GENETICA 1

Inleiding Hoe kunnen organismen zich als soort in stand houden? 

DE WETTEN VAN MENDEL Wie was Mendel? Oostenrijks Augustijner monnik 1822-1884 werkte vooral met erwten (pisum sativum) stelde zijn erfelijkheidswetten op zonder kennis van genen en chromosomen werd door zijn tijdsgenoten genegeerd Gregor Mendel

A. Begrippen i.v.m. genetica A. Genen en allelen dragers van de erfelijke eigenschappen die gelokaliseerd zijn op de chromosomen allelen = Gen wimperlengte allelen : korte wimpers / lange wimpers

Gen ‘oorlel’ Allelen ‘vaste’ oorlel en ‘losse’ oorlel Gen ‘tongrollen’ Allelen ‘tongrollen’ en ‘niet-tongrollen’

GENEN zijn … Mens : ± 30.000 genen? Erfelijke eigenschappen worden door ………………….. gereguleerd Soms codeert één gen voor één eigenschap bv. verteringsenzymen

Dikwijls is een eigenschap het gevolg van interactie tussen verschillende samenwerkende genen Variaties in genen ontstaan van nature door willekeurige ……………. De meeste mutaties zijn schadelijk Soms zijn mutaties voordelig

Hoe ontstaat een eigenschap? Enzym 1 Gen 2 Enzym 2 Gen 3 Enzym 3 Gen 4 Enzym 4 Beginproduct A B C D E Eindproduct (b.v. melanine) Erfelijk kenmerk (b.v. donkere huidskleur)

Menselijke genen zijn verpakt in ………….. chromosomenparen. 22 autosomen + 2 geslachtschromosomen Iedere cel bezit een complete set chromosomen uitzonderingen? Kleuring met diverse kleurstoffen levert voor elk chromosoom een uniek bandenpatroon op

Karyotype van een man

Genetische kaart van het X-chrom Genetische kaart van het X-chrom. met de ligging van enkele ziekteverwekkende allelen

Fragiel X-syndroom Meest voorkomende vorm van mentale achterstand 1/1500 personen Vooral bij mannen … waarom? …

B. Homologe chromosomen ‘bespreken’ op overeenkomstige plaatsen …………………………….. gen allel chromosoom

C. Homozygoot /heterozygoot Identieke allelen Verschillende allelen

Wordt aangeduid met Hoofdletter. - Recessief : D. Dominant / recessief Dominant : … Wordt aangeduid met Hoofdletter. - Recessief : Wordt aangeduid met kleine letter.

Gele kleur (G) bij erwten is dominant t.o.v. groene kleur (g) GG : gele erwt Gg : gele erwt gg : groene erwt G G G g g g g

E. Genotype / fenotype Genotype : type zoals het bepaald wordt door ……………………………….. Fenotype : type dat men …………….. Vb. ééneiige tweeling die 20 jaar gescheiden wordt opgevoed  zelfde genotype maar niet identiek fenotype!

Gebruik de volgende symbolen (zie p.81) TAAK: maak een stamboom van je familie betreffende de kenmerken ‘vaste’ of ‘losse’ oorlel en tongroller of niet-tongroller. Gebruik de volgende symbolen (zie p.81)  vrouw  man   huwelijk     nakomelingen van één ouderpaar in volgorde van geboorte

Noteer onder het bolletje of vierkantje telkens de voornaam van het familielid. Kleur het vakje van een fenotype ‘losse oorleldrager’ rood; ‘vaste oorleldrager’ groen. Arceer het vakje van een tongroller horizontaal en het vakje van een niet-tongroller verticaal. Noteer onder de naam van het familielid de symbolen van het genotype. Als een allel niet kan bepaald worden noteer je een ? Symbolen :Losse oorlel : L (hoofdletter) Vaste oorlel : l (kleine letter) Tongroller : T (hoofdletter) Niet-tongroller : t (kleine letter)

Hybriden : ……………………………. van een ouderpaar F. Kruisingen Hybriden : ……………………………. van een ouderpaar Monohybride kruising : het ouderpaar…………………………………………………………………………… Dihybride kruising : het ouderpaar verschilt in ………….. kenmerken F1 - generatie : 1ste generatie nakomelingen (F  Filius  kind)

B. 1ste Mendelwet : Uniformiteitswet Bij een kruising van 2 individuen die in één eigenschap, waarvoor ze homozygoot zijn, verschillen (………………………………………), ontstaan hybriden (F1- generatie) die allen hetzelfde genotype en fenotype hebben voor dat kenmerk.

