Erfelijkheidsleer - Inleiding en Les 1 PDF

Erfelijkheidsleer Inleiding Psychologie is de studie over het innerlijk leven en gedrag van de mens. Dit wordt niet alleen beïnvloedt door omgevingsfactoren maar ook door erfelijke factoren. Dit is een chromosoom, dat bestaat uit DNA. Op dit DNA liggen **genen** die bepalen hoe we eruitzien, reag...

Erfelijkheidsleer Inleiding Psychologie is de studie over het innerlijk leven en gedrag van de mens. Dit wordt niet alleen beïnvloedt door omgevingsfactoren maar ook door erfelijke factoren. Dit is een chromosoom, dat bestaat uit DNA. Op dit DNA liggen **genen** die bepalen hoe we eruitzien, reageren en handelen. Genen zijn de kleinste eenheden van ons erfelijk materiaal en ze coderen voor onze uiterlijke en gedragskenmerken. Bepaalde kenmerken van ons lichaam worden bepaald door meerdere genen of door interactie tussen deze elementen. Mogelijkheden en beperkingen van genetisch onderzoek, welke testen zijn het meest geschikt wanneer iemand een genetische afwijking heeft? +-----------------------+-----------------------+-----------------------+ | **Karyotype** | **Chromosomenkaart**, |  | | | geeft het aantal | | | | chromosomen weer, de | | | | karakteristieke | | | | groottes en vormen | | | | die ze tijdens de | | | | **metafase** | | | | aannemen. | | | | | | | | Missen er | | | | chromosomen? (meisjes | | | | met 1 X-chromosoom), | | | | Extra chromosoom? | | | | (Down syndroom) | | +=======================+=======================+=======================+ | **FISH** | **Fluorescentie-in-si | | | | tuhybridisatie**, | | | | techniek waarbij | | | | chromosoom(delen) | | | | aangekleurd worden en | | | | vervolgens onder de | | | | fluorescentiemicrosco | | | | op | | | | bestudeerd kunnen | | | | worden. Ziekenhuizen | | | | gebruiken deze test | | | | vaak ter bevestiging | | | | van een vermoed | | | | syndroom. | | +-----------------------+-----------------------+-----------------------+ | **Sequenering** | Techniek waarbij alle |  | | | letters waar DNA uit | | | | bestaat wordt | | | | afgelezen en op zoek | | | | gaat naar kleine | | | | fouten. Bv. Letters | | | | die veranderen, | | | | ontbreken... | | | | Mucoviscidose= er | | | | ontbreken 3 letters | | | | in beide chromosomen | | +-----------------------+-----------------------+-----------------------+ | **Optische genoom | Erfelijk materiaal | | | mapping** | wordt geïsoleerd en | | | | voorzien van een | | | | fluorescerende kleur. | | | | Vervolgens wordt het | | | | in een apparaat | | | | uitgerekt, waarna we | | | | aflezen waar de | | | | fluorescerende delen | | | | zich bevinden. We | | | | vergelijken deze | | | | resultaten met die | | | | van een gezond | | | | persoon om te bepalen | | | | of er stukken | | | | ontbreken of juist te | | | | veel zijn. | | +-----------------------+-----------------------+-----------------------+ **Soorten genetisch onderzoek:** **Diagnostisch onderzoek**= Bevestigt of een persoon daadwerkelijk een bepaalde aandoening heeft en sluit andere mogelijke aandoeningen uit. **Dragerschapsonderzoek**= Onderzoekt of een gezond broertje of zusje de genetische afwijking van een zieke familielid draagt. Dit is belangrijk voor de toekomstige voortplanting, als het kind later een partner heeft die ook dezelfde afwijking draagt, is er een kans is op het krijgen van een ziek kind. **Predictief/ voorspellend genetisch onderzoek**= Voorspelt of je op later leeftijd ziek zal worden ondanks je op het moment van testen niet ziek bent. Of je deze informatie wilt weten is een