17. OVERERVINGS-MECHANISMEN MODIFICATIES & MUTATIES

MODIFICATIES & MUTATIES INLEIDING • GENOTYPE EN FENOTYPE MODIFICATIES • DEFINITIE • VOORBEELDEN MUTATIES • OORSPRONG VAN MUTATIES • SOORTEN MUTATIES

INLEIDING GENOTYPE EN FENOTYPE Genotype: geheel van genetische informatie van een organisme Fenotype: geheel van uiterlijke kenmerken van een organisme

INLEIDING Fenotype wordt bepaald door:  genotype  milieu, omgeving, omstandigheden  combinatie van genen en milieu  tijd  toeval  DUS: fenotype is altijd het resultaat van een wisselwerking tussen het genotype en de milieufactoren en eventueel tijd en toeval die erop inwerken

veranderingen in het fenotype ten gevolge van het milieu MODIFICATIES DEFINITIE veranderingen in het fenotype ten gevolge van het milieu

MODIFICATIES VOORBEELDEN 1) Paardebloem

MODIFICATIES VOORBEELDEN 2) Waterranonkel

MODIFICATIES VOORBEELDEN 3) Patella sp.

MODIFICATIES VOORBEELDEN 4) Mens intelligentie gewicht gedrag

MUTATIES DEFINITIE veranderingen in het genotype ten gevolge van één of andere mutagene oorzaak

MUTATIES OORSPRONG VAN MUTATIES - Spontane mutaties: schrijffout bij replicatie van DNA foutieve mitose of meïose - Geïnduceerde mutaties: externe factoren:  straling, chemische stoffen, virussen

MUTATIES Mutagene factoren soms ook cancerogeen  Ames-test

MUTATIES SOORTEN MUTATIES - genmutaties afwijking in één enkel gen - chromosoommutaties structuur van chromosomen verandert - genoommutaties aantal chromosomen verandert - multifactoriële aandoeningen combinatie van genen en milieu

GENMUTATIE Genmutatie - afwijking situeert zich in 1 gen  monogene aandoeningen - puntmutaties: basenpaar wordt vervangen, weggelaten of ingelast - meestal geen invloed - soms toch ingrijpende gevolgen

GENMUTATIE Een mus die verandert in een poes en zichzelf vervolgens opeet. Dat is het idee achter de bewerking van het gedicht ‘De Mus’ van Jan Hanlo (‘tjielp, tjielp, tjielp, etc.’) Tjielp tjielp tjielp tielp tielp deletie tialp tialp tial tial tial verandering, deletie tialu tialu mialu mialu mialu inlassing, verandering miaul miaul miaul verandering miauw verandering auw! deletie

GENMUTATIE 2 belangrijke vragen: 1) is het gen dominant of recessief? 2) ligt het gen op een autosoom of op een geslachtschromosoom?

GENMUTATIE Stamboomonderzoek

GENMUTATIE  autosomaal dominante overerving - 1 dominant allel - elke persoon met kenmerk heeft ook minstens 1 ouder met dit kenmerk - kenmerk in elke generatie - frequentie voorkomen bij ♀ en ♂ gelijk

GENMUTATIE  autosomaal recessieve overerving - 2 recessieve allelen - bloedverwantschap - frequentie voorkomen bij ♀ en ♂ gelijk

GENMUTATIE  geslachtsgebonden overerving - meestal X-gebonden:

GENMUTATIE  geslachtsgebonden overerving - recessief vooral bij ♂ (X van moeder, Y van vader) - frequentie voorkomen bij ♀ en ♂ niet gelijk

GENMUTATIE Stamboomonderzoek  afleiden of een bepaalde ziekte - autosomaal dominant - autosomaal recessief - X-gebonden recessief - X-gebonden dominant is.