Symbolische uitdrukking P1 AA x aa gameten A & a F1 Aa (hybride)

Voorbeeld: erwten P : X gg GG F1 : 100% geel Gg

Dominantieregel Reciprociteitsregel Alle nakomelingen (F1) van een monohybride kruising vertonen het kenmerk van de ………………….. ouder. Reciprociteitsregel Bij de omgekeerde (reciproke)kruising bekomt men steeds hetzelfde resultaat (♀  ♂ )

C. 2de Mendelwet : Splitsingswet De nakomelingen van 2 heterozygoten voor één kenmerk hebben 3/4 kans dat het dominante kenmerk van de ouders tot uiting komt en 1/4 kans dat het recessieve kenmerk tot uiting komt. De verhouding is dus …………… * Niet bij intermediaire eigenschappen!

Symbolische uitdrukking P1 Aa x Aa gameten A & a A & a F1 A a A AA Aa a Aa aa 1/4 kans kwadraat van Punnett ♂ ♀

Voorbeeld: erwten F1 X Gg Gg 75% geel F2 25% groen GG Gg Gg gg

Voorbeeld gameten L & l L & l ♂ ♀ Lange wimpers (L) zijn dominant t.o.v. korte wimpers ( l ) P1 L l (♂ ) x L l (♀) gameten L & l L & l F1 ♂ ♀ L l L L L L l l L l ll 75% lang 25% kort

Intermediare eigenschappen Als een individu heterozygoot is voor een bepaald kenmerk, maar geen van beide allelen wordt teruggedrongen, geven ze samen aanleiding tot een ……………………………………...kenmerk CODOMINANTE ALLELEN Voorbeeld : rode x witte leeuwebekken  F1 roze leeuwebekken (RR) (WW) (RW)

leeuwebekken

Anders gezegd ... Bij codominante allelen zijn alle individuen van de F1 - generatie identiek, als de ouders homozygoot zijn voor de betrokken allelen. (UNIFORMITEITSWET) MAAR, fenotypisch geven ze het ontstaan aan een intermediair kenmerk. Kruisingsschema >>> Transparant

Multiple allelen Van een gen kunnen ………………… allelen voorkomen  er kunnen slechts 2 van die allelen op de chromosomen zitten. Vb. A-B-O -systeem bij bloedgroepen 3 allelen IA, IB, i > o (I = isoagglutinogeen) A & B codominant / O recessief t.o.v. A & B bloedgroep O >> genotype ii bloedgroep A >> genotype IAIA of IAi bloedgroep B >> genotype IBIB of IBi bloedgroep AB>> genotype IAIB

OEFENINGEN MONOHYBRIDE KRUISING    

Bij de mens komt brachydactylie (kortvingerig) voor Bij de mens komt brachydactylie (kortvingerig) voor. Het is een dominante erfelijke afwijking. Stel het kruisingsschema op waarbij de ene partner (♂) normale vingers heeft en de andere (♀)heterozygoot brachydactyl is. Symbolen: brachydactyl: B normaal: b    

Hoe is het genotype van de ouders en de kinderen? 2. Bij de mens is het kenmerk smalle neusgaten recessief t.o.v. brede neusgaten. Een man met brede neusgaten en een vrouw met smalle neusgaten krijgen een groot aantal kinderen die allen brede neusgaten hebben. Hoe is het genotype van de ouders en de kinderen? Symbolen: brede neusgaten B smalle neusgaten b    

albinisme n 3. Albinisme is recessief. Een persoon is normaal gepigmenteerd, zijn ouders eveneens; één van zijn grootouders is albino; geen enkele van zijn andere grootouders is drager van het kenmerk. Hoe groot is de kans dat die persoon het gen voor albinisme in zich draagt? Symbolen: normaal N albinisme n    

Kan men homozygoot blauwe dieren fokken? 4. Bij andalusische hoenders krijgt men uit een kruising van een zwarte haan met een witte hen, beiden homozygoot voor dat kenmerk, als F1, zogenaamde ‘blauwe’ dieren (gespikkeld). Kan men homozygoot blauwe dieren fokken? Motiveer je antwoord.    

