DEEL 1 terreinstudie

DEEL 1 Genetica
Thema 1
Chromosomale
mechanismen van
overerving
1
Medeliaanse overerving
1.1 Kruisingen met erwtenplanten
 Eerste wetmatigheden bij het overerven van kenmerken
werden ontdekt bij kruisingen met erwtenplanten
(Pisum sativum) door Gregor Mendel
1822 - 1884
3
1.2 Monohybride kruisingen
 Hybride: nakomeling van 2 ouders die in minsten één
kenmerk verschillen.
 Monohybride kruising: kruising waarbij men let op de
overerving van één kenmerk; alle andere kenmerken
worden buiten beschouwing gelaten.
1.2.1 Monohybride kruisingen met dominante
overerving
 Eén van de kruisingsexperimenten van Mendel
Kruising parentale (P1)
generatie
Zelfbestuiving
F1-generatie
Frequentie gele zaden tov.
groene zaden = 3 : 1
Mendel: op 8023 zaden telde hij
6022 gele en 2001 groene
1.2.2 Interpretatie van de resultaten: splitsingswet
Erffactoren komen in paren voor, bij de vorming van de
gameten worden die paren van erffactoren gescheiden en
bij de vorming van de zygote worden nieuwe combinaties
van twee erffactoren gevormd.
of
De nakomelingen (F2) van 2 heterozygoten (F1) 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 3 : 1
* Dit geldt niet bij intermediaire eigenschappen!
1.2.3 Symbolische voorstelling van het
kruisingsexperiment van Mendel
Dominante kenmerken:
 hoofdletters
Recessieve kenmerken:
 kleine letters
Kwadraat van Punnett
♀
♂
A
a
A
AA
Aa
a
Aa
aa
1.2.4 Moderne geneticabegrippen
 Genen en allelen
gen = erffactor
allelen = verschillende voorkomingsvormen van een gen
bv.: gen zaadkleur  allelen geel en groen
 Fenotype en genotype
fenotype = uiterlijk waarneembare type
genotype = type zoals het bepaald wordt door de genen
 Homozygoot en heterozygoot genotype
homozygoot = allelen voor een kenmerk zijn gelijk (AA of aa)
= ‘raszuiver’
heterozygoot = allelen voor een kenmerk zijn niet gelijk (Aa)
 Dominante en recessieve allelen
dominante allel komt bij een heterozygoot tot uiting
recessieve allel komt bij een heterozygoot niet tot uiting
1.2.5 Monohybride kruising met intermediaire
overerving
Als een individu heterozygoot is voor
een bepaald kenmerk, maar geen van
beide allelen wordt teruggedrongen,
geven ze samen aanleiding tot een
intermediair kenmerk
roze = mengvorm tussen rood en wit
Mirabilis jalapa (wonderbloem)
 Onderlinge bestuiving van F1-planten geeft een verhouding van
1:2:1
1.2.6 Monohybride kruising met codominante
overerving
Als een individu heterozygoot is voor
een bepaald kenmerk, kan soms elk
allel tot uiting komen in het fenotype,
Er ontstaat dus geen mengvorm.
Beide allelen zijn codominant.
Andalusische hoenders: gen zwart + gen wit
geeft zwart en wit gespikkelde hoen
OEFENINGEN
MONOHYBRIDE
KRUISING
1. 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
13
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
14
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 drager is
van het gen voor albinisme?
Symbolen:
normaal
N
albinisme
n
15
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
(zwart-wit gespikkeld).
Kan men homozygoot blauwe dieren fokken?
Motiveer je antwoord.
16
Andalusische hoenders
17
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 ?
18
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
20
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?
21
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?
22
9. Stamboom van Andalusische hoenders.
Zwart: ZZ
Wit:
WW
Gesp.: ZW
Geef de genotypes en zoek de fout!
23
10. Alfa-thallasemie
• Alfa-thallasemie, een vorm van bloedarmoede, wordt in
mensen overgeërfd als een recessief kenmerk. Twee
'normale' ouders hebben een kind met alfa-thallasemie.
Als dit koppel nog drie kinderen krijgt, hoe groot is dan
de kans dat géén van hen de ziekte zal hebben ?
•
•
•
•
1/4
1/2
3/8
27/64
11. Ziekte van Tay-Sachs
Onderstaande stamboom toont de overerving van de ziekte van Tay-Sachs
(een autosomaal recessief kenmerk) in twee niet-verwante families. Romeo
en Julia zouden graag drie kinderen hebben. Hoe groot is de kans dat géén
van die kinderen de ziekte van Tay-Sachs zal hebben ?
