling van de sequentie van het humaan genoom is men
verder kunnen gaan onderzoeken, naast de zuiver genetische aandoeningen. Er wordt nu
zelfs gekeken naar genen voor bijvoorbeeld persoonlijkheid.
Impact op de diergeneeskunde
comparatieve genetica
lessen uit gelijkenissen en verschillen tussen genomen van verschillende species
bijvoorbeeld: vergelijking humaan - chimpansee genoom
interactie erfelijke- en omgevingsfactoren
genotype genetische achtergrond
fenotype kenmerkende eigenschappen per individu
bepaald door het genotype en omgevingsfactoren
Het is belangrijk voor een organisme dat het genotype aangepast is aan de omgeving. In het
genotype kan heel weinig variatie plaatsvinden. Dat betekent ook dat als de
omgevingsfactoren opeens drastisch veranderen, we een species kunnen krijgen dat
helemaal niet meer aangepast is aan de omgeving. Heel wat organismen zullen dit niet
overleven omdat zij niet de tijd krijgen zich aan te passen. Bij een traag veranderende
omgeving kan er over generaties heen een genetische shift optreden waarbij sommige
varianten een voordeel hebben en resulteren in een organisme dat beter aangepast is.
, 2 De wetten van Mendel
Ten eerste heeft Mendel een goede keuze gemaakt qua proefmodel. Hij gebruikte namelijk
een tuinerwt (Pisum sativum) omdat deze een korte generatietijd heeft en veel
nakomelingen oplevert. Verder selecteerde hij slechts zeven kenmerken die gemakkelijk te
onderscheiden zijn. Ook was hij zo slim om te werken met kruisingen van twee stammen die
heel sterk op elkaar leken. Hij ging heel zorgvuldig te werk en zorgde ook dat hij stabiele
kenmerken gebruikte: er was geen plotselinge verandering in het fenotype. De tuinerwt was
ook geschikt omdat het mechanisme van kruisbestuiving mogelijk was en de planten die
resulteerde uit de kruisingen bleven vruchtbaar.
Monohybride kruisingen
verschil in 1 kenmerk
→ de resultaten van wederkerige kruisingen zijn identiek
→ de planten van F1 zijn allemaal identiek en gelijk aan 1 van de parentale stammen
→ na zelfbestuiving van F1 worden beide parentale vormen teruggevonden (3:1)
Eerste wet van Mendel
segregatiewet of splitsingswet
allelen splitsen of segregeren willekeurig
Het is van te voren belangrijk om te weten of een organisme homozygoot of heterozygoot is
voor het gen waarop de kruising plaatsvindt. Dit gebeurt door een testkruising. Een
organisme met het kenmerk (minimaal 1 dominant allel) wordt gekruist met een organisme
zonder dat kenmerk (2 recessieve allelen).
1 dominant allel 50% wel 50% niet
2 dominante allelen 100% wel
Dihybride kruisingen
verschil in 2 kenmerken
→ alle F1 planten hebben hetzelfde fenotype
→ na zelfbestuiving van F1 worden 4 verschillende fenotypes waargenomen (9:3:3:1)
Tweede wet van Mendel
wet van onafhankelijke segregatie
paren van allelen segregeren onafhankelijk
Afwijkingen op de wetten van Mendel
Partiële dominantie (onvolledig)
in plaats van een dominant en recessief fenotype hebben we een dominant of recessief
fenotype dat niet volledig dominant of recessief is → verschil tussen homozygoot en
heterozygoot dominant kenmerk
vb. R1 R1 x R2 R2 → R1 R2
rood wit roze
