examenvragen diefkabundel Flashcards
Bespreek karyotype en wat je er voor afwijkingen mee kan vinden
Karyotype wordt gebruikt bij het opsporen van afwijkingen, dit geeft een voorstelling van het aantal chromosomen en hun structuur. De karyotype laat grote chromosoom-afwijkingen zien, bijvoorbeeld teveel of te weinig chromosomen. Naast afwijkingen in aantal kunnen ook structurele afwijkingen binnen een chromosoom gedetecteerd worden. Meest gebruikte technieken zijn Quinacrine kleuring (Q-bandering), Giemsa kleuring (G-bandering) en Reverse bandering (R-bandering).
Een karyotype kan bekomen worden door aan een delende cel colchicine toe te voegen waardoor de mitose in metafase blijft. De chromosomen bevinden zich dan in hun meest gecondenseerde vorm. De cellen moeten opgezwollen worden en gespreid over een dekglaasje waarnaar deze gekleurd worden, deze kleuring zorgt voor een typerend bandenpatroon. Tijdens de karyotypering worden de chromosomen geordend op grootte. Een centromeer splitst het chromosoom in een korte (p) arm en een lange arm (q) en aan het uiteinde zitten de telomeren. Afhankelijk van waar het centromeer zit wordt er een onderscheid gemaakt tussen metacentrische, submetacentrische en acrocentrische chromosomen.
Beschrijf het verband tussen malaria en sikkelcelanemie
Sikkelcelanemie wordt veroorzaakt door een mutatie in het globine gen. Natuurlijke selectie zou normaal het mutante allel doen verdwijnen uit de populatie omdat het een recessief allel is en vaak dodelijk is. In Afrika komt dit allel toch vaak voor door een totaal ongerelateerde factor, een omgevingsfactor. Heterozygoten voor deze mutatie van sikkelcelanemie zijn namelijk bestand tegen malaria. De malariamug kan zich namelijk minder goed voortplanten in rode bloedcellen van mensen die drager zijn van sikkelcelanemie, dus mensen met sikkelcelanemie hebben dus een voordeel in gebieden waar malaria voorkomt. Pas op! Er zijn maar een bepaalde soorten malariamuggen die niet tegen sikkelcelanemie kunnen.
Waarom was de tuinerwt een goede keus van Mendel?
De tuinerwt heeft een korte generatietijd en levert veel nakomelingen op. Het was belangrijk om met grote aantallen te werken. De tuinerwt heeft kruisbestuiving in plaats van zelfbestuiving en de hybride planten die resulteerden uit kruisingen blijven vruchtbaar.
Mendel selecteerde een zevental variabele kenmerken die gemakkelijk te onderscheiden zijn, hij koost variëteiten die zo weinig mogelijk en in duidelijk definieerbare vormen verschilden. Hij selecteerde stabiele kenmerken en trachtte te vertrekken van zuivere rassen.
Bespreek anticipatie en het achterliggende moleculaire mechanisme
Anticipatie is waarbij een erfelijke aandoening van generatie tot generatie ernstiger wordt, dit kan zich uiten in uiterlijk, leeftijd of in veranderde klinische symptomen.
Het moleculaire mechanisme hierachter is de dynamische mutatie. De dynamische mutaties blijken verlengingen te zijn van korte herhalingssequenties die zich in het vertaalde of onvertaalde gebied van een gen bevindt. Binnen dit vlak zijn er zeer veel variaties, bv in de hoeveelheid kopijen van herhalingen die het bevat:
- 5-30 = normaal.
- 50-100 = onstabiel -> eventueel al mild (of niet) aangetaste individuen.
- 100- = patient Je kunt op basis van de lengte van het fragment (het aantal herhalingen) vaststellen hoe ernstig een individu is aangetast. Het aantal herhalingen neemt toe van generatie tot
generatie. Door de verlengde repeat gaat het mRNA niet uit de nucleus geraken en kan er dus geen functioneel eiwit gevormd worden.
- Wat zijn andere methodes voor sequentiebepaling van DNA naast Sangersequencing?
- Sequentiebepaling via Microarray analyse van DNA
De analyse van microarrays of DNA chips waarop vele oligonucleotiden zijn aangebracht wordt steeds frequenter aangewend ondermeer om genen te onderzoeken op mutaties.