GENMUTATIE VOORBEELDEN 1) Ziekte van Huntington - aftakeling hersenen - 1/10.000 - op latere leeftijd tot uiting - preventief testen? Hh hh AUTOSOMAAL DOMINANT

GENMUTATIE VOORBEELDEN 2) Sikkelcelanemie - erfelijke vorm van bloedarmoede - rode bloedcellen: sikkelvorm in O2-arme omgeving - kleine bloedvaten verstopt  weefsels O2-gebrek  afsterven sikkelcelcrisis ook koorts en hevige pijn, bij mannen soms priapisme

GENMUTATIE VOORBEELDEN 2) Sikkelcelanemie - afwijkende hemoglobine (hemoglobine S) - homozygoot recessief (aa): sikkelcelziek heterozygoot (Aa): drager van sikkelcelziekte, komt zwak tot uiting homozygoot dominant (AA): normaal hemoglobine, geen sikkelcel ♂ ♀ A a A AA Aa Aa aa

GENMUTATIE VOORBEELDEN 2) Sikkelcelanemie AUTOSOMAAL RECESSIEF

GENMUTATIE VOORBEELDEN 3) Albinisme - kenmerken: - tekort aan of volledig ontbreken van pigment - kenmerken: bleke huid geelwit haar rode pupillen fotofobie snelle, onwillekeurige oogbewegingen - verschillende vormen oculair albinisme: enkel ogen oculocutaan albinisme: ogen, huid en haren

GENMUTATIE VOORBEELDEN 3) Albinisme - genetisch defect in enzym tyrosinase  tyrosine wordt niet aangemaakt  melanine wordt niet aangemaakt - gezondheids- problemen: huidkanker blindheid

GENMUTATIE VOORBEELDEN 3) Albinisme AUTOSOMAAL RECESSIEF

GENMUTATIE VOORBEELDEN 4) Daltonisme - rood-groen kleurenblindheid - probleem bij de kegeltjes in netvlies - vooral bij ♂ (8% van de bevolking)

GENMUTATIE VOORBEELDEN 4) Daltonisme X-GEBONDEN RECESSIEF

GENMUTATIE VOORBEELDEN 5) Hemofilie - bloedziekte (stolling) - inwendige bloedingen - 1/50.000

GENMUTATIE VOORBEELDEN 5) Hemofilie X-GEBONDEN RECESSIEF

GENMUTATIE VOORBEELDEN 6) Vitamine D-resistente rachitis - weke beenderen - kromme rug, vervormde borstkas, o-benen - rachitis wordt meestal veroorzaakt door tekort vit. D MAAR: ook door defect gen op X-chromosoom  fosfaattekort

GENMUTATIE VOORBEELDEN 6) Vitamine D-resistente rachitis X-GEBONDEN DOMINANT

CHROMOSOOMMUTATIE Chromosoommutatie - chromosomen breken soms tijdens celdeling - mogelijke mutaties: - deletie (cri-du-chat) - inversie - translocatie - duplicatie

GENOOMMUTATIE Genoommutatie - bij meiose scheiden homologe chromosomenparen niet  gameten en later zygote met chromosoom te veel of te weinig - planten: 2 diploïde gameten  polyploïdie  cultuurgewassen!

GENOOMMUTATIE VOORBEELDEN 1) Syndroom van Down - “mongooltjes” - 1 kind op 650 geboorten - risico neemt toe met leeftijd moeder - kenmerken: vlak aangezicht smalle oogspleten huidplooi aan binnenkant ogen lage spierspanning dwarse lijn over handpalm brede ruimte tussen 1e en 2e teen mond en oren kleiner, tong dikker hals, armen en benen korter weinig haar

GENOOMMUTATIE VOORBEELDEN 1) Syndroom van Down - aantal chromosomen:  47 i.p.v. 46 - defect:  chromosoom 21 3x i.p.v. 2x  TRISOMIE 21 karyotype van vrouw met Downsyndroom