De rood gekleurde individuen hebben het kenmerk, de groene niet.
•
•
•
•
1/3
3/5
7/12
107/144
• Tay-Sachs: erfelijke metabole aandoening die het zenuwstelsel en de hersenen aantast
en resulteert in een vroege dood. Wordt autosomaal recessief overgeërfd en komt vooral
voor bij mensen van Oost-Europese Joodse origine.
1.3 Dihybride kruisingen
1.3.1 Dihybride kruising met twee dominante
kenmerken bij dezelfde ouder
 Mendel kruiste ook homozygote erwtenplanten die in
2 kenmerken verschillen
gele, ronde zaden X hoekige, groene zaden
F1: 100% geel en rond
F2: 4 fenotypen in de
verhouding 9 : 3 : 3 : 1
 Verklaring:
genen
zaadvorm
zaadkleur
allelen
Rond A
Hoekig a
Geel B
Groen b
P fenotype
genotype
gameten
homozygoot rond geel x homozygoot hoekig groen
♂ AABB
♀ aabb
♂ AB
♀ ab
F1 genotype
fenotype
gameten
AaBb
rond geel
♂ AB Ab aB ab
♀ AB Ab aB ab
F2 16 mogelijke combinaties tussen de mannelijke en de
vrouwelijke gameten
 combinatieschema
gameten
AB
AB
AABB
Ab
AABb
aB
AaBB
ab
AaBb
Ab
aB
ab
AABb
AaBB
AaBb
Aabb
AaBb
Aabb
AaBb
aaBB
aaBb
Aabb
aaBb
aabb
AB
AABB
AABb
AaBB
AaBb
Ab
AABb
Aabb
AaBb
Aabb
aB
AaBB
AaBb
aaBB
aaBb
ab
AaBb
Aabb
aaBb
aabb
 fenotypen
gameten
AB
Ab
aB
ab
Geel - Rond
9/16
Groen - Rond
3/16
Geel - Hoekig
3/16
Groen - Hoekig
1/16
1.3.2 Interpretatie van de resultaten:
Onafhankelijkheidswet
 Zowel bij zaadvorm (rond - hoekig) als bij zaadkleur (geel - groen)
is de verhouding 3 : 1. Beide kenmerken volgen dus elk
afzonderlijk de splitsingswet. Hieruit leidde Mendel de
onafhankelijkheidswet af.
De allelen van een allelenpaar gedragen zich bij
overerving onafhankelijk van de allelen van een ander
allelenpaar.
of
Bij een kruising, waarvan het ouderpaar in meer dan één kenmerk
verschilt (bv. dihybride kruising), erft elk kenmerk onafhankelijk van
het andere over (het ‘mendelt ’ over)
1.3.3 Dihybride kruising met 2 dominante
kenmerken bij verschillende ouders
 Voorbeeld: vachtkleur en aard van de vacht bij cavia’s
kruising van een homozygote cavia met zwarte, gladde haren
met een homozygote cavia met witte, gekroesde haren
 Verklaring:
genen
vachtkleur
F1: allemaal zwart + kroeshaar
zwart dominant over wit
kroes dominant over glad
P fenotype
genotype
gameten
F1 genotype
fenotype
gameten
allelen
zwart A
wit a
aard van de kroes B
vacht
glad b
homozygoot zwart - glad x homozygoot wit - kroes
♂ AAbb
♀ aaBB
♂ Ab
♀ aB
AaBb
zwart - kroes
♂ AB Ab aB ab
♀ AB Ab aB ab
F2 16 mogelijke combinaties tussen de mannelijke en de
vrouwelijke gameten
 combinatieschema
gameten
AB
AB
AABB
Ab
AABb
aB
AaBB
ab
AaBb
Ab
aB
ab
AABb
AaBB
AaBb
Aabb
AaBb
Aabb
AaBb
aaBB
aaBb
Aabb
aaBb
aabb
Frequenties : 9 : 3 : 3 : 1
 of
Fenotypen in F2
berekeningen
Frequenties in F2
Zwart - kroesharig A.B. = 3/4 x 3/4 = 9/16
Zwart - gladharig A.Bb = 3/4 x 1/4 = 3/16
9/16
3/16
Wit - kroesharig
Wit - gladharig
3/16
1/16
aaB. = 1/4 x 3/4 = 3/16
aabb = 1/4 x 1/4 = 1/16
1.3.4 Dihybride kruising met één dominant en één
intermediair kenmerk
 Voorbeeld: vachtkleur en staartlengte bij katten
tabbykat
Manx kat
o Tabbypatroon vacht domineert over zwarte vacht
o Lange staart en staartloos : geen dominantie  geven
samen aanleiding tot een intermediair kenmerk