- Next generation sequencing
Met Sangersequenering is het onmogelijk om de capaciteit drastisch te verhogen door de volgende redenen:
- cloneren en isoleren van clones is zeer arbeidsintensief
- scheiding van fragmenten via electroforese heeft beperkte capaciteit
Verschillende methodologieën van “Next-generation sequencing” zijn ontwikkeld om deze problemen te omzeilen.
- 454 Life sciences
Voor zijn methode maakte hij gebruik van pyrosequenering, maar die was beperkt tot het analyseren van korte fragmentjes tot 7 baseparen. Het voordeel van de techniek was echter dat er geen electroforetische scheiding nodig was.
- Solexa
Deze methode combineert sequencing door DNA synthese and clustertechnologie.
- Applied biosystems: ABI solid
Solid staat voor “sequencing by oligo ligation and detection”.
- Next-next sequencing technologie
Vandaar dat gepoogd wordt naar “single molecule sequenering” te gaan waarvoor geen aanrijking nodig is. Dit kan door op fluorescentie gebaseerde enzymatische methoden en gebruik te maken van exonuclease of polymerase. Voor het exonuclease wordt eerst een dnastreng gemaakt met 4 verschillend gelabelde fluorescente groepen die dan afbroken wordt met exonuclease en waarbij geregistreerd wordt wat vrijkomt. Om single molecules te sequeneren kan gebruik gemaakt worden van nanopore sequencing waarbij een enkelstreng electroforetisch door een nanopoor wordt getrokken. De ionenstroom wordt gemoduleerd door het nucleotide en is verschillend voor de 4 nucleotiden.
Bespreek het verband tussen recombinatiefrequentie en genetische afstand
- Bespreek het verband tussen recombinatiefrequentie en genetische afstand
De recombinatiefrequentie kan berekend worden als de verhouding van het aantal recombinanten op het totaal aantal nakomelingen. Op die manier kan de genetische afstand tussen twee kenmerken berekend worden. Kenmerken die recombineren in minder dan 50% van de gevallen zijn gekoppeld. De afstand tussen twee kenmerken wordt uitgedrukt in centiMorgans waarbij 1 cM een recombinatiefrequentie van 1% vertegenwoordigt.
Het berekenen van een genetische afstand tussen twee genen/kenmerken:
De eenvoudigste manier om de genetische afstand tussen twee genen te bepalen is via een testkruising met een dubbel heterozygoot. Men verwacht dan een 1:1:1:1 verhouding voor alle fenotypische combinaties als er geen koppeling is. Indien er wel koppeling is kan het aantal recombinanten gemakkelijk bepaald worden.
Voorbeeld:
Mais:
gen C zorgt voor gekleurde vruchtenGen c ongekleurde vruchten
Gen S voor ronde,
Gen s ziet er tandvormig uit.
Kruising CCSS met ccss -> in F1 allemaal CcSs
Testkruising CcSc met ccss
CS Cs cS cs
cs CcSs Ccss ccSs ccss
Resultaat:
- 4032 gekleurde ronde -> CcSs
- 149 gekleurde tandvormige -> Ccss
- 152 ongekleurde ronde -> ccSs
- 4035 ongekleurde tandvormige -> ccss
Op basis van deze resultaten blijkt het aantal recombinanten 149 + 152 of 301 te zijn. Op een totaal van 8368 vertegenwoordigt dit 3.6 %. Met andere woorden is de genetische afstand tussen gen C en S 3.6 cM
Bespreek mitochondriële overerving
Mitochondriën hebben een eigen DNA molecule: een circulaire dubbelstreng van 16569 baseparen.De overerving van kenmerken geassocieerd met mitochondrieel DNA gaan slechts langs de maternale lijn, met andere woorden er kan enkel een overerving van moeder op kind worden waargenomen. Mannen kunnen hun mitochondrieel DNA niet doorgeven omdat spermacellen slechts enkele mitochondriën bezitten die de eicel niet kunnen binnendringen.
Bespreek de methodologie van positionele clonering
Bij positionele clonering wordt getracht een ziektegen te identificeren in twee stappen:
- Lokalisatie ziektegen op het genoom
- Identificatie van ziektegen uit kandidaatregio
Positionele clonering van monogene ziektegenen kan door genomische localisatie van een ziektegen. Dit wordt gedaan door overerving van ziekte in stambomen vergelijken met overerving van andere kenmerken. Cosegregatie (het samen overerven) suggereert dat het ziektegen in de buurt van het andere kenmerk gelocaliseerd is op het genoom .