persoonlijke keuze. **Prenataal onderzoek**= Onderzoekt bij een ongeboren foetus of er afwijkingen zijn. Ouders kunnen in een vroeg stadium besluiten om de zwangerschap te beëindigen, maar deze keuze is aan henzelf. Echter is het moeilijk te voorspellen hoe ernstig een genetische aandoening zich zal uiten. **Preconceptioneel onderzoek**= Vindt vóór de bevruchting plaats en helpt ouders te bepalen of er een kans is op een kind met een aandoening. Dit geeft de ouders de mogelijkheid om misschien een andere manier te kiezen voor het vervullen van hun kinderwens. 6 H1: chromosomen en celdeling Het lichaam bestaat uit organen. In de organen heb je weefsels. Weefsels bestaan uit cellen. Er zijn vier grote soorten weefsels: 1. **Epitheel-/dekweefsel**= Bedekt en beschermt organen en lichaamsoppervlakken. Epitheelcellen vervult functies zoals absorptie, filtratie en afscheiding. Ook kunnen ze snel delen cel vernieuwing en afsterven door schade of veroudering. Dit weefsel vinden we terug op de huid, in luchtwegen, darmen... 2. **Steunweefsel**= Zorgt voor stevigheid. Dit vinden we bijna overal terug. Bv. bindweefsel, lymfe... 3. **Spierweefsel**= Bestaat uit cellen die kunnen samentrekken en ontspannen, waardoor beweging mogelijk is. Zit in de spieren en ons hart. 4. **Zenuwweefsel**= Geleidt elektrische signalen door het lichaam, verwerkt informatie, en maakt communicatie tussen verschillende lichaamsdelen mogelijk. Het bestuurt onze lichaam. De cellen staan met elkaar in contact en geven informatie door via elektrische pulsen. Als er problemen optreden in dit proces, kan dat leiden tot verstoringen in de lichaamsfunctie. Zit in de hersenen en ruggenmerg. **! In een orgaan kunnen verschillende weefsels voorkomen!** 3 2 grote delen van cel: celkern en cytoplasma Het belangrijkste element in de cel (voor dit vak) is de **nucleus/ kern** want daarin zit de genetische informatie opgeslagen. Uitstekels op de cel noemen we **receptoren**, deze gaan informatie uit de omgeving opnemen. Bv. te kort aan cellen omgeving zegt je moet gaan delen. 1.1 Onderdelen van de cel: In de celmembraan bevinden zich openingen die het mogelijk maken voor de celkern om te communiceren met andere delen van de cel. **Nucleolus** (kernlichaampje) = Bevat belangrijke element die ervoor zorgen dat een gen tot uiting komt. **Cytoplasma**= vloeistof waarin alle celonderdelen liggen. **Mitochondriën**= De energiefabrieken van een cel. Dit zijn de enige organellen die naast de kern ook genetisch materiaal hebben. Dus je kan ook een ziekte hebben die te wijten is aan een fout van het mitochondriaal DNA. **Ribosomen**= Zijn belangrijk bij de vertaling van een gen naar een eiwit. **Endoplasmatisch reticulum**= Netwerk van membranen gelegen in het cytoplasma. **Golgi apparaat**= Verwerkt, sorteert en verpakt eiwitten en vetten die in de cel zijn geproduceerd. en verzendt ze naar hun bestemming binnen of buiten de cel. 4 In een cel bevindt zich een kern. Daarin zitten chromosomen. Wanneer we die bestuderen vinden we DNA, dit vertoont de vorm van een dubbele helix met **basenparen** (combi van 2 letters). 5 Chromosomen = gekleurde lichaampjes Chroma =kleur \-\-\-\-\-\-- soma= lichaam Je kan niet altijd in een cel chromosomen zien, dit kan alleen als een cel aan het delen is. (uit opgedroogd bloed kunnen we dus geen chromosomen halen maar wel DNA) Chromosomen op zich hebben geen kleur, dus niet simpel om deze te herkennen, daarom kleuren we ze zelf met een kleurstof. **Interfase kern**= kern die in rust is en niet aan het delen is. **Chromatine**= Stof waaruit chromosomen zijn opgebouwd. 