(staartstomp)
Genen
Allelen
Genotypen
Fenotypen
vachtkleur
Tabby A
Zwart a
AA
Tabbyvacht
Aa
Tabbyvacht
aa
Zwarte vacht
BB
Lange staart
Bb
Staartstomp
bb
Staartloos
staartlengte
Lange staart B
Staartloos
b
P: AABB x aabb  F1: AaBb tabbyvacht + staartstomp
F1-hybriden onder elkaar kruisen: 6 verschillende fenotypen
Fenotypen in F2
Berekeningen
Frequenties van de
fenotypen in F2
Tabby - langstaart
A.BB = 3/4 x 1/4 = 3/16
3/16
Tabby - staartstomp
A.Bb = 3/4 x 2/4 = 6/16
6/16
Tabby - staartloos
A.bb = 3/4 x 1/4 = 3/16
3/16
Zwart - langstaart
aaBB = 1/4 x 1/4 = 1/16
1/16
Zwart - staartstomp
aaBb = 1/4 x 2/4 = 2/16
2/16
Zwart - staartloos
aabb = 1/4 x 1/4 = 1/16
1/16
1.3.5 Dihybride kruising met 2 intermediaire kenmerken
 Bij erwten is er geen dominantie voor de lengte van de
bloemsteel en het moment van de bloeitijd
genen
allelen
genotype
Lengte
Lange bloemsteel A
bloemsteel Korte bloemsteel a
bloeitijd
Vroeg bloeitijd
Late bloeitijd
B
b
AA
Aa
aa
BB
Bb
bb
fenotypen
Lange bloemsteel
Matige lange steel
Korte bloemsteel
Vroege bloeitijd
Matig vroege bloei
Late bloeitijd
 Kruising van raszuivere (homozygote) erwten:
P1:
AABB x aabb
F1:
AaBb  matig lange steel en matig vroege bloeitijd
 Zelfbestuiving van de F1-hybriden
Fenotypen in F2
berekeningen
Frequentie
in F2
Lange steel - vroege bloei
AABB = 1/4 x 1/4 = 1/16
1/16
Lange steel - matig vroege bloei
AABb = 1/4 x 2/4 = 2/16
2/16
Lange steel - late bloei
AAbb = 1/4 x 1/4 = 1/16
1/16
Matig lange steel - vroege bloei
AaBB = 2/4 x 1/4 = 2/16
2/16
Matig lange steel - matig vroege bloei AaBb = 2/4 x 2/4 = 4/16
4/16
Matig lange steel - late bloei
Aabb = 2/4 x 1/4 = 2/16
2/16
Korte steel - vroege bloei
aaBB = 1/4 x 1/4 = 1/16
1/16
Korte steel - matig vroeg bloei
aaBb = 1/4 x 2/4 = 2/16
2/16
Korte steel - late bloei
aabb = 1/4 x 1/4 = 1/16
1/16
2
Chromosomale basis
van overerving
 Chromosomen zijn de dragers van de genen
 Plaats van een gen op een chromosoom = locus
 Chromosomen worden door het centromeer in 2
verdeeld:
p-arm = korte arm
q-arm = lange arm
locus
OEFENINGEN
DIHYBRIDE
KRUISING
1. 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
39
2.
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
40
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?
41
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.
42
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.
a. Wat is het genotype van deze ouders?
b. Kunnen zij ook kinderen krijgen die aan
beide ziekten tegelijk lijden? Zo ja,
hoeveel % kans is er hiervoor?
43
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, O
44
7. Stamboom oorlel / tongrollen
Los
tongroller
Welke genotypes liggen zeker vast?
45
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!!
46
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?
47
3
Bijzondere gevallen van
overerving
3.1 Letale allelen
3.1.1 Wat zijn letale allelen?
 Letaal = dodelijk
 Homozygote genotype is niet levensvatbaar
 Voorbeelden:
• Kortvingerigheid (a) bij de mens:
AA normaal ; Aa kortvingerig ; aa letaal
• Kuif (A) bij kanaries:
AA letaal ; Aa kuif ; aa geen kuif
3.1.2 Voorbeeld
 Bij muizen domineert geel vacht op grijze.