Om een grote kans op slagen te hebben dient men te beschikken over bij voorkeur grote families waarin de ziekte op een duidelijke Mendeliaanse wijze overerft. Daarnaast heeft men nood aan merkers die toelaten om de overerving van chromosomale regio’s binnen de familie te volgen. Hiervoor gebruikt men polymorfismen of varianten waarvan twee of meer vormen (allelen) binnen een populatie voorkomen.
Er zijn verschillende vormen van DNA-polymorfismen gebruikt:
- Restriktie fragment lengte polymorfismen (RFLP’s): Sequentievariatie die knipplaats voor restriktieenzyme toevoegt of wegneemt.
- VNTR: Variabel number of tandem repeats: opeenvolgende herhalingen waarvan het aantal variabel kan zijn.
- Microsatelliet merkers worden momenteel meestal gebuikt voor koppelingsanalyse. Een microsatelliet is een klasse van repetitieve sequentie die heel frequent voorkomen en bestaan uit tandem herhalingen van zeer korte sequenties.
Bespreek proces van translatie
Translatie is het vertalen van polynucleotiden naar aminozuren.
Translatie wordt uitgevoerd door het ribosoom, een complex van veel eiwitten en RNA moleculen. In totaal bevat een ribosoom tientallen eiwitten en enkele ribosomale RNA (rRNA) moleculen en bestaat uit twee subeenheden die samen aan het 5’ uiteinde van het mRNA binden. De rRNA moleculen worden opgesplitst in 4 groepen naargelang hun grootte: 28S, 18S, 5.8S en 5S die door RNA polymerases worden afgeschreven van verschillende genenclusters.
De translatie begint aan het codon AUD met de inbouw van een initiator tRNA. Aan dit initiator tRNA is een methionine gebonden dat dus als eerste aminozuur van het eiwit zal worden weerhouden. Vaak wordt dit aminozuur nadien door protease enzymen verwijderd.
Om op basis van een triplet van nucleotiden het correcte aminozuur in te bouwen kunnen we beschikken over een set van transfer RNA’s (tRNA). Dit zijn kleine RNA moleculen van ongeveer 80 nucleotiden die een driedimentionele klaverbladstructuur kunnen aannemen. Zij kunnen als moleculaire adaptors tussen 3 nucleotiden en een aminozuur functioneren door de aanwezigheid van een anticodon. Dit anticodon van 3 nucleotiden is complementair aan een triplet op het mRNA en bevat een daarmee gecorreleerd aminozuur dat gebonden is op het 3’ uiteinde van het tRNA. Deze laatste binding werd gegenereerd door het aminoacetyl-tRNA synthetase.
tRNA gaat op zoek naar het startcodon AUG = methionine. Het ribosoom bevat een bindingsplaats voor mRNA en drie bindingsplaatsen voor tRNAs: E (exit), P (Peptiodyltransferase) en A (aminoacyltransferase).
De tRNA stukjes worden telkens op- en afgebouwd, een nieuwe komt op A en de oude laat los van E. Zo schuiven ze, na het vormen van een peptidebindings tussen twee aminozuren, door om telkens een nieuw triplet te vertalen. Eerst verschuift de grote subeenheid van het ribosoom, vervolgens de kleine subeenheid waarna het tRNA wordt afgestoten en een nieuw tRNA zal binden. Slechts 2 van de 3 plaatsen zijn dus gelijktijdig bezet door tRNAs.De genetische code bevat een drietal codons die een STOP signaal aangeven, namelijk UAA, UAG en UGA. Voor deze combinaties bestaan geen tRNA’s maar als deze in de A-site van het ribosoom aanwezig zijn, worden release factoren gerecruteerd. Hierdoor wordt een watermolecule in plaats van een aminozuur ingebouwd en zo wordt het carboxyterminale uiteinde van het proteïne gegenereerd. Het eiwit wordt vrijgesteld en kan vervolgens verder gemodificeerd worden (post-translationele modificatie) of uiteindelijk afgebroken.
