Algemene en Moleculaire
Genetica
Imme Donkers
,H1: Historiek en impact van de genetica
1. Historische achtergrond
8000 v.C. -> eerste biotechnologische processen in Nabije Oosten: domesticatie huisdieren,
cultivatie plantensoorten
6000 v.C. -> rotstekeningen met stambomen die overerving van manen bij paarden illustreerden
800 v.C. -> Assyriërs deden kruisbestuiving bij dadelplanten
500 – 300 v.C. -> Griekse filosofen (Hippocrates en Aristoteles): pangenesis
Pangenen = partikels die van de weefsels via het bloed naar de voortplantingscellen worden
getransporteerd en zo worden doorgegeven aan nakomelingen.
17 eeuw -> theorie van preformatie: spermacel of bevruchte eicel bevat voorgevormd individu
e
(Homunculus theorie)
19e eeuw -> evolutietheorieën:
- Lamarck: kenmerken verworven tijdens het leven worden doorgegeven aan nakomelingen
van volgende generatie
- Darwin (1859): natuurlijke selectie aan de basis van de evolutie
- Gregor Mendel (1865): ontwikkeling theorie voor overerving op basis van statistische
patronen die hij waarnam bij kruisingsexperimenten bij de tuinerwt.
→ Zijn werk werd bevestigd, na zijn dood, rond 1900.
1888 ->begrip van chromosomen (Wilhelm Roux): gekleurd lichaam in celkern
1900 -> Bateson: introductie term ‘genetica’ (afgeleid van Griekse “Genesis”)
1909 -> begrip gen (Johansson)
1953 -> structuur DNA door Watson en Crick opgehelderd
1956 -> ontdekking karyotype humaan genoom: 46 chromosomen (Tijo en Levan)
1959 -> beschrijving eerste chromosoomfouten
Genetica is zeer oud met een enorme evolutie in de laatste decennia over de kennis van overerving.
2. Impact van de genetica
2.1 Sociologisch
Einde 19e eeuw -> eugenetica
Eugenetica = wetenschappelijke beweging waarbij er een eerste poging was om de genetische kennis
te gebruiken om het menselijk ras te verbeteren via artificiële selectie (positieve en negatieve).
→ Onder leiding van Francis Galton (neef Darwin)
2.2 Landbouw en veeteelt
Verhoogde opbrengsten, grotere resistentie, aanmaak nieuwe superieure soorten, GMO’s
GMO’s = genetisch gemodificeerde organismen
→ Opbrengst in US verdrievoudigd
2.3 Rechtswezen
Introductie van DNA identificatietest
2.4 Farmacologie
Geneesmiddelenproductie via recombinant DNA-technologie
2.5 Geneeskunde
Genetisch materiaal -> aanwezig in alle weefsels => afwijkingen kunnen implicaties hebben op alle
specialisaties in de geneeskunde
,Victor Mc Kusick (cataloog) -> OMIM (Mendelian Inheritance in Man) => menselijke genen en
ziektebeelden
Genetica -> belangrijke rol in monogene ziektebeelden maar zeker ook in complexe, multifactoriële
ziektebeelden waarbij meerdere genen interageren met omgevingsfactoren
1991 -> Human genome project -> grootste biologisch project met invloed op alle specialisaties van
de geneeskunde
2.6 Diergeneeskunde
Sequentiebepalingen van het genoom van meerdere species is volop bezig
2014 -> meer dan 4400 genomen afgewerkt
Voorbeeld: mens-chimpansee => 99% identiek genoom
→ 17% van de gecodeerde eiwitten is identiek, 83% heeft één of enkele verschillen
Genoomevolutie
OMIA = online Mendelian Inheritance in Animals
3. Interactie erfelijke en omgevingsfactoren
Genotype = de genetische samenstelling van een dier, plant of persoon
Fenotype = de uiterlijke kenmerken van een dier, plant of persoon
→ Bepaald door genotype EN omgevingsfactoren
Natuur en omgeving veranderen constant -> dus ook genetische constellatie
→ Via natuurlijke selectie (survival of the fittest)
Genetische drift = de veranderingen in genetische informatie
→ Zeer langzaam => kan leiden tot uitsterven diersoort
Voorbeeld 1: kleur motten op basis van de omgeving
➔ Ze zijn normaal wit van kleur en kunnen zich dus goed camoufleren op berken, maar als de
omgeving heel vervuild is worden de bomen zwarter en vallen de motten op
→ De motten zijn zwart beginnen worden zodat ze zich op de vuile bomen toch konden
camoufleren maar vallen op de witte berken dan wel hard op
Voorbeeld 2: pigmentatie op basis van omgevingstemperatuur
➔ Russisch konijn en Siamese kat hebben beide een wit-zwart pigmentatie
→ Enzymen voor pigmentproductie actief op lage temperatuur
→ Onder 34°C -> zwart en de rest wit
→ Boven 34°C -> wit en de rest zwart
Voorbeeld 3: sikkelcelanemie en malaria
➔ Sikkelcelanemie veroorzaakt door mutatie in globine gen
→ Rode bloedcellen moeilijk door bloedvaten -> verstopping -> infecties -> anemie -> dood
Conclusie: Natuurlijke selectie tegen deze mutatie wordt tegengewerkt door een voordeel voor
dragers van de mutatie in streken waar malaria voor komt.
