Casus 7; erfelijke afwijkingen of niet
Probleemstelling
Hoe bepaal je erfelijke afwijkingen en wat zijn de consequenties?
Wat zijn genetische afwijkingen?
Welke soorten genetische afwijkingen zijn er?
Brainstorm
Structureel en numeriek (soorten afwijkingen)
Translocatie, deletie, duplicatie, inversie, substitutie, frameshift mutatie, miss-sense
Gevolgen genetische afwijkingen, DNA-mutaties hebben niet altijd een consequentie
Testen voor genetische afwijkingen; vruchtwaterpunctie, PCR en DNA-sequencing
Leerdoelen
1) Welke soorten chromosoommutaties zijn er?
a) Numerieke
b) Structurele
2) Welke soorten DNA-mutaties zijn er?
3) Wat kunnen de consequenties zijn van deze verschillende soorten mutaties?
4) Wat zijn verschillende testen voor genetische afwijkingen?
5) Basale kennis van genregulatie/structuur chromosoom en het effect van translocatie
op de genetische expressie van het aangedane gen.
Bronnen
Boeken;
Erfelijkheidsleer - Faculteit psychologie en pedagogische wetenschappen
Websites;
Bailey, R. (2019). How chromosome mutations occur. ThoughtCo.
https://www.thoughtco.com/chromosome-mutation-373448
Understanding Evolution. (2021, 1 oktober). Types of Mutations - Understanding Evolution.
Understanding Evolution - Your one-stop source for information on evolution.
https://evolution.berkeley.edu/dna-and-mutations/types-of-mutations/
Filmpjes;
Amoeba Sisters. (2019, 1 augustus). Mutations (Updated) [Video]. YouTube.
https://www.youtube.com/watch?v=vl6Vlf2thvI
khanacademymedicine. (2014, 3 april). The different types of mutations | Biomolecules |
MCAT | Khan Academy [Video]. YouTube.
https://www.youtube.com/watch?v=xYOK-yzUWSI
,Uitwerken leerdoelen
1) Welke soorten chromosoommutaties zijn er?
Er zijn twee hoofdgroepen van chromosoommutaties, de numerieke en structurele mutaties.
Numerieke chromosoommutaties hebben te maken met veranderingen in het aantal
complete chromosomen in een cel. Deze mutaties kunnen resulteren in een toename of
afname van het totale aantal chromosomen in de cel. Deze storingen vinden plaats door
non-disjunctie in meiose I, meiose II en/of na de bevruchting. Non-disjunctie houdt in dat de
de homologe chromosomen (in meiose I) of het zusterchromatide paar (in meiose II) niet
correct of helemaal niet uit elkaar gehaald worden, waardoor er dus gameten ontstaan met
een onjuist aantal chromosomen of helemaal geen. Bij oudere vrouwen is door
non-disjunctie in meiose II daardoor de kans op chromosomale afwijkingen bij kinderen
hoger, dit is voornamelijk omdat de eicellen al ouder zijn (figuur 1). Er zijn twee belangrijke
categorieën van numerieke chromosoommutaties;
- Aneuploïdie → Dit is wanneer een cel een abnormaal aantal chromosomen heeft dat
niet een veelvoud is van de normale diploïde set. Dit is de meest voorkomende
chromosoomafwijking bij de mens, die voornamelijk door non-disjunctie ontstaat. Bij
aneuploïdie kan er sprake zijn van drie vormen, namelijk monosomie, trisomie en
tetrasomie. Indien er sprake is van monosomie zal een allel altijd tot uiting komen,
ook al is het eigenlijk recessief. Daardoor zal een ziekte of afwijking bij mensen met
monosomie altijd tot uiting moeten komen.
- Polyploïdie → Dit is een fenomeen waarbij een cel of organisme extra sets
chromosomen heeft dan wat normaal is voor die soort. Een polyploidie foetus
vertoont steeds meer ernstige misvormingen, waardoor het niet levensvatbaar is. Er
zijn twee soorten polyploïdie; triploïdie, waarbij er niet 2 keer 23 chromosomen zijn
maar 3 keer 23 chromosomen. Dit is meestal het gevolg van bevruchting door 2
zaadcellen, maar kan ook ontstaan door een bevruchting van diploïd en haploïd
gameten die zijn ontstaan door nondisjunctie. Afhankelijk van de een maternele (via
de moeder XXX) of paternele (via de vader XXY ) chromosoom set extra zal de
embryonale ontwikkeling verstoord verlopen. Bij maternele overerving zal de foetus
ontwikkelen maar de placenta niet, waardoor er een miskraam zal ontstaan. Bij
paternele overerving zal de foetus niet groeien maar de placenta wel wat een letale
ontwikkeling geeft. Daarnaast kan er sprake zijn van tetraploïde, hier spreekt men
van 4 keer 23 chromosomen en dus in totaal 92 chromosomen. Dit ontstaat door
falen in de klievingsdelingen van de zygote (figuur 2).