Bespreek de Sangersequentie
Bij ketenverlenging loopt DNA polymerase vast als er geen 3’-hydroxyl groep ter beschikking is. Door een hoeveelheid dideoxynucleotiden aan het reactiemengsel toe te voegen gaat de synthesereactie in een percentage van de gevallen voortijdig gestopt worden. 4 reacties worden uitgevoerd, telkens met een verschillend dideoxynucleotide (A, G, C of T). In de 4 reactiemengsels zullen fragmenten geproduceerd worden met verschillende lengte, allen corresponderend met de aanwezigheid van het respectievelijk nucleotide aan het einde van de gevormde keten. De 4 reacties worden naast elkaar en gelijktijdig op polyacrylamidegel volgens lengte gescheiden waarna de sequentie uit de vier lanen afgeleid kan worden.
Geef het verschil tussen dominante en recessieve epistasie
Twee of meer genen kunnen interfereren met elkaar waarbij bepaalde allelen van het ene gen het effect van de allelen van het andere gen teniet doen. Men spreekt dan over een epistatische werking van dit allel over deze van het andere gen (die dan hypostatisch is).
Deze begrippen zijn vergelijkbaar met dominant en recessief maar dan tussen 2 verschillende genen.
Dominante epistasie:
Bv bij de kip, waar 2 genen zijn betrokken bij de kleur. Gen Z zorgt voor een zwarte kleur. Gen S staat voor een zilverkleur
Gen s staat voor een goudkleur. ZZSS x zzss (zwart x goudkleur) -> ZzSs (F1): 100% zwart. f2: 12 zwart – (9 Z.S. + 3 Z.ss)
3 zilver - (3 zzS.)
1 goud - (1 zzss)
Z is dominant over alle andere genen. Wanneer Z er niet is en S wel dan is deze dominant over de reccessieve allelen.De verhouding wordt dus 12:3:1 vermits bij aanwezigheid van Z de zilver en goudkleur niet tot uiting komen.
Reccessieve epistasie: Dit wordt ook cryptomerie genoemd. Als er een homozygoot recessief gen is, heeft het andere gen geen invloed meer. Bv de pigmentatie bij de kip. Gen Z, zwart
Gen z is wit Gen C, wild gepigmenteerd
Gen c wit. Parentale stammen: zzCC x ZZcc (wildkleurig en wit) -> ZzCc (F1, zwart). fs: 9 zwart – (9 Z.C.)
3 wildkleurig – (3zzC.)
4 wit – (3 Z.cc + 1 zzcc)
Er wordt dus een 9:3:4 verhouding bekomen.
Er bestaat ook nog wedekerige dominante en reccessieve epistasie
Bespreek DNA herstel en mechanismen
Proeflezing door enzymatische eenheid en ‘kijkt’ wat er gevormd is effectief een complementair base paar is. Zoniet dan wordt het foute nucleotide afgesplitst door het enzym exonuclease (maar dit kan enkel het laatst gebonden nucleotide afsplitsen). Dit is in de 5’->3’ richting, in de 3’->5’ richting kan dit niet, het verkeerde nucleotide wordt wel afgesplitst maar er is geen energie voor de binding van de juiste nucleotide. Dus een gevolg van dit mechanisme van proeflezen is dat DNA-replicatie uitsluitend in de 5’-3’ richting kan gebeuren.
Excision repair. DNA glycosylasen zijn enzymen die verkeerde elementen detecteren, zoals uracyl. Dan wordt de ene base eruitgesneden en zullen andere mechanismen de juiste inbouwen = base excision repair. Verder is er nog nucleotide excision repair. Dit is een mechanisme dat DNA beschadigd door UV vervangt. Door de beschadiging te erkennen (vaak een pyrimidine dimeer) wordt een stukje van de DNA streng, wat de beschadiging bevat, verwijderd door middel van DNA helicase. De complementaire kant van het verwijderde stukje blijft wel bestaan en DNA polymerase maakt de complementaire basen aan. DNA ligase zorgt er vervolgens voor dat het weer dubbelstrengige DNA streng wordt.
Bepreek het belang van farmacogenetica
Farmacogenetica is de studie van genetische invloeden op verschillen in humane reacties op farmacologische agentia”. Er wordt uitgegaan vanuit de vaststelling dat identieke medicatie die gegeven wordt aan patiënten meerdere resultaten kan opleveren. Bij sommige patiënten worden er geen effecten waargenomen, bij andere blijkt de medicatie tot genezing te leiden terwijl in een derde groep er ongewenste neveneffecten optreden. Deze verschillen tussen patiënten blijken in grote mate genetisch bepaald te zijn.