H2: wetten van Mendel
1. Inleiding
Werk Mendel => basis voor hedendaagse genetica
Pas na zijn dood werd zijn werk gepubliceerd
2. Monohybride kruising
, Monohybride kruising = een kruising met planten/dieren waarbij beide verschillen in 1 kenmerk
Originele parentale ouders = P1 generatie
Conclusies uit monohybride kruising:
- Resultaten van wederkerige kruisingen zijn identiek
- Planten/dieren van de F1-generatie zijn allemaal identiek en gelijk aan een van de
parentale stammen
- Na zelfbestuiving van de F1-generatie worden beide parentale vormen teruggevonden in
een verhouding van 3:1
Allelen = verschillende vormen van een factor
Punnett-vierkant:
TT x tt
F1 = Tt T t
Tt x Tt T TT Tt
t Tt tt
→ Allelen kunnen dus dominant of recessief zijn
Eerste wet van Mendel (splitsingswet) : allelen splitsen en segregeren willekeurig.
3. Dihybride kruising
Dihybride kruising = een kruising van planten/dieren waarbij beide verschillen en 2 kenmerken.
Na zelfbestuiving van de F1 generatie → 9:3:3:1 verhouding
Tweede wet van Mendel (wet van onafhankelijke segregatie): paren van allelen segregeren
onafhankelijk.
Punnett-vierkant:
AABB x aabb AB Ab aB ab
AaBb AB AABB AABb AaBB AaBB
9:3:3:1 Ab AABb AAbb AaBb Aabb
aB AaBB AaBb aaBB aaBb
ab AaBb Aabb aaBb aabb
4. Afwijkingen van wetten van Mendel
4.1 Codominantie
Codominantie = beide allelen komen tot uiting in het fenotype bij de heterozygoot
Voorbeeld: bloedgroepen
4.2 Onvolledige of partiële dominantie
Partiële dominantie = het heterozygote individu vertoont een mengvorm van beide (= een intermediair
fenotype)
Genotype verhouding: 1: 2:1
4.3 Lethale allelen
Lethale allelen = allelen die in homozygote toestand niet leefbaar zijn
Genotype verhouding: 2:1
4.4 Multiple allelie
Multiple allelie = voorkomen van meer dan twee genen voor een genetisch kenmerk
Voorbeeld: ABO-bloedgroep, haarpigmentatie kat
Genetica
Imme Donkers
,H1: Historiek en impact van de genetica
1. Historische achtergrond
8000 v.C. -> eerste biotechnologische processen in Nabije Oosten: domesticatie huisdieren,
cultivatie plantensoorten
6000 v.C. -> rotstekeningen met stambomen die overerving van manen bij paarden illustreerden
800 v.C. -> Assyriërs deden kruisbestuiving bij dadelplanten
500 – 300 v.C. -> Griekse filosofen (Hippocrates en Aristoteles): pangenesis
Pangenen = partikels die van de weefsels via het bloed naar de voortplantingscellen worden
getransporteerd en zo worden doorgegeven aan nakomelingen.
17 eeuw -> theorie van preformatie: spermacel of bevruchte eicel bevat voorgevormd individu
e
(Homunculus theorie)
19e eeuw -> evolutietheorieën:
- Lamarck: kenmerken verworven tijdens het leven worden doorgegeven aan nakomelingen
van volgende generatie
- Darwin (1859): natuurlijke selectie aan de basis van de evolutie
- Gregor Mendel (1865): ontwikkeling theorie voor overerving op basis van statistische
patronen die hij waarnam bij kruisingsexperimenten bij de tuinerwt.
→ Zijn werk werd bevestigd, na zijn dood, rond 1900.
1888 ->begrip van chromosomen (Wilhelm Roux): gekleurd lichaam in celkern
1900 -> Bateson: introductie term ‘genetica’ (afgeleid van Griekse “Genesis”)
1909 -> begrip gen (Johansson)
1953 -> structuur DNA door Watson en Crick opgehelderd
1956 -> ontdekking karyotype humaan genoom: 46 chromosomen (Tijo en Levan)
1959 -> beschrijving eerste chromosoomfouten
Genetica is zeer oud met een enorme evolutie in de laatste decennia over de kennis van overerving.
2. Impact van de genetica
2.1 Sociologisch
Einde 19e eeuw -> eugenetica
Eugenetica = wetenschappelijke beweging waarbij er een eerste poging was om de genetische kennis
te gebruiken om het menselijk ras te verbeteren via artificiële selectie (positieve en negatieve).