6 In de menselijke celkern bevinden zich 46 chromosomen, die ons erfelijke materiaal vormen, ook wel het **genoom** genoemd. Deze chromosomen zijn gerangschikt in paren. Elk paar noemen we **homologe chromosomen:** één van de vader en één van de moeder, het is niet zichtbaar welke van de vader en welke van de moeder afkomstig is. Van de 46 chromosomen zijn er 44 **autosomen** en 2 **geslachtschromosomen** (gonosomen), namelijk X en Y. **Somatische cellen**: Alle cellen buiten de geslachtcellen, deze hebben 46 chromosomen en zijn diploïd **Geslachtscellen**: Eicel en zaadcel, hebben 23 chromosomen en zijn haploïd. **Cytogenetica**= studie van chromosomen 1.2 Structuur chromosomen: We kunnen 2 stukken onderscheiden die worden samengehouden door een centromeer; namelijk de **p-arm=** korte arm en de **q-arm**= lange arm. (p van petit, q de volgende letter in het alfabet) Het uiteinde noemen we de **telomeren**, deze zijn zeer belangrijk bij het verouderen van een cel. Deze worden namelijk korter bij elke deling waardoor de cel uiteindelijk zal sterven. De chromosomenkaart/karyotype: chromosomen worden gerangschikt volgens: - Grootte (1 is de grootste en 22 (eigenlijk 21) de kleinste) - Positie van centromeer - Banderingspatroon= Patroon van donkere en lichte banden dat zichtbaar wordt na het kleuren van chromosomen **Metacentrische chromosomen** Centromeer ligt in het midden  ----------------------------------- ---------------------------------------------------------------------- ----------------------- **Submetacentrische chromosomen** P-arm is iets korter dan de q-arm, centromeer meer naar het uiteinde **Acrocentrische chromosomen** P-arm is heel kort, centromeer bevindt op het uiteinde  Karyotype bij man: 46,XY Karyotype bij vrouw: 46,XX 14 Op basis van genetische informatie in het Y chromosoom kunnen we moordzaken oplossen. We isoleren DNA en lezen de Y-sequenties af. Op die manier kunnen we stambomen reconstrueren. 15 Vrouw heeft 2 X-chromosomen maar 1 is niet actief. **Ideogram**= schematische voorstelling van het karyotype, hierbij wordt er alleen maar 1 chromosoom van een paar getoond. **ISCN=** International System for Human Cytogenetic Nomenclature: wereldwijd gestandaardiseerd systeem dat wordt gebruikt om chromosoomafwijkingen en genetische varianten te beschrijven. Het karyogram is het meest correcte omdat de chromosomen zich bevinden in een celdeling en er weldegelijk zo uitzien. 17 Als je spreekt over Xp22 weet iedereen in de wereld over welke stuk je spreekt internationaal. 18 1.3 Celcyclus Elke delend somatische cel (geen geslachtscellen) doorloopt een **celcyclus** van ongeveer 24 uur. De **interfase** bestaat uit de fasen G1, S en G2, waarbij de \"G\" staat voor \"gap\". Vaak wordt deze fase als een \'rustfase\' beschouwd, maar dat is onjuist; er vinden wel degelijk veranderingen plaats, zoals groei en volumetoename. Een checkpoint controleert of alles in orde is met de cel voordat deze naar de volgende fase gaat. Als er problemen zijn, wacht de cel tot deze zijn gerepareerd voordat ze verder gaat. **Mitose** is de fase van de celdeling (deling van kern), dit is de kortste fase van de hele cyclus. Dit wordt gevolgd door de **cytokinese**, het delen van de cel in 2 dochtercellen. 