Les 1: Inleiding moleculaire evolutie
- De genetische variatie bij levende organismen uitleggen
Door de genetische variatie binnen soorten zorgt voor een evolutie via natuurlijke selectie.
Organismen die beter zijn aangepast aan de omgeving zullen fitter zijn en hebben een selectie
voordeel. Genetische variatie houdt in dat er verschillen zijn (variatie) in het genetisch materiaal van
een populatie, een biologische soort of een heel ecosysteem. Genetische variatie leidt ertoe dat
ieder individu uniek is. De totale hoeveelheid verschillende allelen binnen een populatie van een
soort wordt de genenpoel genoemd.
- Het ontstaan van genetische variatie in populaties uitleggen.
De basis van evolutie, en dus van biodiversiteit, ligt in het DNA van organismen.
Veranderingen in het genoom door:
- Mutaties, recombinatie, deleties
- Verwerven van nieuwe genen door duplicatie
- Verwerven van nieuwe genen van andere species
- Re-organisatie van bestaande genen
Mutatiesnelheid
Accumulatie van mutaties varieert tussen type DNA, afhankelijk van proofreading mechanismen. De
snelheid waarmee variatie toeneemt wordt bepaald door de mutatiesnelheid.
- De verschillende methoden van classificatie
benoemen.
- Hiërarchische classificatiesysteem: soort en
geslacht, familie en orde en klasse/rijk.
- Op basis van onderlinge verwantschap (uiterlijk en
kenmerken)
- Systematiek, taxonomie
- Fylogenetische stamboom: verloop van het
evolutieproces in de tijd.
- Classificatie van organismen: hiërarchische ladder.
- Het proces van evolutie en Darwin’s evolutietheorie uitleggen
Fundamentele biologische theorie verklaart de manier waarop de huidige levensvormen zijn
ontstaan. Evolutie door middel van natuurlijke selectie (organismen die beter zijn aangepast).
Evolutie is in de levende natuur "een proces, dat resulteert in veranderingen in de erfelijke
kenmerken van een populatie tussen verschillende generaties".
- De in vloed van natuurlijke selectie op de evolutie uitleggen
Natuurlijke selectie wordt gezien als het mechanisme waarbij de populaties zich aanpassen aan
nieuwe omstandigheden (survival of the fittest). Organismen met een erfelijke eigenschap, die voor
een grotere overlevingskans zorgt, zullen meer nakomelingen krijgen. De allelen die bij zo’n
eigenschap horen zullen zich dan door de populatie verspreiden. Zo worden voordelige erfelijke
eigenschappen door de natuur geselecteerd, de mutatie creëert variaties. De evolutie binnen het
dierenrijk is meer het gevolg van mutaties dan van nieuwe genen. Er zijn weinig soortsspecifieke
genen.
,Voorbeeld: op de Galapagoseilanden komen 13 soorten Darwinvinken voor. Deze vinken lijken veel
op elkaar, maar hebben grote verschillen in de vorm van hun bek, afhankelijk van het type voedsel
dat ze eten.
- Het concept van “the tree of life” en het begrip “molecularclock” uitleggen
Tree of Life Oorsprong van het leven
- Bij de embryonale ontwikkeling is alle begin eender. Dit duidt op een gemeenschappelijke
voorouder
- Universele stamvorm van alle leven
- Vier miljard jaren leven op aarde
Molecularclock: vergelijking van de genetische verschillen tussen twee soorten vertelt ons hoelang
geleden er een gemeenschappelijke voorouder was. Genen muteren onafhankelijk van elkaar in twee
lijnen. De totale divergentie tussen A en A’ bedraagt elf mutaties.
- Het epidemiologisch effect van veranderingen in het genoom bij bacteriën benoemen
Door antibiotica druk ontstaan resistente bacteriën. Veranderingen in het genoom door:
- Mutaties, recombinatie, deleties
- Verwerven van nieuwe genen door duplicatie
- Verwerven van nieuwe genen van andere species
- Reorganisatie van bestaande genen
Uitwisselen van genetisch materiaal
- Geslachtelijk voortplanting of verticale genoverdracht
- Horizontale genoverdracht: tussen organismen die niet verwant zijn (bacteriën). Dit kan de
genetische variatie sterk verhogen
- De toepassingen van moleculaire technieken bij de bestudering van de verspreiding van infectie
ziekten benoemen
Genotypering :
- RAPD = Random Amplified Polymorphic DNA
- RFLP = Restriction Fragment Length Polymorphism
- PFGE = Pulse Field Gel Electrophoresis
- AFLP = Amplified Fragment Length Polymorphism
- MLVA = Multiple-Locus Variable number tandem repeats Analysis
- MLST = Multi-Locus Sequence Typing
- Genoomanalyse, sequencing
Reconstructie van stambomen: op zoek naar de stamboom die met de minste mutaties alle
individuen met elkaar verbindt.