 Homozygoot gele muizen zijn niet levensvatbaar.
 Gele muizen zijn dus altijd heterozygoot
Genen
Allelen
Genotypen
Fenotypen
vachtkleur
Geel A
grijs a
AA
letaal
Aa
geel
aa
grijs
P fenotype
genotype
gameten
geel
♂
Ab
♂ A en a
F1 genotype
fenotype
frequentie
levend
AA
letaal
1/4
0
x
Aa
geel
geel
♀
Aa
♀ A en a
Aa
geel
2/4
2/3
aa
grijs
1/4
1/3
3.2 Multipele allelen
3.1.1 Wat zijn multipele allelen?
 Soms zijn er meer dan 2 allelen van één gen
 Hierdoor zijn er dus ook meerdere genotypen en
fenotypen
 Voorbeeld:
• bloedgroep allelen A (IA), B (IB) en O (i)
• Vachtkleur bij konijnen
3.1.2 Voorbeeld bloedgroepen
OEFENINGEN
MULPTIPELE
ALLELEN
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?
53
11. Stamboom met bloedgroepen
Vul de ontbrekende geno- en fenotypes in
54
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.
a. Hoeveel genotypes zijn er mogelijk?
b. Een resuspos. man heeft een resusneg.
grootmoeder aan vaderszijde en een
resusnegatieve vader en zus; Maak zijn stamboom.
c. Zullen zijn kinderen resuspositief zijn?
55
3.2 Polygenie
3.2.1 Wat is polygenie?
 Meerdere genen werken samen om één fenotypisch
kenmerk tot stand te brengen
3.2.2 Voorbeelden
 Polygenie met dominantie  kenmerk ontstaat door 2
(of meer) onafhankelijke, dominante genen
Voorbeeld:
Driehoekig
hauwtje van
herderstasje
 Cumulatieve polygenie  de gradatie van het kenmerk
is recht evenredig met het aantal inwerkende genen
Voorbeeld: oogkleur  melanine in de iris bepaald de
oogkleur  hoe meer dominante allelen  hoe meer
melanine  hoe donkerder de iris
Voorbeeld: huidskleur  wordt bepaald door een groot
aantal genen (een 10-tal?). Kinderen van ouders met een
verschillende huidskleur kunnen heel wat
kleurschakeringen vertonen.
 Drempelpolygenie  er moeten voldoende aantal
genen aanwezig zijn voordat een kenmerk fenotypisch
waarneembaar is.
Voorbeeld: spina bifida
 Cryptomerie  interactie tussen 2 (of meedere) genen,
waarbij het ene gen het effect van het andere gen
beïnvloedt.
Voorbeeld: pronkerwten
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
61
P1:
CCee x ccEE beide wit homozygoot
Gameten: Ce
F1:
cE
CcEe F1 is dus paars (C&E samen)
F2:
9/16
paars
7/16
wit
62
OEFENINGEN
POLYGENIE
CRYPTOMERIE
1. De vachtkleur 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 vacht effen
is of gestreept. Gestreept is dominant.
Muizen met zwart pigment en gestreepte
haren zijn grijs, die met bruin pigment en
gestreepte haren zijn bruingrijs. Bij
afwezigheid van het allel voor gestreepte
haren zijn de dieren zwart of bruin.
64
a. Zullen bruine muizen enkel bruine
nakomelingen kunnen krijgen?
b. Een homozygoot bruingrijze muis wordt
gekruist met een homozygoot grijze muis. Wat
verwacht je van hun nakomelingen?
c. 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?
d. 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?
65
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 niethomoloog 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.
66
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.
Vul de ontbrekende allelen in waarvan je
zeker bent
67
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?
68
4
Gekoppelde genen,
crossing-over en genenkaart
 Morgan: genen die op hetzelfde chromosoom gelegen
zijn vormen koppelingsgroepen die samen overgeërfd
worden.
 Kruisingsexperimenten met Drosophila melanogaster.