Symbolen (H & h) huidkanker ? geen kanker ? 5. Xeroderma pigmentosum (soort huidkanker) is een erfelijke aandoening. In een gezin ontwikkelen 2 van de 6 kinderen huidkanker; de ouders niet. a. Is xeroderma pigmentosum het gevolg van een dominant allel? b. Hoe is het genotype van de ouders? c. Hoeveel kinderen met huidkanker zou je statistisch verwachten? Symbolen (H & h) huidkanker ? geen kanker ?    

6. Het al of niet overlangs kunnen tongrollen is erfelijk. Tracht in de volgende stamboom de waarschijnlijke genotypes van de verschillende individuen weer te geven. Tongrollen is een dominant kenmerk Symbolen: tongrollen T niet-tongrollen t    

7. Bij hoenders kan de kam normaal of afwijkend (rozekam) zijn 7. Bij hoenders kan de kam normaal of afwijkend (rozekam) zijn. Rozekam is dominant. Hoe zou je experimenteel kunnen vaststellen of een haan met een rozekam heterozygoot is of homozygoot?    

Wat is het genotype van de P1 individuen? 8. Men kruist bruingele cavia’s met witte. De nakomelingen (F1) worden verder onderling gekruist en men bekomt als F2: 70 Bruingele cavia’s 135 Lichtgele cavia’s 65 Witte cavia’s Wat is het genotype van de P1 individuen? Wat verwacht je van een kruising tussen een lichtgeel en een wit dier?    

9. Stamboom van Andalusische hoenders.     Geef de genotypes en zoek de fout!

Wat is de bloedgroep van de vader? 10. Een vrouw met bloedgroep B heeft drie kinderen, twee met bloedgroep AB en één met bloedgroep O. Wat is de bloedgroep van de vader?    

11. Stamboom met bloedgroepen Vul de ontbrekende geno- en fenotypes in  

12. Onderzoek heeft uitgewezen dat de resusfactor bepaald wordt door één gen, gelegen op chromosoom 1. Van dit gen zijn acht allelen gekend; R0, R1, R2, Rz, r, r’, r’’, ry Resuspos. is dominant tov resusneg. Hoeveel genotypes zijn er mogelijk? Een resuspos. man heeft een resusneg. grootmoeder aan vaderszijde en een resusnegatieve vader en zus; Maak zijn stamboom Zullen zijn kinderen resuspositief zijn?

D. 3de Mendelwet : Onafhankelijkheidswet Bij een kruising, waarvan het ouderpaar in meer dan één kenmerk verschilt (bv dihybride kruising), erft elk kenmerk onafhankelijk van het andere over (het ‘…………………..’ over) !! Alleen van toepassing voor kenmerken die op verschillende chromosomen gelegen zijn!

Voorbeeld Dihybride kruising resusfactor (Rh+ > R , Rh- > r) wimperlengte (lang > L , kort > l) uitwerking >>> handboek

OEFENINGEN DIHYBRIDE KRUISING    

Rechtshandigheid en de aanwezigheid van pigmentatie in de huid zijn dominant. De kenmerken ligggen op verschilllende chromosomen. Stel dat een man heterozygoot is voor de kenmerken rechtshandigheid en pigmentatie. Zijn partner is albino en linkshandig. Wat verwacht je voor hun nakomelingen? Symbolen: R , r , P , p

Kunnen twee ouders die. bloedgroep A Rh+ hebben, kinderen Kunnen twee ouders die bloedgroep A Rh+ hebben, kinderen krijgen die O Rh- zijn? Zo ja, hoeveel kans is er dan? Symbolen: IA (I= isoagglutinogeen) i R r