19 1.3.1 Interfase - **Rustfase of G0/G1- fase:** Voorbereiding op de celdeling: De chromosomen **despiraliseren,** waardoor de kern chromatine bevat. Er vindt veel **RNA- en eiwitsynthese** plaats, wat de cel helpt te groeien en zich voor te bereiden op de S-fase, maar er is geen DNA-synthese. Deze fase kan **uren tot zelfs jaren** duren. Sommige cellen gaan over naar de **G0-fase** en delen een tijdlang niet, zoals levercellen of cellen in de staart van een salamander die opnieuw kan groeien. - **Replicatie/synthese fase of S-fase:** DNA zal repliceren (ontbinden, waardoor DNA nu bestaat uit een oude en een nieuwe streng= **semi-conservatief**) dit kan ook 6-8 uren duren. De chromosomen die oorspronkelijk bestonden uit 1 arm krijgen een arm erbij. Dit noemen we **zusterchromatiden**. Deze blijven samen door het centromeer. - **G2- fase:** Deze fase is korter dan de andere 2. RNA- en eiwitsynthese worden hervat, belangrijk voor de vertaling van genetisch informatie en eiwitten. Het volume zal toenemen aangezien je dubbel zoveel DNA hebt en de cel bereidt zich voor op de mitose. 1.3.2 Mitose 21 Celdeling is belangrijk voor de groei en ontwikkeling van organen. Ook om er voor te zorgen dat de aantal cellen in ons lichaam constant blijven = **weefselhomeostase**. Wanneer een eicel wordt bevrucht door een zaadcel krijg je een zygote, dit ontwikkelt zich later tot een embryo. Met mitotische delingen zal 1 cel zich altijd splitsen tot je uiteindelijk 10\^14 cellen hebt. Sommige cellen zijn bedoeld tot het worden van eicellen/ spermacellen, deze moeten een andere soort deling ondergaan namelijk de **meiose**. Zo wordt het aantal chromosomen gehalveerd haploïd. +-----------------------------------+-----------------------------------+ | **Celdeling** | | +===================================+===================================+ | **Mitose** | **Meiose** | +-----------------------------------+-----------------------------------+ | -Somatische celdeling | -Geslachtsdeling, reductiedeling | | | | | -Lichaamscellen | -Vorming van gameten/ | | | geslachtscellen | | -1 diploïd moedercel deelt tot 2 | | | diploïde dochtercellen | -1 diploïd moedercel deelt tot 4 | | | haploïde gameten | +-----------------------------------+-----------------------------------+ 24 Mitose duurt ongeveer een uur, het aantal chromosomen blijft constant. Maar het aantal zusterchromatiden NIET. We onderscheiden 5 fasen die soms door elkaar kunnen lopen. 1. **Profase** - Start van de mitose, de nucleolus valt volledig uit elkaar en verdwijnt. - Chromatine zal condenseren (compacter, kleiner worden) chromosomen zichtbaar, elk chromosoom bestaat uit 2 zusterchromatiden - Vorming van mitotische spoelfiguur: bestaat uit 2 centriolen aan tegengestelde polen waaruit microtubuli zich vormt. Alle microtubuli samen vormt de spoelfiguur. 2. **Metafase** - Chromosomen hebben hun normale grootte bereikt. - Kernmembraan verdwijnt. - Schikking in evenaarsvlak - Vorming van **kinetochore**= eiwitstructuur ter hoogte van centromeer, deze zorgt ervoor dat de chromosomen zich kunnen vasthechten aan microtubuli van spoelfiguur. - In deze fase onderzoeken we chromosomen omdat ze dan het best te analyseren zijn (niet te groot, te lang) 3. **Anafase** - Zusterchromatiden wijken uit elkaar omdat de centriolen en de microtubuli verkorten. - De zusterchromatiden bewegen elk naar een pool aan de tegenovergestelde kant, cel rekt uit. 4. **Telofase** - Chromosomen hebben de polen bereikt. - Microtubuli verdwijnt, vorming van kernmembraan. - Cel snoert zich in. - Decondensatie van chromosomen 5. **Cytokinese (celdeling)** - Vanuit 1 cel vormen 2 dochtercellen. - Chromosomen worden langer chromatine. - Vorming van nucleolus. 