Structurele chromosoommutaties hebben te maken met veranderingen in de structuur van
individuele chromosomen. In plaats van het veranderen van het aantal chromosomen,
veranderen ze de fysieke opbouw van een of meer chromosomen. Bij veranderingen kan er
sprake zijn van gebalanceerde herschikking, er gaat geen genetisch materiaal verloren, of
van ongebalanceerde herschikking, hier is er winst of verlies van chromosoom materiaal.
Structurele afwijkingen zijn wel minder frequent dan numerieke afwijkingen. Er zijn
verschillende soorten structurele chromosoommutaties (figuur 3);
- Deletie → Bij deletie is een deel van een chromosoom verloren gegaan. Dit kan
variëren van een klein stukje DNA tot grote delen van een chromosoom. Als
belangrijke genen binnen het verwijderde gebied liggen, kan dit leiden tot ernstige
genetische aandoeningen. Deletie kan terminaal, aan het uiteinde, of interstitieel, in
het midden, plaatsvinden. Indien er aan het uiteinde deletie plaatsvindt kan er een
, ringchromosoom ontstaan. Hierbij zullen de uiteinden van een chromosoom aan
elkaar plakken, waardoor een ringvormige structuur ontstaat. Dit kan genetische
instabiliteit veroorzaken (figuur 4).
- Duplicatie → Duplicatie houdt in dat een deel van een chromosoom wordt
gekopieerd, wat resulteert in extra genetisch materiaal. Duplicatie is dan ook een
vorm van ongebalanceerde herschikking. Dit kan leiden tot een verhoogde expressie
van bepaalde genen, wat zowel positieve als negatieve effecten kan hebben. We
onderscheiden nog tandem; de standaard duplicatie vorm en terminale; dit is
duplicatie aan het uiteinde.
- Inversie → Bij inversie wordt een deel van een chromosoom omgekeerd van
oriëntatie. Dit ontstaat door het voorkomen van 2 breukpunten op éénzelfde
chromosoom. Er zijn twee vormen van inversie; paracentrische inversies, beide
breukpunten liggen op dezelfde arm, het centromeer is niet betrokken in inversie en
er is geen verlies van info. Of percinetrische inversies, waarbij het breukpunt op elke
arm ligt en soms verandert de ligging van het centromeer. Hoewel dit de volgorde
van genen niet verandert, kan het de manier waarop genen met elkaar
communiceren en worden uitgedrukt beïnvloeden (figuur 5).
- Isochromosoom → Bij isochromosomen is er sprake is van onjuiste deling van het
centromeer. Isochromosomen bevatten ofwel twee korte armen of twee lange armen.
Een typisch chromosoom heeft één korte arm en één lange arm. Dit chromosoom is
als het ware gespiegeld (figuur 6).
- Translocatie → Translocatie treedt op wanneer een deel van een chromosoom zich
verplaatst naar een andere locatie op hetzelfde chromosoom of naar een ander
chromosoom. Er zijn meestal geen problemen voor de drager. Er zijn twee vormen
van translocatie; reciproque translocatie is een vorm waarbij twee niet-homologe
chromosomen (verschillende paren) delen uitwisselen, veroorzaken toch
gezondheidsproblemen en worden vaak geassocieerd met onvruchtbaarheid of
miskramen. Robertsoniaanse translocatie is ook een specifieke vorm van translocatie
waarbij twee acrocentrische chromosomen (chromosomen met korte armen en geen
centromeer) samensmelten. Dit kan leiden tot veranderingen in
chromosoomaantallen (figuur 7).
- Insertie → insertie is een genetische mutatie waarbij een stuk extra DNA wordt
toegevoegd aan een chromosoom. Dit extra DNA kan variëren in grootte, van een
klein aantal basenparen tot grote segmenten van genetisch materiaal. Deze mutatie
kan optreden als gevolg van fouten tijdens DNA-replicatie of als gevolg van externe
factoren zoals straling of chemische stoffen.