3. In ongunstige omstandigheden kan bij pantoffeldiertjes de diploïde kern zich meiotisch splitsen. Hierdoor ontstaan er in de cel vier haploïde kernen. Drie van de vier kernen degenereren. De éne overblijvende kern deelt zich vervolgens mitotisch, waarna de twee haploïde kernen opnieuw tot één diploïde kern versmelten. Stel: een pantoffeldiertje is heterozygoot voor twee van zijn genen. Hoe groot is de kans dat na deze delingen het pantoffeldiertje homozygoot recessief is voor beide kenmerken? Hoe groot is de kans dat het terug volledig heterozygoot is?

4. Bij kruising tussen 2 zwarte cavia’s met ruwe vacht werd één jong geboren. Het was witharig en had een gladde vacht. a. Is zwart dominant tov wit? b. Is ruw dominant tov glad? c. Hoeveel kans bestaat er dat er in één worp een zwart gladharig jong geboren wordt? Gebruik de eerste letter van de dominante genen als symbolen.

5. Xeroderma pigmentosum (x) is een recessieve erfelijke aandoening, net als fenylketonurie (f ). Twee normale ouders hebben één kind met xeroderma en geen fenylketonurie, terwijl een ander kind geen xeroderma maar wel fenylketonurie ontwikkeld. Wat is het genotype van deze ouders? Kunnen zij ook kinderen krijgen die aan beide ziekten tegelijk lijden? Zo ja, hoeveel % kans is er hiervoor?

6. Wanneer men rode leeuwebekken met regelmatige bloemen kruist met witte onregelmatige bloemen, zijn alle nakomelingen roze en hebben onregelmatige bloemen. Wat verwacht je wanneer deze nakomelingen verder gekruist worden met planten die witte regelmatige bloemen dragen? Symbolen: R, W, B

7. Stamboom oorlel / tongrollen Los tongrol Welke genotypes liggen zeker vast?

8. Bij kruising tussen planten met rode bloemen en brede, kale bladeren met witbloemige planten met smalle en behaarde bladeren, hebben alle nakomelingen rode bloemen en brede behaarde bladeren. Wat verwacht je wanneer één van deze nakomelingen gekruist wordt met een plant met hetzelfde genotype als één van de ouderplanten?  trihybride kruising!!

9. Een bepaalde plant waarvan de kroonbladeren breed, rood en diep ingesneden zijn, wordt gekruist met een plant waarvan de kroonbladeren smal, wit en niet ingesneden zijn. Alle nakomelingen hebben ovale, roze, ondiep ingesneden kroonbladeren. Door zelfbestuiving worden de planten van de F1 verder gekweekt en men zaait de zaden uit. Van hoeveel % van de planten kan men op zicht het genotype exact bepalen?

E. CRYPTOMERIE Een kenmerk wordt soms bepaald door meerdere genen. Zulke genen zijn cryptomeren; het zijn dus genen die samenwerken om een bepaald kenmerk tot uiting te laten komen, ze versterken elkaar. (= ………………………..) Voorbeeld: de huidkleur van de mens wordt bepaald door een tiental genen.    

Voorbeeld: kruisingen bij pronkerwten wit1 x wit1  wit1 wit2 x wit2  wit2 wit1 x wit2  paars   paars x paars  9/16 paars en 7/16 wit Verklaring: om het kenmerk kleur tot uiting te laten komen zijn er 2 allelenparen nodig. De allelen C en E samen geven paars; C en E afzonderlijk geven wit   C : chromogeen E : enzym

P1: CCee x ccEE beide wit homozygoot Gameten: Ce cE F1: CcEe F1 is dus paars (C&E samen) F2:   9/16 paars 7/16 wit  

OEFENINGEN CRYPTOMERIE    

1. De kleur bij muizen wordt bepaald door twee genen (gelegen op verschillende chromosomen). Het eerste gen kan voorkomen onder de vorm van het dominante allel zwart en het recessieve allel bruin. Het 2de gen bepaalt of de haren effen zijn of gestreept. Gestreept is dominant. Muizen met zwart pigment en gestreepte haren zijn grijs, die met bruin pigment en en gestreepte haren zijn bruingrijs. Bij afwezigheid van het allel voor gestreepte haren zijn de dieren zwart of bruin.