♂
♀
4.1 Fruitvliegje als modelorganisme
 Makkelijk te kweken
 Korte generatieduur (10 - 12 dagen)
 Talrijke nakomelingen
Drosophila melanogaster
4.1.1 Chromosomen van D. melanogaster
 2n = 8
4.1.2 Wild type en mutanten van D. melanogaster
 Grijs lijf / lange vleugels / rode ogen / ronde ogen
4.2 Gekoppelde genen
 Dihybride kruisingen van Morgan:
P:
Homozygoot
grijs
lange vleugels
F1:
100%
grijs
lange vleugels
x
Homozygoot
zwart
korte vleugels
Onderlinge kruising van F1
F2:
¾ grijs + lange vleugels
¼ zwart + korte vleugels
Bij een dihybride kruising met dominantie verwachten we in
de F2 vier verschillende fenotypen:
•
•
•
•
9/16 grijs lijf en lange vleugels
3/16 grijs lijf en korte vleugels
3/16 zwart lijf en lange vleugels
1/16 zwart lijf en korte vleugels
Hier verkrijgt Morgan : 3/4 grijs lijf en lange vleugels
1/4 zwart lijf en korte vleugels
Verklaring: beide genen moeten op één chromosoom liggen
 gekoppelde genen (linked factors)
Symbolische voorstelling:
4.3 Genetisch bewijs voor crossing-over
4.3.1 Terugkruising van F1-mannetjesvliegen
 Kruising van een F1 ♂ AaBb

gameten:
AB en ab
X P1 ♀ aabb

ab
F2: 50% AaBb ( grijs lijf en lange vleugels)
50% aabb ( zwart lijf en korte vleugels)
AB
ab AaBb
ab
aabb
Bij het ♂ zijn de allelen A en B gekoppeld en de allelen a en b.
De combinaties Ab en aB kunnen dus niet voorkomen in de gameten.
4.3.2 Terugkruising van F1-wijfjesvliegen
 Kruising van een F1 ♀ AaBb
X
♂ aabb
Morgan verwachtte hier hetzelfde resultaat als bij de vorige kruising,
Maar in plaats van 50% grijs, lang (AaBb) en 50% zwart, kort ( aabb)
bekwam hij de volgende F2:
•
•
•
•
41%
9%
9%
41%
grijs lang
grijs kort
zwart lang
zwart kort
 De fenotypen grijs kort en zwart lang zijn recombinanten.
Normaal zouden deze kenmerken niet samen kunnen voorkomen
omdat oorspronkelijk grijs lang en zwart kort gekoppeld waren,
4.3.3 Crossing-over
 Verklaring voor het ontstaan van de recombinanten
Tijdens profase 1 van meiose 1 vormen de homologe
chromosomen tetraden. Hierbij gaan de twee niet-zusterchromatiden van een homoloog chromosomenpaar op
sommige plaatsen (chiasma) over elkaar liggen. Op die
manier kunnen ze stukjes met elkaar uitwisselen.

crossing-over

genetische recombinatie
l
koppelingsfrequentie is
hier: 41% + 41% = 82%
= percentagel waarbij geen
l
scheiding optreedt
recombinatiefrequentie is
hier: 9% + 9% = 18%
= percentage crossing-over cM =18
79
4.3.4 Opstellen van een genenkaart: mapping
 Kleine recombinatiefrequentie tussen gekoppelde genen
 weinig crossing-over  genen kort bij elkaar
 Grote recombinatiefrequentie tussen gekoppelde genen
 veel crossing-over  genen ver van elkaar
Recombinatiefrequentie is dus
een relatieve afstandsmaat tussen
genen

Eenheid van afstand tussen genen
 centiMorgan (cM)

1% recombinatiefrequentie = 1cM
5
Voorbeeld van gekoppelde genen
en crossing-over bij de mens
5.1 HLA-genen




Humane Leucocyten Antigenen (HLA)
Coderen voor specifieke glycoproteïnen van elke mens
Oorzaak van afstotingsverschijnselen bij transplantatie
Enorme variatie aan allelencombinaties zijn mogelijk
gen
klasse HLA-gen
Glycoproteïne I
in
celmembraan
II
Aantal allelen
A
20 (A1  A20)
B
41 (B1  B41)
C
11 (C1  C11)
DR
20 (DR1  DR20)
DQ
9 (DQ1  DQ9)
DP
6 (DP1  DP6)
OEFENINGEN
GEKOPPELDE
GENEN
1. 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.
Nagelpatella is autosomaal dominant
erfelijk en niet geslachtsgebonden.
Vervolledig de stamboom met de
genotypes.
Welke allelen zijn bij vrouw 1, vrouw 2 en
man 3 gekoppeld?
83
Is recombinatie noodzakelijk
geweest?
Nagel-
O
AB
patella
A
B
A
B
O
1
2
A
AB
3
84
B
O
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)
85
Welke allelen zijn gekoppeld bij de
personen 1, 2 en 3? Zijn ze het resultaat
van recombinatie?