GENOOMMUTATIE VOORBEELDEN 1) Syndroom van Down - 3 vormen: 1. gewone trisomie 21 ▫ meest voorkomend ▫ bevruchte eicel heeft 3 i.p.v. 2 chromosomen 21 ▫ kan ontstaan vóór bevruchting of bij 1e deling 2. translocatie ▫ stukje chromosoom hecht zich vast aan ander chromosoom  geen erfelijke info verloren: gebalanceerde translocatie  wel erfelijke info verloren: ongebalanceerde translocatie 3. mosaïcisme ▫ zeldzaam ▫ bij 1e celdeling bevruchte eicel ▫ normale cellen + cellen met 3 chromosomen 21

GENOOMMUTATIE VOORBEELDEN 2) Klinefeltersyndroom - kenmerken: - 1 op 500 à 1000 ♂ geboortes - kenmerken: groter en langere armen en benen kleine testikels vaak steriel laag testosterongehalte borstvorming verminderde haargroei en spiermassa - 50 % van zwangerschappen: miskraam

GENOOMMUTATIE VOORBEELDEN 2) Klinefeltersyndroom - aantal chromosomen:  47 i.p.v. 46 - defect:  2 X-chromosomen i.p.v. 1 karyotype van man met Klinefeltersyndroom

GENOOMMUTATIE VOORBEELDEN 3) Turnersyndroom - kenmerken: - 1 op de 2500 ♀ geboortes - kenmerken: - achterblijvende lengtegroei (1m50) - brede, korte nek - brede neusrug - iets afstaande oren - kleine onderkaak - lage haargrens in de nek - oogafwijkingen - brede borstkas met ver uit elkaar staande tepels - dikke vingers met brede nagels - hart-, nieraandoeningen

GENOOMMUTATIE VOORBEELDEN 3) Turnersyndroom - aantal chromosomen:  45 i.p.v. 46 - defect:  1 X-chromosoom te weinig karyotype van vrouw met Turnersyndroom

MULTIFACTORIËLE AANDOENINGEN Combinaties van genen en milieu!! Aanleg om bepaalde ziektes te krijgen  diabetes, hart- en vaatziekten, kanker,… Geen vaste regels! Belangrijk: tweelingenonderzoek  genen zijn identiek, omgeving kan variëren

MULTIFACTORIËLE AANDOENINGEN Eeneiige tweelingen  identiek DNA Twee-eiige tweelingen  ~ 50% identiek DNA Kenmerk Eeneiige tweeling Twee-eiige tweeling bloedgroep cholesterolniveau 1,00 0,80 0,64 0,39

EXTRA: GESLACHTSBEPALING Meeste dieren (o.a. mens): ♀: XX ♂: XY Vogels: ♀: XY ♂: XX Sprinkhanen: ♀: XX ♂: XO  bij mens (Turner!)

EXTRA: GESLACHTSBEPALING Wanneer wordt een embryo ♂ ??  Y-chromosoom!  SRY-gen

EXTRA: GESLACHTSBEPALING ♂ ♀

EXTRA: GESLACHTSBEPALING XY zonder SRY XX met SRY

EXTRA: GESLACHTSBEPALING Barr-lichaampje  bij ♀ zoogdieren: 1 X-chromosoom inactief  in de kern van elke cel (geslachtschromatine)  bij ♂ : geen Barr-lichaampje

EXTRA: GESLACHTSBEPALING Barr-lichaampje  willekeurige uitschakeling X: sommige cellen ene X inactief, andere cellen andere X

EXTRA: GESLACHTSBEPALING Barr-lichaampje  geslachtsgebonden kenmerk zoals bv. gevlekt patroon lapjeskatten

EXTRA: GESLACHTSBEPALING Barr-lichaampje  lapjeskat: heterozygoot ♀  op X-chromosoom: vachtkleur-gen 2 allelen: - zwart - ros  embryonale ontwikkeling: in 1 cel ros inactief  zwart in andere cel zwart inactief  ros