Genetica samenvatting 2013-‐2014 Blending inheritance

Genetica samenvatting 2013-­‐2014 Blending inheritance = versmelting van eigenschappen Particulate inheritance = eigenschappen erven over via genen Mendel’s eerste wet = principe van segratie, heterozygoten produceren gelijke aantallen van gameten met een van de twee allelen. Mendel’s tweede wet = Allelen van verschillende genen splitsen onafhankelijk van elkaar uit. Somregel = kans dat twee onafhankelijke gebeurtenissen optreden is de som van de kans op iedere gebeurtenis apart. P(jongen of meisje) = p(jongen) + p(meisje) = 1/2+1/2 = 1 Productregel = kans dat twee onafhankelijke gebeurtenissen Beide optreden is het product van de kans op iedere gebeurtenis apart. P(2 jongens) = p(jongen) x p(jongen) = ½ x ½ = ¼ Voorwaardelijke kans = kans op een gebeurtenis gegeven dat een andere gebeurtenis optreedt. P(2|even aantal ogen) = p(2) / p(even) = 1/6 / ½ = 1/3 Uniforme verdeling = verwachte uitkomst = [(n+1)/2] n = aantal mogelijke uitkomsten Binomiale kansverdeling = Binaire classificatie: twee categorieën A en B N objecten die elk of A of B zijn Elk object heeft dezelfde kans p om A; of q (1-­‐p) om B te zijn Driehoek van pascal!! Chromosoom = drager van erfelijk materiaal = opgewonden chromatine vezels Locus = plaats van een gen op een chromosoom Genoom = totale set van genen in een cel Kiembaan = voortplantingsweefsel Chromatine = bestanddeel van chromosoom bestaande uit DNA en histooneiwitten Positie centromeer = aanhechtingsplaats spoeldraden Kinetochore = plek chromatide waar spoeldraad aan hecht Soma à mitose à lichaamscellen Kiembaan à meiose à gameten Asexuele (klonale) voortplanting = een individu plant zich voort en geeft al zijn genen door aan de volgende generatie Sexueel (meiose) = twee ouders produceren nakomelingen met een unieke combinatie van genen van beiden. Gametofyt = haploid organisme Sporofyt = diploid organisme Genetische variatie = onafhankelijke uitsplitsing, crossing over, willekeurige bevruchting Dosis compensatie = altijd maar één X chromosoom actief (bij vrouw 1 geïnactiveerd àlichaampje van Barr) Non-­‐disjunctie = abnormale verdeling van chromosomen over de cellen tijdens de Meiose Conditioneel lethaal = extreme milieuomstandigheden leiden tot expressieve van een lethaal gen (hoge temp.) Penetrantie = proportie individuen met een gegeven genotype dat ook het bijbehorende fenotype bezit. Expressiviteit = mate waarin de genexpressie in het fenotype tot uiting komt, dus hoe zwart zijn de A-­‐ individuen Sex-­‐gelimiteerd = komen alleen tot expressie in een bepaald geslacht (autosomaal) Sex-­‐afhankelijk = komen in de twee geslachten verschillend tot expressie Extranucleaire overerving = overerving via organellen Uniparentale overerving = overerving via één ouder Gen interacties Pleiotropie = één gen beinvloedt meerdere eigenschappen Epistatie = verschillende genen beinvloeden één eigenschap Duplicate genwerking = er bestaan twee (of meer) genen met hetzelfde fenotypische effect en een van beide genen levert al het volledige fenotype Complementatie = er bestaan twee (of meer) genen met hetzelfde fenotypische effect maar beide zijn nodig om het volledige fenotype te leveren Modificerend gen = gen dat het effect van andere genen verandert (regulator genen) Onderdrukkend (suppressor) gen = gen dat het effect van andere genen onderdrukt Polygene eigenschappen = meerdere genen betrokken bij het tot stand komen van een eigenschap, ieder gen vaak met een klein effect, geen dominantie en recessiviteit meer, gaat om effecten. Chromosomale veranderingen Veranderingen in aantal: Euploïd = alle chromosomen in gelijk aantal aanwezig (normaal) Polyploïd = drie of meer chromosoom sets Autopolyploïde = alle chromosomen sets van dezelfde soort Allopolyploïde = chromosomen sets van twee of meer nauwverwante soorten Aneuploïd = van één of meer chromosomen verschilt het aantal Monosomie = één kopie van een chromosoom Trisomie = drie kopieën van een chromosoom Verandering in vorm: Deletie = deel van een chromosoom ontbreekt Duplicatie = deel van een chromosoom is verdubbeld Inversie = oriëntatie van een deel van een chromosoom is veranderd Translocatie = deel van een chromosoom is verplaatst Mitose Interfase – Vroege profase – Late profase – Prometafase – Metafase – Vroege anafase – Late Anafase (cytokinese begint) – Telofase – Verdere celdeling – Interfase Interfase à Chromosomen nog als chromatide aanwezig, centrosomen verdwijnen Profase à Chromosomen spiraliseren, spoelfiguur vormt Prometafase à Nucleair membraan verdwijnt, spoeldraden (microtubuli) hechten aan chromosomen, chromosome migreren naar centrum Metafase à Chromosomen liggen op metaphase plaat Anafase à Centromeren splitsen, chromosome migreren naar de polen Telofase à Nucleaire membranen vormen, chromosomen despiraliseren, celdeling begint Meiose I = 2 homologe chromosomen scheiden Interfase – Profase I – Prometafase I – Metafase I – Anafase I – Telofase I – Celdeling I Meiose II = Zusterchromatiden scheiden Profase II – Metafase II – Anafase II – Telofase II – Celdeling II Verschil meiose met mitose: 2 homologe chromosomen zitten aan elkaar vast = tetrade à 4 chromatiden Via chiasma: plek waar uitwisseling plaatsvindt tussen niet-­‐zuster chromatiden à crossing-­‐over Epistasie A-­‐B-­‐ A-­‐bb aaB-­‐ aabb Dominantie zonder epistasie 9 3 3 1 Gemodificeerde ratio’s Duplicerende genwerking 15 1 Complementaire genwerking 9 7 Recessieve epistasie 9 3 4 Dominante epistasie 12 3 1 De chi-­‐kwadraat test = een afwijking kan gestandaardiseerd worden [observed value (o) – expected value (e)]2 -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐ Expected value (e) Yates correctie Chi2 = (|o-­‐e| -­‐ 0.5)2 -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐ e Vaak recombinatie = genen afstand groter in cM = centiMorgan G = [a(a+1)/2]n g=aantal mogelijke genotypen a=aantal allelen per locus
n=aantal loci Mendelse overerving leidt tot behoud van genetische variatie. Genetische varieteit Hardy-­‐Weinberg: frequenties veranderen nietàallel frequenties blijven constant van generatie op generatie. Mutatie = overerfbare verandering van een gen of chromosoom Migratie = uitwisseling van individuen tussen populaties Gene flow = uitwisseling van genen tussen populaties als gevolg van migratie. Genetische drift = willekeurige variatie in allel frequenties door toevalsprocessen Bottleneck effect= allelfrequentieverandering door drastische verkleining populatie Founder effect = vestiging van een nieuwe populatie door een klein aantal individuen die slechts een kleine fractie van de verschillende allelen van de ouderpopulatie dragen Inteelt = paring tussen verwanten Selectie = selectief overerven en voortplanten van fenotypen Fitness (w) = relatieve vermogen om te overleven en voort te planten s=selectie coëfficient (fitness nadeel) Kunstmatige selectie = selecte groep van individuen van een populatie wordt gebruikt als ouders van de volgende generatie Frequentie-­‐afhankelijke selectie = relatieve fitness van een individu wordt bepaald door de frequentie van dat individu in de populatie Sequencen = geeft het genotype, basisvolgorde in het genoom Throughput = aantal fragmenten Hox-­‐genen = regelen de ontwikkeling van structuren DNA technieken = kloneren, restrictive digest, hybridisatie gel scheiding, PCR, sequentie bepaling Genenbank = verzameling inserts die vastgelegd zijn (klonen) Plasmiden = extrachromosomaal, veel kopieën, eigen replicatie origin voor herkenning, minstens 1 selecteerbare marker zoals antibiotica resistentie, vaak multiple cloning site, veel restrictie sites naast elkaar Vector = plasmide, virus, om het een over te brengen naar het ander Restrictie enzyme = knippen bepaalde base volgorde die ze herkennen, knippen kan behalve als hij gemetyleerd is, ook wel endonucleases genoemd, herkennen vaak een palindrome volgorde Ligase = ‘plakt’ Backbone = fosfodiester, hoe meer C en G, hoe moeilijker DNA uit elkaar te smelten is Probe = min. 15 nucleotide lang, klein stukje Single stranded DNA dat gelabled is, fluorescent, radioactief, om te identificeren waar een gen is overgeschreven in een organisme Hybridisatie = vinden van een specifiek stuk DNA in genomic libraries Southern hybridisatie = opsporen van DNA fragmenten in DNA monsters Eastern = eiwitten Northern = RNA Polymerase keten reactie = van een molecuul naar miljoenen DNA moleculen Genoom analyse = van chromosoom naar base, DNA volgorde bepaling, het genoom ontrafeld, einde van keten Restrictie fragment analyse is handig om 2 verschillende DNA moleculen te vergelijken Southern blotting = combineert gel electrophorese van DNA fragmenten met aminozuurhybridisatie Northern blotting = combineert gel electrophorese van MRNA met hybridisatie met een probe in een membraan Reverse transcriptase-­‐polymerase keten reactive (RT-­‐PCR) = sneller en gevoeliger. Reverse transcriptase wordt toegevoegd aan MRNA à maakt cDNA à dient als template voor PCR amplificatie van het gen dat je wilt weten à op gel à MRNA dat je wilt weten kan je zien In Situ hybridization = gebruikt fluorescentie kleurstoffen DNA microreeks analyse = vergelijkt patronen van genexpressie in verschillende weefsels, tijden en condities Totipotent = een cel die een nieuw organisme kan vormen Kerntransplantatie = de kern van een onbevruchte eicel of zygote is geplaatst in een andere cell van een organisme Stamcel = relatief ongespecialiseerde cel, kan zichzelf reproduceren voor onbepaalde tijd en differentiëren in een gespecialiseerde cel van een ander type Single nucleotide polymorphisms (SNPs) = zijn handige markers, enkele base paren, verschillend in de populatie, wanneer een restrictie enzyme wordt toegevoegd à SNPs veranderen in DNA fragmenten met verschillende lengtes of in restriction fragment length polymorphism (RFLP) Gentherapie = de wijziging van een gekweld gen van een individu Short Tandem Repeats (STRs) = variaties in de hoeveelheid repeads van specifieke DNA sequenties Ti plasmide = de meest algemeen gebruikte vector voor het introduceren van nieuwe genen in planten cellen Genexpressie in bacteriën wordt gecontroleerd door het operon model Functie gerelateerde genen worden gecoördineerd door een switch, deze kan het aan of uit zetten. Dit is een segment van DNA à Operator, ligt in de promoter Operon = het hele stuk DNA, inclusief de operator, de promoter en de genen die ze controleren De operon kan worden uitgezet door het repressor eiwit. De repressor voorkomt gen transcriptie door te binden aan de operator en het RNA polymerase te blokkeren. De repressor is het product van een apart regulator gen. Repressor kan actief of inactief zijn. Een corepressor is een molecuul dat samenwerkt met een repressor eiwit om de operon uit te zetten. Bij een gebrek is het TRP operon aan en worden de genen voor Tryptofaan gesynthetiseerd en overgeschreven. Als er tryptofaan aanwezig is, bindt het aan het TRP repressor eiwit die de operon uit zet. De repressor is alleen actief wanneer zijn corepressor tryptofaan aanwezig is. Dus de trp operon staat uit wanneer het tryptofaan niveau hoog is. Een onderdrukbaar operon is er een die meestal aan is. Binding van een repressor aan de operator à transcriptie uit TRP operon is een onderdrukbaar operon Een induceerbaar operon is er een die meestal uit is. Een molecuul, een inductor, inactiveert de repressor en zet de transcriptie aan. LAC operon à induceerbaar operon à bevat genen die coderen voor enzyme die gebruikt worden bij de hydrolyse van lactose LAC repressor = actief à zet LAC operon uit Een inductor inactiveert de repressor en zet het LAC operon aan. Induceerbare enzymen à synthese door chemisch signaal à catabole weg Onderdrukbare enzymen à synthese door hoge niveaus van eindproducten à anabole weg Regulatie van de TRP en LAC operons impliceren negatieve controle van genen want de operons zijn uitgezet door een actieve vorm van de repressor. Catabolite Activator Protein (CAP) en activator van transcriptie. Glucose schaars à CAP geactiveerd door cyclic AMP te binden. Geactiveerd CAP bindt aan de promoter van het LAC operon en verhoogt de affiniteit van het RNA polymerase, dus versnelt het de transcriptie à glucose niveau stijgt à CAP laat los van het LAC operon à transcriptie gaat terug naar een normaal niveau CAP helpt bij het reguleren van operons die coderen voor enzyme die worden gebruikt in de catabole weg. Histoon acetylering à acetylgroepen aan positief geladen lysines in histoon staarten à chromatine structuur verdwijnt à de initiatie van transcriptie wordt bevordert. Toevoeging methylgroepen à condensatie chromatine à toevoeging van fosfaatgroepen naast een gemethyleerd aminozuur maakt chromatine los. DNA methylatie = de toevoeging van methylgroepen aan basen in DNA is geassociëerd met gereduceerde transcriptie in sommige soorten. Genomic imprinting = methylatie reguleert expressie van moeder en vader allelen van bepaalde genen aan het begin van de ontwikkeling De overerving van eigenschappen, overgedragen door mechanismen die niet direct van invloed zijn