Zullen bruine muizen enkel bruine nakomelingen kunnen krijgen? Een homozygoot bruingrijze muis wordt gekruist met een homozygoot grijze muis. Wat verwacht je van hun nakomelingen? Een grijze muis waarvan de moeder bruin is, wordt gekruist met een zwarte muis, waarvan de vader bruin is. Wat verwacht je van de nakomelingen? Een kruising tussen een bruingrijze muis en een zwarte levert zwarte, grijze en bruingrijze nakomelingen. Wat is het genotype van de ouders? Kunnen deze ook bruine jongen krijgen?

2. Bij de mens is een dominant allel noodzakelijk voor de ontwikkeling van een normaal slakkenhuis in het inwendige oor. Een dominant allel van een gen op een niet-homoloog chromosoom staat in voor de ontwikkeling van de gehoorzenuw. Kunnen twee dove mensen kinderen krijgen die normaal kunnen horen? Een man, recessief voor beide kenmerken, huwt een horende vrouw, waarvan de moeder eveneens voor beide kenmerken recessief was. Welke nakomelingen kunnen deze mensen verwachten? Geef het genotype van de verschillende familieleden.

Vul de ontbrekende allelen in waarvan je zeker bent 3. Bij de mens is de aanwezigheid van een bepaald dominant allel (A) van een bepaald gen verantwoordelijk voor blindheid. De afwezigheid van een dominant allel (B) van een ander gen geeft hetzelfde effect. A! Vul de ontbrekende allelen in waarvan je zeker bent

4. Bij hoenderrassen zijn o.a. volgende kamvormen bekend: Enkel kam, rozekam, erwtenkam, hoornkam Bij een kruising tussen 2 hoenders met hoornkam bekomen we: 9/16 hoornkam 3/16 rozekam 3/16 erwtenkam 1/16 enkel kam Wat is het genotype van deze 2 hoenders? Wat verwachten we bij een kruising tussen een haan, homozygoot voor rozekam, met een kip homozygoot voor erwtenkam?

5. Bij pompoenen bestaan er witte, groene en gele variëteiten 5. Bij pompoenen bestaan er witte, groene en gele variëteiten. Bij een bepaalde kruising werden planten gekweekt uit witte pompoenen, onderling gekruist, en men bekwam: 12/16 witte, 3/16 gele en 1/16 groene Wat is het genotype van de ouderplanten? Kan een kruising tussen planten, gekweekt uit gele pompoenen, witte pompoenen opleveren? Kan een kruising tussen geel en groen, witte pompoenen opleveren?

F. GEKOPPELDE GENEN Gekoppelde genen zijn genen voor verschillende kenmerken, die zich op hetzelfde chromosoom bevinden. Ze zullen dus samen overerven tenzij er tijdens de meiose een ‘crossing-over’ gebeurde. Hierdoor kan er een hercombinatie van kenmerken optreden. Hoe verder de genen uit elkaar liggen, hoe groter de kans op recombinanten! De eenheid van afstand tussen 2 genen noemen we de ………………………………. (cM)    

l l l l l l l l   l l l   l

OEFENINGEN Gekoppelde genen    

Op chromosoom 9 bij de mens vinden we het gen dat de ABO-bloedgroep bepaalt. Ook het dominante allel voor het nagelpatella-syndroom kan op dit chromosoom voorkomen. Vervolledig de stamboom met de genotypes. Welke allelen zijn bij vrouw 1, vrouw 2 en man 3 gekoppeld? Is recombinatie noodzakelijk geweest?