1.4 Meiose De geslachtsdeling/ reductiedeling zorgt voor de vorming van geslachtscellen. Hierbij worden het aantal chromosomen gehalveerd. Er vinden 2 delingen plaats: Meiose I: halvering van het aantal chromosomen en scheiding van de **homologe chromosomen**. Meiose II: Veel gelijkenis met mitose, scheiding van **zusterchromatiden**. 1.4.1 Meiose I 1. **Profase I:** Er worden nog een 5 fases onderscheiden, dit is een belangrijk verschil met de mitotische profase. - **Leptoteen**: Condensatie van chromatine, zusterchromatiden worden zichtbaar. - **Zygoteen**: Paring van homologe chromosomen vorming van synaptenomaal complex/ synaps - **Pachyteen:** Homologe chromosomen zijn volledig gepaard (ze bestaan uit 4 zusterchromatiden naast elkaar), er treedt voor genetische diversiteit **crossing- over/ recombinatie** op = chromosoom van moeder en vader gaan materiaal uitwisselen. - **Diploteen:** De chromatiden worden volledig zichtbaar. Homologe chromosomen wijken uit elkaar maar blijven op enkele plaatsen verbonden. **Chiasmata** = X-vormige gebied tussen 2 niet-zusterchromatiden. - **Diakinese:** chromosomen zijn op hun kortst en dikst. De kernmembraan en nucleolus verdwijnen. De spoelfiguur wordt gevormd en de microtubuli hechten zich aan de kinetochore. Dit vormt de overgang naar de metafase I. 2. **Metafase I:** Homologe chromosomen schikken in evenaarsvlak. 3. **Anafase I:** !! De HOMOLOGE chromosomen gaan uit elkaar naar tegengestelde polen. 4. **Telofase I:** De chromosomen verhuizen elk naar een ander cel. !!!Elk chromosoom bestaat hierbij uit 2 zusterchromatiden, terwijl bij mitose er 1 zusterchromatide was.!! **Na meiose I:** uit 1 diploïde cel (46 chromosomen) **2 haploide dochtercellen** (23 chromosomen) Er volgt een korte interfase maar geen S-fase. Als je tussen meiose I en meiose II een S-fase zou hebben, zou je van 2 zusterchromatiden naar 4 gaan. 1.4.2 Meiose II Vergelijkbaar met mitose, er is dus wel geen voorgaande S-fase. Uit de 2 haploide dochtercellen (einde meiose I) worden er **4 haploide gameten** gevormd. 46 **Gevolgen van meiose:** - Doorgeven van genetisch materiaal naar nakomelingen - Constant houden van genetisch materiaal generatie na generatie - Genetische diversiteit (8milj verschillende gameten mogelijk) 1.5 Gametogenese bij de mens **Gametogenese** = vorming van geslachtscellen De vorming van de geslachtscellen verloopt verschillend bij man en vrouw bij de mens. **Spermatogenese**: In het embryo worden **primordiale geslachtscellen gevormd.** Aan het begin van de puberteit zulllen ze via mitotische delingen een **spermatogonium** vormen. Door mitose wordt de spermatogonium een **primaire spermatocyt**. Deze zal een meiotische deling aangaan: na meiose I krijg je 2 **secundaire spermatocyten** en na meiose II 4 **spermatiden**. De spermatiden differentiëren tot sperma. Dit proces vindt plaats in de teelballen. **Oogenese:** In het embryo worden **primordiale geslachtscellen** gevormd, die door mitotische delingen veranderen in **oögonium**. De oögonia ontwikkelen (door mitose) tot **primaire oöcyt** in de eierstokken (meiose I is aangevangen). Ze blijven in de profase van meiose I tot de puberteit, dan begint de rijping van de eicellen. Tijdens de menstruatiecyclus wordt meiose I afgerond, wat resulteert in een **secundaire oöcyt** en een **eerste poollichaampje**. De secundaire oocyt begint meiose II, maar stopt in de metafase van meiose II. Als dit tijdens de ovulatie wordt bevrucht door een zaadcel, wordt meiose II afgerond. Dit zorgt voor een **bevruchte eicel** en een **tweede poollichaampje.** (Bij elke menstruatiecyclus wordt een meiose I afgewerkt)  1 grote eicel en 3 kleine poollichampjes \ 4 even grote zaadcellen