→ Onder leiding van Francis Galton (neef Darwin)
2.2 Landbouw en veeteelt
Verhoogde opbrengsten, grotere resistentie, aanmaak nieuwe superieure soorten, GMO’s
GMO’s = genetisch gemodificeerde organismen
→ Opbrengst in US verdrievoudigd
2.3 Rechtswezen
Introductie van DNA identificatietest
2.4 Farmacologie
Geneesmiddelenproductie via recombinant DNA-technologie
2.5 Geneeskunde
Genetisch materiaal -> aanwezig in alle weefsels => afwijkingen kunnen implicaties hebben op alle
specialisaties in de geneeskunde
,Victor Mc Kusick (cataloog) -> OMIM (Mendelian Inheritance in Man) => menselijke genen en
ziektebeelden
Genetica -> belangrijke rol in monogene ziektebeelden maar zeker ook in complexe, multifactoriële
ziektebeelden waarbij meerdere genen interageren met omgevingsfactoren
1991 -> Human genome project -> grootste biologisch project met invloed op alle specialisaties van
de geneeskunde
2.6 Diergeneeskunde
Sequentiebepalingen van het genoom van meerdere species is volop bezig
2014 -> meer dan 4400 genomen afgewerkt
Voorbeeld: mens-chimpansee => 99% identiek genoom
→ 17% van de gecodeerde eiwitten is identiek, 83% heeft één of enkele verschillen
Genoomevolutie
OMIA = online Mendelian Inheritance in Animals
3. Interactie erfelijke en omgevingsfactoren
Genotype = de genetische samenstelling van een dier, plant of persoon
Fenotype = de uiterlijke kenmerken van een dier, plant of persoon
→ Bepaald door genotype EN omgevingsfactoren
Natuur en omgeving veranderen constant -> dus ook genetische constellatie
→ Via natuurlijke selectie (survival of the fittest)
Genetische drift = de veranderingen in genetische informatie
→ Zeer langzaam => kan leiden tot uitsterven diersoort
Voorbeeld 1: kleur motten op basis van de omgeving
➔ Ze zijn normaal wit van kleur en kunnen zich dus goed camoufleren op berken, maar als de
omgeving heel vervuild is worden de bomen zwarter en vallen de motten op
→ De motten zijn zwart beginnen worden zodat ze zich op de vuile bomen toch konden
camoufleren maar vallen op de witte berken dan wel hard op
Voorbeeld 2: pigmentatie op basis van omgevingstemperatuur
➔ Russisch konijn en Siamese kat hebben beide een wit-zwart pigmentatie
→ Enzymen voor pigmentproductie actief op lage temperatuur
→ Onder 34°C -> zwart en de rest wit
→ Boven 34°C -> wit en de rest zwart
Voorbeeld 3: sikkelcelanemie en malaria
➔ Sikkelcelanemie veroorzaakt door mutatie in globine gen
→ Rode bloedcellen moeilijk door bloedvaten -> verstopping -> infecties -> anemie -> dood
Conclusie: Natuurlijke selectie tegen deze mutatie wordt tegengewerkt door een voordeel voor
dragers van de mutatie in streken waar malaria voor komt.
H2: wetten van Mendel
1. Inleiding
Werk Mendel => basis voor hedendaagse genetica
Pas na zijn dood werd zijn werk gepubliceerd
2. Monohybride kruising
, Monohybride kruising = een kruising met planten/dieren waarbij beide verschillen in 1 kenmerk
Originele parentale ouders = P1 generatie
Conclusies uit monohybride kruising:
- Resultaten van wederkerige kruisingen zijn identiek
- Planten/dieren van de F1-generatie zijn allemaal identiek en gelijk aan een van de
parentale stammen
- Na zelfbestuiving van de F1-generatie worden beide parentale vormen teruggevonden in
een verhouding van 3:1
Allelen = verschillende vormen van een factor
Punnett-vierkant:
TT x tt
F1 = Tt T t
Tt x Tt T TT Tt
t Tt tt
→ Allelen kunnen dus dominant of recessief zijn
Eerste wet van Mendel (splitsingswet) : allelen splitsen en segregeren willekeurig.
3. Dihybride kruising
Dihybride kruising = een kruising van planten/dieren waarbij beide verschillen en 2 kenmerken.
Na zelfbestuiving van de F1 generatie → 9:3:3:1 verhouding
Tweede wet van Mendel (wet van onafhankelijke segregatie): paren van allelen segregeren
onafhankelijk.
Punnett-vierkant:
AABB x aabb AB Ab aB ab
AaBb AB AABB AABb AaBB AaBB
9:3:3:1 Ab AABb AAbb AaBb Aabb
aB AaBB AaBb aaBB aaBb
ab AaBb Aabb aaBb aabb
4. Afwijkingen van wetten van Mendel
4.1 Codominantie
Codominantie = beide allelen komen tot uiting in het fenotype bij de heterozygoot
Voorbeeld: bloedgroepen
4.2 Onvolledige of partiële dominantie
Partiële dominantie = het heterozygote individu vertoont een mengvorm van beide (= een intermediair
fenotype)
Genotype verhouding: 1: 2:1
4.3 Lethale allelen
Lethale allelen = allelen die in homozygote toestand niet leefbaar zijn
Genotype verhouding: 2:1
4.4 Multiple allelie
Multiple allelie = voorkomen van meer dan twee genen voor een genetisch kenmerk
Voorbeeld: ABO-bloedgroep, haarpigmentatie kat