Doelstellingen van farmacogenetica
”Gepersonalizeerde medicatie” kan theoretisch leiden tot:
- Verbeteren van therapeutisch effect
- Reduceren van toxiciteit van medicatie
- Reduceren van kosten
- Moleculaire differentiatie van ziekten
- Vermijden om veelbelovende medicatie op te geven tijdens het ontwikkelingsproces en klinische studies
- Vermindering kosten klinische studies
Bespreek het verband genfrequentie en genotypefrequentie, wat zijn de voorwaarden van de wet van Hardy-Weinberg?
Binnen een populatie kunnen de genfrequentie en genotypefrequentie bepaald worden op basis van de verschillende fenotypefrequenties. Voor een codominant of partieel dominant kenmerk is dit eenvoudig.
Genotypefrequentie = waargenomen fenotype / totaal aantal waargenomen fenotypes
Gen Kleur Waargenomen fenotype Genotype frequentie
NN Wit 756 0,0869
Nn Intermediaire kleur 3780 0,4342
nn Rood 4169 0,4789
N =0,0869 + (0,4342/2)= 0,304, dit komt overeen met de genfrequentie die hieronder berekend staat.
Genfrequentie (of allelfrequentie) Op een totaal van 17410 (=5292+12118)
N (756 x 2) + 3780 = 5292 -> 0,304
n (4169 x 2) + 3780 = 12118 -> 0,696
De som van beide genfrequenties moet steeds 1 zijn: p + q = 1
Wet van Hardy-Weinberg.
- Indien p en q de genfrequenties zijn, kunnen de genotypefrequenties hiervan afgeleid worden: p² + 2pq + q² = 1
De homozygoten hebben een frequentie van respectievelijk p² en q², de heterozygoten van 2pq.
AA : Aa : aa p² : 2pq : q²
De wet van Hardy-Weinberg: de populatiefrequenties van genotypes kunnen voorspeld worden op basis van de genfrequenties p en q.
- Genfrequenties en genotype frequenties blijven in een populatie constant over generaties heen
Voorwaarden voor de wet van Hardy-Weinberg:
- De populatie is groot.
- Kruisingen gebeuren at random.
- Allelfrequenties blijven constant over verschillende generaties. Dit kan pas als
Er geen hoge mutatiesnelheid is.
Individuen met de verschillende genotypes een gelijke kans hebben om zich voort te planten en hun genen door te geven. Er is dus geen negatieve selectie tegen een bepaald genotype.
Er is geen grote immigratie vanuit een populatie met afwijkende allelenfrequenties.
Bespreek DNA replicatie
Bij celdeling dient steeds van het aanwezige DNA een identieke copij gemaakt te worden, hetgeen door replicatie gebeurt. Eerst wordt het DNA opengerold door het enzym helicase. Ter hoogte van “origins of replication” (ORI-sequenties) wordt de dubbelstreng gedenatureerd en worden replicatievorken gemaakt. Voor beide enkelstrengen wordt een complementaire aangemaakt door het enzym DNA polymerase. Dit enzym kan slechts in 5’-3’ richting werken. Dus voor één streng zal dit op een continue manier gebeuren, voor de andere discontinu waarbij bij het vrijkomen van de enkelstrengen, fragmenten van 100-1000 nucleotiden (Okazaki-fragmenten) worden aangemaakt. Deze worden met elkaar verbonden door DNA ligasen. Het DNA polymerase kan enkelstrengig DNA omzetten in dubbelstrengig als het kan vertrekken vanaf een dubbelstrengig fragment. Het enzym primase kan hiervoor zorgen door op enkelstrengig DNA een kort RNA fragmentje (RNA primer) te plaatsen dat een basepaar aan 3’ uiteinde oplevert om het DNA polymerase te laten functioneren. Bij inbouw van DNA zal uiteindelijk de RNA primer door nucleases worden verwijderd en de fragmenten met elkaar worden verbonden door DNA ligases.
Aan de uiteinden van de chromosomen bevinden zich telomeren. Door het specifieke mechanisme dat nodig is om in de 5’-3’ DNA te repliceren zou aan de uiteinden steeds DNA verloren gaan. Vandaar dat aan de uiteinden specifieke herhaalde sequenties aanwezig zijn: de telomeersequenties. Het telomerase zal het uiteinde verlengen met een aantal copijen van de kort herhaalde sequenties zodat uiteindelijk de lengte van het chromosoom ongeveer behouden blijft.