86
Oefening 3
Bij konijnen is bruine pels dominant over grijze pels en
de aanleg om groot te worden domineert over die om
klein te blijven. Die factoren zijn gekoppeld met een
koppelingsfrequentie van 68 %.
Welke nakomelingen mag men verwachten en met
hoeveel kans bij de kruising van:
a. een groot grijs mannetje, waarvan de moeder
klein en grijs was, met een klein bruin wijfje
waarvan de moeder klein en grijs was?
b. een groot bruin mannetje, waarvan de moeder
homozygoot groot en grijs was, met een klein grijs
wijfje?
Symbolen: letters B & G
6
Geslachtsgebonden
overerving
6.1 Bepaling van het geslacht
6.2 X-chromosoomgebonden overerving
6.2.1 Voorbeelden van X-gebonden afwijkingen
 Duchenne spierdistrofie
 Hemofilie
 Daltonisme
6.2.2 Overerving X-gebonden recessieve allelen
 Jongens met recessieve
allel op X hebben de
aandoening.
 Meisjes met recessieve
allel op X zijn draagster.
 Overerving hemofilie in Europese vorstenhuizen
6.3 Y-chromosoomgebonden overerving
 Y-chromosoom  geslachtsdifferentiatie embryo

SRY - gen

TDF
OEFENINGEN
GESLACHTSGEBONDEN
OVERERVING
1. Een rood-groen kleurenblinde man
(Daltonist) huwt met een nietkleurenblinde vrouw.
Hoe kan de kleurenblindheid in het
nageslacht tot uiting komen?
94
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?
95
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?
96
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 roodzwart-wit gevlekt).
97
a. Welke kruising geeft nakomelingen
waarvan alle vrouwtjes lapjeskatten
zijn?
b. Een heterozygote lapjeskat wordt
gekruist met een zwarte kater. Welke
nakomelingen verwachten we?
98
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.
99
100
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 geslachtschromosomen verwaarloosd worden.
a. Zullen de vrouwen 1 en 2 in de
stamboom zonen krijgen met hemofilie?
b. Kan het genotype van alle individuen op
de stamboom met zekerheid worden
vastgesteld?
101
stamboom
?
Symbolen
Daltonisme: d
1
Hemofilie:
2
102
h
Oefening 7
De genen voor hemofilie A en rood-groen kleurenblindheid liggen beiden
op het X-chromosoom, zo'n 10 centimorgans uit elkaar. Dergelijke
koppeling tussen een gen verantwoordelijk voor een ernstige ziekte, en
een gen dat vrij onschuldige gevolgen heeft, kan nuttig zijn bij het
voorspellen van de genotypen.
Als in de hier getoonde stamboom Doortje huwt met een 'normale' man,
welke proportie van haar zonen zullen dan hemofilie hebben, én
kleurenblind zijn ?
Je mag er hier vanuit gaan dat er géén recombinatie optreedt in Doortje.
Dat geldt evenwel niet voor Suzy!
•
•
•
•
25%
45%
75%
allemaal
7
Populatiegenetica
7.1 Populatie en genenpool
 Genoom: verzameling genen van 1 organisme
 Genenpool: verzameling van alle genen in een populatie
 Populatiegenetica:
• Bestudeert frequenties waarin allelen en genotypen
in een populatie voorkomen
• Hoe die frequenties veranderen van de ene generatie
naar de volgende generaties
7.2 Wet van Hardy en Weinberg
 Tussen leden van een populatie worden steeds genen
uitgewisseld
 Frequentie van het fenotype: steeds zichtbaar
 Frequentie allelen in de gameten?  niet rechtstreeks
meetbaar want recessieve allelen komen in heterozygote
individuen niet tot expressie  hoe dan toch de kans
berekenen dat een bepaald allel doorgegeven wordt?
(belangrijk om bv. te bepalen hoeveel personen in een
populatie drager zijn van een recessieve afwijking)
 Wet van Hardy-Weinberg:
Beschrijft de relatie tussen de frequentie van bepaalde
allelen en de frequentie van bepaalde genotypen in een
populatie
7.2.1 Wet van Hardy-Weinberg afleiden aan de
hand van een voorbeeld
We vertrekken van een bepaalde bekende beginpopulatie:
bv. een grote geïsoleerde groep mensen wordt onderzocht op
het al dan niet kunnen smaken van de bittere stof
fenylthiocarbamide (PTC).