Figuur 1
Probleemstelling
Hoe bepaal je erfelijke afwijkingen en wat zijn de consequenties?
Wat zijn genetische afwijkingen?
Welke soorten genetische afwijkingen zijn er?
Brainstorm
Structureel en numeriek (soorten afwijkingen)
Translocatie, deletie, duplicatie, inversie, substitutie, frameshift mutatie, miss-sense
Gevolgen genetische afwijkingen, DNA-mutaties hebben niet altijd een consequentie
Testen voor genetische afwijkingen; vruchtwaterpunctie, PCR en DNA-sequencing
Leerdoelen
1) Welke soorten chromosoommutaties zijn er?
a) Numerieke
b) Structurele
2) Welke soorten DNA-mutaties zijn er?
3) Wat kunnen de consequenties zijn van deze verschillende soorten mutaties?
4) Wat zijn verschillende testen voor genetische afwijkingen?
5) Basale kennis van genregulatie/structuur chromosoom en het effect van translocatie
op de genetische expressie van het aangedane gen.
Bronnen
Boeken;
Erfelijkheidsleer - Faculteit psychologie en pedagogische wetenschappen
Websites;
Bailey, R. (2019). How chromosome mutations occur. ThoughtCo.
https://www.thoughtco.com/chromosome-mutation-373448
Understanding Evolution. (2021, 1 oktober). Types of Mutations - Understanding Evolution.
Understanding Evolution - Your one-stop source for information on evolution.
https://evolution.berkeley.edu/dna-and-mutations/types-of-mutations/
Filmpjes;
Amoeba Sisters. (2019, 1 augustus). Mutations (Updated) [Video]. YouTube.
https://www.youtube.com/watch?v=vl6Vlf2thvI
khanacademymedicine. (2014, 3 april). The different types of mutations | Biomolecules |
MCAT | Khan Academy [Video]. YouTube.
https://www.youtube.com/watch?v=xYOK-yzUWSI
,Uitwerken leerdoelen
1) Welke soorten chromosoommutaties zijn er?
Er zijn twee hoofdgroepen van chromosoommutaties, de numerieke en structurele mutaties.
Numerieke chromosoommutaties hebben te maken met veranderingen in het aantal
complete chromosomen in een cel. Deze mutaties kunnen resulteren in een toename of
afname van het totale aantal chromosomen in de cel. Deze storingen vinden plaats door
non-disjunctie in meiose I, meiose II en/of na de bevruchting. Non-disjunctie houdt in dat de
de homologe chromosomen (in meiose I) of het zusterchromatide paar (in meiose II) niet
correct of helemaal niet uit elkaar gehaald worden, waardoor er dus gameten ontstaan met
een onjuist aantal chromosomen of helemaal geen. Bij oudere vrouwen is door
non-disjunctie in meiose II daardoor de kans op chromosomale afwijkingen bij kinderen
hoger, dit is voornamelijk omdat de eicellen al ouder zijn (figuur 1). Er zijn twee belangrijke
categorieën van numerieke chromosoommutaties;
- Aneuploïdie → Dit is wanneer een cel een abnormaal aantal chromosomen heeft dat
niet een veelvoud is van de normale diploïde set. Dit is de meest voorkomende
chromosoomafwijking bij de mens, die voornamelijk door non-disjunctie ontstaat. Bij
aneuploïdie kan er sprake zijn van drie vormen, namelijk monosomie, trisomie en
tetrasomie. Indien er sprake is van monosomie zal een allel altijd tot uiting komen,
ook al is het eigenlijk recessief. Daardoor zal een ziekte of afwijking bij mensen met
monosomie altijd tot uiting moeten komen.
- Polyploïdie → Dit is een fenomeen waarbij een cel of organisme extra sets
chromosomen heeft dan wat normaal is voor die soort. Een polyploidie foetus
vertoont steeds meer ernstige misvormingen, waardoor het niet levensvatbaar is. Er
zijn twee soorten polyploïdie; triploïdie, waarbij er niet 2 keer 23 chromosomen zijn
maar 3 keer 23 chromosomen. Dit is meestal het gevolg van bevruchting door 2
zaadcellen, maar kan ook ontstaan door een bevruchting van diploïd en haploïd
gameten die zijn ontstaan door nondisjunctie. Afhankelijk van de een maternele (via
de moeder XXX) of paternele (via de vader XXY ) chromosoom set extra zal de
embryonale ontwikkeling verstoord verlopen. Bij maternele overerving zal de foetus
ontwikkelen maar de placenta niet, waardoor er een miskraam zal ontstaan. Bij
paternele overerving zal de foetus niet groeien maar de placenta wel wat een letale
ontwikkeling geeft. Daarnaast kan er sprake zijn van tetraploïde, hier spreekt men
van 4 keer 23 chromosomen en dus in totaal 92 chromosomen. Dit ontstaat door
falen in de klievingsdelingen van de zygote (figuur 2).