Nagel- patella O AB A B A B O A AB B O 1 2 3

2. Resuspositiviteit is te wijten aan de aanwezigheid van het dominante allel Rh. Ellipsocytosis is een ziekte waarbij de rode bloedlichaampjes niet rond zijn maar ovaal. Deze ziekte is eveneens het gevolg van de aanwezigheid van een dominant allel (E). Beide kenmerken zijn gelegen op chromosoom 1, op 20 cM van elkaar. Fenotypisch resuspositief stellen we voor door Rh+ ; fenotypisch resusnegatief door Rh- . Symbolen : D & d (Resus), E & e (Ellipsocytosis)

Welke allelen zijn gekoppeld bij de personen 1, 2 en 3 Welke allelen zijn gekoppeld bij de personen 1, 2 en 3? Zijn ze het resultaat van recombinatie?

G. Overerving van het geslacht   X   Y

Vrouwen bezitten 2 homologe geslachts- chromosomen (XX); 1 actief X-chromosoom en 1 geïnactiveerd X-chromosoom of ………………………………………… De geslachtschromosomen van de man (XY) zijn slechts voor een zeer klein gedeelte homoloog. X is veel groter dan Y. Op het Y-chromosoom ligt een gen dat de ontwikkeling van de teelballen stimuleert. Dit gen is de ……………………………………. factor of het TDF-gen.    

H. Overerving van geslachtsgebonden kenmerken     De genen van deze kenmerken liggen op …………………………………………….

OEFENINGEN geslachtsgebonden kenmerken    

Een rood-groen kleurenblinde man (Daltonist) huwt met een niet-kleurenblinde vrouw. Hoe kan de kleurenblindheid in het nageslacht tot uiting komen?

2. Duchenne-musculaire distrofie is een erfelijke ziekte; het bekken kantelt naar voor, waardoor een sterk holle rug ontstaat. Men ziet tevens een pseudoverdikking van de kuitspieren. Het kenmerk is recessief en bevindt zich op het X-chromosoom. Stel dat een vrouw deze musculaire distrofie vertoont; haar moeder heeft de ziekte niet. Hoe is dan de erfelijke aanleg van haar vader en haar moeder?

3. Men stelt vast dat wanneer men een zwarte kat kruist met een rode kater alle vrouwelijke nakomelingen rood-zwart gevlekt zijn, terwijl de mannetjes allemaal zwart zijn. Wat kun je verwachten wanneer deze nakomelingen onderling gekruist worden? Kunnen katers een gevlekt patroon hebben?

4. Bij katten is de kleur geslachtsgebonden 4. Bij katten is de kleur geslachtsgebonden. Katers kunnen rood of zwart zijn. Vrouwtjes kunnen rood, zwart of rood-zwart zijn. Naast dit geslachtsgebonden kenmerk bestaat er een autosomaal gen dat, wanneer het dominant aanwezig is, witte vlekken veroorzaakt (een ‘lapjeskat’ is rood-zwart-wit gevlekt).

Welke kat geeft nakomelingen waarvan alle vrouwtjes lapjeskatten zijn? b. Een heterozygote lapjeskat wordt gekruist met een zwarte kater. Welke nakomelingen verwachten we?

5. Het gen dat de ABO-bloedgroep bepaalt, is gelegen op chromosoom 9 5. Het gen dat de ABO-bloedgroep bepaalt, is gelegen op chromosoom 9. Kleurenblindheid is een recessief geslachtsgebonden kenmerk. Bepaal de genotypes van de individuen in de stamboom. Allelen die je niet kan bepalen duid je aan met een vraagteken. Tracht, indien mogelijk, het fenotype van de ontbrekende bloedgroepen te bepalen.

6. Daltonisme (kleurenblindheid) en hemofilie zijn beide recessieve allelen en X-chromosomaal gebonden. Ze liggen op ongeveer 10 cM van elkaar, maar crossing-over mag voor de geslachts-chromosomen verwaarloosd worden. Zullen de vrouwen 1 en 2 in de stamboom zonen krijgen met hemofilie? Kan het genotype van alle individuen op de stamboom met zekerheid worden vastgesteld?

Symbolen Daltonisme: d Hemofilie: h stamboom ? Symbolen Daltonisme: d Hemofilie: h 1 2