Toevallig werd ontdekt dat sommige mensen deze stof kunnen
proeven, terwijl anderen helemaal niets proeven. Binnen de
proevers kan nog onderscheid worden gemaakt tussen ‘gewone
proevers’ en ‘super proevers’
Super proever:
TT
Proever:
Tt
Niet proever:
tt
Kunnen proeven (T) domineert op
niet kunnen proeven (t)
Gen gelegen op chromosoom 7
De beginpopulatie wordt onderzocht en volgende
frequenties van genotypen worden berekend:
TT: 0,40 (TT komt bij 40% van de populatie voor)
(‘super proevers’)
Tt: 0,40 (40%)
(‘proever’)
tt : 0,20 (20%)
(‘niet-proever’)
De allelfrequenties zijn dan:
Allel T: 0,40 + 0,40/2 = 0,60
Allel t : 0,20 + 0,40/2 = 0,40
Om verder te redeneren moet de populatie voldoen aan
een aantal (theoretische) voorwaarden:
1. Geen mutaties in de populatie.
2. De populatie moet zeer groot (∞) zijn.
3. Paringen moeten volgens toeval gebeuren (niet
gericht; bv. smakers alleen met smakers mag niet).
4. Elk genotype heeft gelijke overlevings- en
voortplantingskansen (geen natuurlijke selectie).
5. Geen gene flow (bv. door migratie)
Mogelijke paringen binnen de P1:
Genotypenfrequentie:
0,40 TT : 0,40 Tt : 0,20 tt
De allelfrequenties zijn:
Freq. T = 0,40 + 0,40/2 = 0.60
Freq. t = 0,20 + 0,40/2 = 0,40
Genotypefrequenties in de F1:
1ste Mendelwet toepassen
Genotypenfrequentie:
0,36 TT : 0,48 Tt : 0,16 tt
Maar allelfrequenties blijven gelijk!
Freq. T = 0,36 + 0,48/2 = 0.60
Freq. t = 0,16 + 0,48/2 = 0,40
Mogelijke paringen binnen de F1:
Genotypenfrequentie:
0,36 TT : 0,48 Tt : 0,16 tt
De allelfrequenties zijn:
Freq. T = 0,36 + 0,48/2 = 0.60
Freq. t = 0,16 + 0,48/2 = 0,40
Genotypefrequenties in de F2:
Genotypenfrequentie:
0,36 TT : 0,48 Tt : 0,16 tt
Dus allelfrequenties blijven gelijk!
Freq. T = 0,36 + 0,48/2 = 0.60
Freq. t = 0,16 + 0,48/2 = 0,40
Ook binnen de volgende generaties F2, F3, … zal de
allelfrequentie steeds dezelfde blijven: in dit voorbeeld
dus T = 0,60 en t = 0,40
Allelfrequenties in een populatie veranderen dus NIET
(theoretisch) =
 Hardy – Weinbergevenwicht
Als we uitgaan van een gen met de allelen T en t,
waarbij de allelfrequentie van T wordt voorgesteld
door p en de allelfrequentie van t door q, en
(p + q = 1), dan zijn de frequenties van de
genotypen TT, Tt en tt respectievelijk: p², 2pq en q²
Verband allelfrequentie en genotypefrequentie:
p² + 2pq + q² = (p + q)² en p + q = 1
7.2.2 Algemene formulering van de wet van
Hardy en Weinberg
Relatie tussen allelenfrequenties en genotypenfrequenties
• Allelenfrequentie dominante allel = p
• Allelenfrequentie recessieve allel = q
• Vergelijking van de allelenfrequenties: p + q = 100% = 1
•
•
•
•
Genotypenfrequentie van homozygoot dominant = p²
Genotypenfrequentie van heterozygoot = 2pq
Genotypenfrequentie van recessief = q²
Vgl. van de genotypenfrequenties: p² + 2pq + q² = 1
Allelenfrequenties en genotypenfrequenties in de volgende
generaties blijven constant (onder strikte voorwaarden)
 Hardy-Weinbergevenwicht
eicel
T
zaadcel
T
t
T/T
TT
T/t
T/t
T/t
0,40 (vb)
T/t
T/t
t
0,20
0,20
t/t
t/t
0,20
q²
p²
2pq
De wet van Hardy-weinberg kan gebruikt worden
om schattingen te maken van het aantal dragers
(2pq) van een erfelijke afwijking binnen een
populatie.