bij de nucleotide volgorde = epigenetische overerving Een bijzondere combinatie van controle elementen kunnen alleen transcriptie activeren als het passende activator eiwit aanwezig is. Eukaryote genen à promoter en controle elementen, bij prokaryote operon niet altijd zo. Eukaryoot MRNA leeft langer dan prokaryoot MRNA. Alleen transcriptie à nog geen genexpressie Alternatieve DNA splicing à verschillende MRNA moleculen komen van hetzelfde eerste afschrift. Afhankelijk van welk RNA segment à exonen of intronen. Proteasomen = grote eiwit complexen die eiwit moleculen binden en afbreken RNA interference (RNAi) = het fenomeen van remming van genexpressie bij RNA moleculen. RNAi wordt veroorzzaaakt door kleine storende RNAs (siRNA) Het fysieke proces waarbij een organisme zijn vorm vormt heet morfogenese. Determinatie brengt een cel tot zijn uiteindelijke lot Determinatie gaat vooraf aan differentiatie MyoD à zorgt dat een cel zich vormt tot een skelet spier Patroonvorming is de ontwikkeling van ruimtelijke organisatie van weefsels en organen 3 redenen waarom bicoid onderzoek belangrijk is: -­‐ het identificeert een specifiek eiwit dat nodig is in de eerste stappen van patroonvorming -­‐ het verhoogt het begrijpen van de rol van de moeder in de ontwikkeling van de embryo -­‐ het laat een belangrijke ontwikkeling zien dat een helling van moleculen de polariteit en positive in een embryo kan bepalen Oncogenen = kanker veroorzakende genen Proto-­‐oncogenen = normale cellulaire genen die verantwoordelijk zijn voor normale celgroei en deling Proto-­‐oncogenen à oncogenen door: -­‐ verplaatsing van DNA in het genoom, als het dicht bij een actieve promoter komt kan transcriptie verhoogd worden -­‐ amplificatie van een proto-­‐oncogen: verhoogd het aantal kopieën van een gen -­‐ puntmutaties in een proto-­‐oncogen of een controle element, veroorzaakt verhoging van genexpressie Tumor-­‐suppressor genen helpen ongecontroleerde celgroei te voorkomen Mutaties in het RAS gen kunnen leiden tot productie van een hyperactief RAS eiwit en verhoging van de celdeling Mutaties in het P53 gen gaan onderdrukking van de cel cyclus tegen Virussen tegen bacteriën à bacteriofagen/fagen. Tegen eukaryoten = virus Faag = meest voorkomende entiteit, geen organisme, geen ribosomen, polymerases, leent hij van de gastheer, daardoor kan hij vermenigvuldigen Virus = geen cel, kleine infectie deeltjes bestaande uit aminozuren en ingepakt in een mantel Meeste virussen à ziekte à vermeerderen in gezonde cellen, vaak receptoren nodig op de gastheer (gastheerspecifiek) Vrijwel altijd bevatten virussen erfelijk materiaal à enkelstrands/dubbelstrands RNA/DNA, ingepakt in eiwitmantel. Altijd gastheer nodig Virus met DNA/RNA à contact cel à injecteert DNA + eiwitten à door enzymen gaat het kapot à eiwit + DNA komt vrij à delen van gastheer pakt DNA + eiwit à wordt vermenigvuldigd Lytic cyclus = een faag reproductieve cyclus dat zijn hoogste punt bereikt in de dood van de gastheer. De cyclus produceert nieuwe fagen en verteert de gastheers celwand zodat de virussen vrij kunnen komen. Een faag die alleen geproduceerd wordt door de lytic cyclus is een kwadaardige faag. Lysogene cyclus = repliceert het genoom van de faag zonder de gastheer te verwoesten. Het geïntegreerde DNA = profaag Een signaal van buitenaf kan het genoom van het virus triggeren om het bacteriële chromosoom te verlaten en te veranderen naar de lytic cyclus. Temperate faag = fagen die zowel de lytic als de lysogene cyclus gebruiken Lytic cycle Kwaadaardig of gematigde faag Vernieling van het DNA van de gastheer Produceren van nieuwe fagen Het lyseren van de gastheer zorg voor het vrijkomen nieuwe fagen Lysogenic cycle Gematigde fagen Het genoom integreert met bacteriële chromosomen zoals van de profaag welke 1. is gerepliceerd en dochtercellen zijn geworden en 2. kan beginnen om de chromosoom te verlaten en over te gaan in de lytic cycle Retrovirussen gebruiken Reverse Transcriptase om hun RNA te kopieëren naar DNA Provirus = viraal DNA dat is ingebouwd in de gastheer, blijft daar ook zitten Transposons = kleine mobiele DNA segmenten Viroiden = kaal RNA, zeer infectueus, kleiner dan virussen, geen mantel, circulair RNA Prionen = geen virus, enige entiteit die niet via DNA werkt, verandert eiwitten à katalyseert de gezonde eiwitten zodat die ook van vorm veranderen.