Structurele chromosoommutaties hebben te maken met veranderingen in de structuur van
individuele chromosomen. In plaats van het veranderen van het aantal chromosomen,
veranderen ze de fysieke opbouw van een of meer chromosomen. Bij veranderingen kan er
sprake zijn van gebalanceerde herschikking, er gaat geen genetisch materiaal verloren, of
van ongebalanceerde herschikking, hier is er winst of verlies van chromosoom materiaal.
Structurele afwijkingen zijn wel minder frequent dan numerieke afwijkingen. Er zijn
verschillende soorten structurele chromosoommutaties (figuur 3);
- Deletie → Bij deletie is een deel van een chromosoom verloren gegaan. Dit kan
variëren van een klein stukje DNA tot grote delen van een chromosoom. Als
belangrijke genen binnen het verwijderde gebied liggen, kan dit leiden tot ernstige
genetische aandoeningen. Deletie kan terminaal, aan het uiteinde, of interstitieel, in
het midden, plaatsvinden. Indien er aan het uiteinde deletie plaatsvindt kan er een
, ringchromosoom ontstaan. Hierbij zullen de uiteinden van een chromosoom aan
elkaar plakken, waardoor een ringvormige structuur ontstaat. Dit kan genetische
instabiliteit veroorzaken (figuur 4).
- Duplicatie → Duplicatie houdt in dat een deel van een chromosoom wordt
gekopieerd, wat resulteert in extra genetisch materiaal. Duplicatie is dan ook een
vorm van ongebalanceerde herschikking. Dit kan leiden tot een verhoogde expressie
van bepaalde genen, wat zowel positieve als negatieve effecten kan hebben. We
onderscheiden nog tandem; de standaard duplicatie vorm en terminale; dit is
duplicatie aan het uiteinde.
- Inversie → Bij inversie wordt een deel van een chromosoom omgekeerd van
oriëntatie. Dit ontstaat door het voorkomen van 2 breukpunten op éénzelfde
chromosoom. Er zijn twee vormen van inversie; paracentrische inversies, beide
breukpunten liggen op dezelfde arm, het centromeer is niet betrokken in inversie en
er is geen verlies van info. Of percinetrische inversies, waarbij het breukpunt op elke
arm ligt en soms verandert de ligging van het centromeer. Hoewel dit de volgorde
van genen niet verandert, kan het de manier waarop genen met elkaar
communiceren en worden uitgedrukt beïnvloeden (figuur 5).
- Isochromosoom → Bij isochromosomen is er sprake is van onjuiste deling van het
centromeer. Isochromosomen bevatten ofwel twee korte armen of twee lange armen.
Een typisch chromosoom heeft één korte arm en één lange arm. Dit chromosoom is
als het ware gespiegeld (figuur 6).
- Translocatie → Translocatie treedt op wanneer een deel van een chromosoom zich
verplaatst naar een andere locatie op hetzelfde chromosoom of naar een ander
chromosoom. Er zijn meestal geen problemen voor de drager. Er zijn twee vormen
van translocatie; reciproque translocatie is een vorm waarbij twee niet-homologe
chromosomen (verschillende paren) delen uitwisselen, veroorzaken toch
gezondheidsproblemen en worden vaak geassocieerd met onvruchtbaarheid of
miskramen. Robertsoniaanse translocatie is ook een specifieke vorm van translocatie
waarbij twee acrocentrische chromosomen (chromosomen met korte armen en geen
centromeer) samensmelten. Dit kan leiden tot veranderingen in
chromosoomaantallen (figuur 7).
- Insertie → insertie is een genetische mutatie waarbij een stuk extra DNA wordt
toegevoegd aan een chromosoom. Dit extra DNA kan variëren in grootte, van een
klein aantal basenparen tot grote segmenten van genetisch materiaal. Deze mutatie
kan optreden als gevolg van fouten tijdens DNA-replicatie of als gevolg van externe
factoren zoals straling of chemische stoffen.
Figuur 1