VOORBEELD 1 Rhesusnegatieve bloedgroep (dd)
In België is 16% van de bevolking Rh- (= dd) en 84% Rh+
(= DD of Dd)
Frequentie fenotype (dd):
0.16 ( = q² )
Frequentie allel d ( = q ) :
q = √0.16 = 0.40 of 40%
Frequentie allel D ( = p ) :
p = 1 - q = 1 – 0.40 = 0.60 of 60%
Frequentie genotypen
Dd (= 2 pq) : 2 x 0.60 x 0.40 = 0.48 of 48% is drager
DD (= p²)
: 0.60² = 0.36 of 36% (homozygoot dominant)
dd (= q²)
: 0.16 of 16% (homozygoot recessief)
OEFENING Albinisme (aa)
In België wordt één kind op
20.000 geboren met deze
erfelijke afwijking
OEFENING Mucoviscidose (aa)
In België wordt één kind op 3600
geboren met die ziekte
OEFENING Brachydactylie
In VSA wordt één kind op 400 geboren
met deze dominante erfelijke afwijking.
1. Bepaal de genotypen van de baby’s die geboren
worden met en zonder de afwijking, gebruik de
letters B/b als symbool.
2. Bepaal hoeveel percent van de baby’s geboren
wordt met tien vingers en tenen en de
percentages van de verschillende genotypen.
3. Bepaal welk allel het meeste voorkomt in de
Verenigde Staten. (bepaal de allelfrequenties)
OEFENING Brachydactylie
In de VSA wordt één kind op 400 geboren
met deze dominante erfelijke afwijking.
Bij populaties in Hardy-Weinberg evenwicht veranderen
de allelfrequenties niet.
In dergelijke populaties treedt er dus GEEN evolutie op.
Op die manier reduceert het nagaan of evolutie optreedt
zich tot het controleren of de voorwaarden voor HardyWeinberg voldaan zijn. Dit onderstreept het
fundamentele belang van het principe van HardyWeinberg.
Wanneer evolutie optreedt, moet dus minimaal één van
de condities afwijkend zijn. Die condities zijn :
1. Willekeurige paarvorming.
2. De populatie is zeer groot.
Wanneer de populatie beperkt is, kan toeval de genotype- en
allelfrequenties veranderen van de ene generatie op de
andere. Dit verschijnsel noemen we genetische drift.
3. Er mogen geen mutaties optreden.
4. Alle individuen (elk genotype) moeten dezelfde kansen
hebben om te overleven en zich te reproduceren.
5. Er mogen geen genen (allelen) aan de populatie toegevoegd
worden. Immigranten uit andere populaties kunnen na paring
met lokale individuen de allelfrequenties, en daardoor de
genotypefrequenties, veranderen. Wanneer reproductie
optreedt met individuen uit andere populatie spreekt men van
gene flow.
Afwijkingen van de regel
van Hardy-Weinberg
Voorbeeld: isolaatvorming
Een recessieve afwijking in een kleine populatie.
In Pennsylvania (VS) leeft een geïsoleerde ‘Amish’ groep van
±8000 mensen
Het zijn allemaal afstammelingen van 3 echtparen; ze huwen
enkel onder elkaar. 55/8000 mensen vertonen een vorm van
nanisme gepaard met polydactylie (dwerggroei met
veelvingerigheid). Het is een monogene recessieve afwijking. Eén
van de kolonisten moet drager (Aa) geweest zijn.
Bereken nu welk percentage van de huidige Amish bevolking
drager is (heterozygoot) van de afwijking.
Dezelfde afwijking in een grote populatie.
Buiten het genetisch isolaat van de Amish zijn er nauwelijks 50
gevallen van de afwijking gekend; je kan dus stellen dat de
frequentie 50 op vele miljoenen mensen is.
We nemen aan 50 op 100 miljoen mensen. Bereken nu hoe groot
de frequenties zijn in een ‘normale’ grote populatie.
Oefening: Pelskleur hamsters
Een populatie hamsters wordt
onderzocht en men stelt vast dat
80% van alle gameten het
dominante allel Z voor zwarte pels
draagt. De overige 20% van de
gameten draagt het allel z voor grijze
pels.
1. Bepaal hoeveel procent van de hamsters het genotype ZZ, Zz en zz
heeft.
2. Hoeveel procent hamsters heeft een zwarte pels? Hoeveel een grijze?
3. Bepaal uit de fenotypefrequentie van de grijze hamsters van deze
generatie hoeveel procent van de gameten drager zullen zijn van het
z-allel en hoeveel procent van het Z-allel.
4. Zijn grijze hamsters met uitsterven bedreigd?
125