,Les 2: Moleculaire fylogenie
- Het begrip fylogenie bij een phenetics of cladistics benadering uitleggen
Cladistics = studie van de loop van de evolutie. Er wordt bv: gekeken hoeveel takken er onder een
groep van een organisme zijn, volgorde van de takken en de verbindingen van de vertakkingen. Een
cladogram is een vertakte weergave van afstammelingen.
Phenetics = studie van een relatie tussen een groep van organismes. Dat kan op basis van
overeenstemmingen zijn, moleculaire gelijkenis, fenotypisch of anatomische gelijkenissen. Een
phenogram is een boom-achtig netwerk die deze relaties in kaart brengt.
Fylogenie: de evolutionaire ontwikkeling en ontstaansgeschiedenis van een soort of van een groep.
De ontstaansgeschiedenis wordt vaak weergegeven in fylogenetische bomen.
- Het belang van moleculaire markers binnen de fylogenie uitleggen
Eerst werden eiwitten of koolhydraten gebruikt, eerste eiwit gel-elektroforese in 1956.
- Reactiviteit met specifieke antistoffen
- Electroforetisch gedrag
- Enzymatische specificiteit (iso-enzymes)
Methoden die de overeenkomst in DNA, RNA of aminozuur weergeven worden gebruikt voor
moleculaire fylogenie en dus om fylogenetische bomen te maken.
Wat is nou een goeie marker? Bv: kleur van de kleding is een instabiele marker en weinig
onderscheid. Vingerafdrukken stabiele marker en uniek voor personen, te divers. Haar of oogkleur
relatief stabiele markers, onvoldoende onderscheid. Moleculaire marker bv bloedgroep stabiele
marker en goed onderscheid. Moleculaire fylogenie is het in kaart brengen m.b.v. moleculaire
markers.
In moleculaire microbiologie meestal verzameling monsters die incompleet is en waarvan
ontstaanstijd onbekend in. Clusteren op eigenschappen is meer de verwantschap bepalen dan het
bepalen van historische afstamming. Hoe doe je dat dan?
1. Je karakteriseert isolaten van een bepaald micro-organisme
2. Clustering op basis van deze karakterisering
3. Verwantschap geef je weer in dendrogram = boom-tekening
4. Doel is vaak de bron van infectie of transmissieroute bepalen
Phyle = stam.
Archeopterix = gemeenschappelijke voorouder.
Taxa/knopen = knopen (nodes) operationele taxonomische units of taxa.
Tak (branch): weergave genetische afstand, hoe korter de afstand hoe meer verweven met elkaar.
Clade: is een groep die bestaat uit een voorouder en zijn bekende nageslacht (bifurcatie boom). Te
beschouwen als een grote tak met alle
zijtakken.
Lineage: is een lijn van afstemming van een
soort of isolaat. Een lineage heeft een deel
unieke historie en een deel gedeelde historie.
Lingeages hebben gezamenlijke voorouders.
Kloon: is per definitie identiek aan de
voorouder. De term kloon is afgeleid van het
Griekse woord klon ook wel twijg of stek.
,Geschaalde takken: taklengte vertegenwoordigt het aantal
veranderingen.
Ongeschaalde takken: taklengte vertegenwoordigt tijd.
Unrooted tree: alle relatie tussen taxa, geen gezamenlijke
voorouder en evolutie onbekend.
Wortel (root) = gezamenlijke voorouder van alle taxa bekend.
Data voor fylogenetische en verwantschapsbomen
- bandprofielen bv RFLP, repeat samenstelling (binaire data)
- DNA en aminozuur sequenties (niet binaire data)
Verwantschapsbomen gebaseerd op bandprofielen: Alle
verwantschapsbomen geven relatie tussen taxa en gebaseerd op
de hoogste mate van similariteit.
Hoe bereken je de similariteit tussen bandprofielen?
Meestal wordt de similariteitstabel gebruikt voor de constructie van een boom.
Verwantschapsbomen worden gebaseerd op de similariteitstabel
• Maximum parsimony
• Maximum likelihood
• Bayesian phylogenetic inference
• Neighbor joining
• Eén van de meest gebruikte methoden is UPGMA Unweighted Pair Group Method with
Arithmetic Mean.
Deze methoden proberen allemaal een evolutie af te leiden, waarbij je met de minst mogelijke
veranderingen een andere soort kan krijgen.
, - De constructie en interpretatie van fylogenetische bomen uitleggen
Fylogenetische bomen dendrogrammen tekeningen van een boom.
Soorten zijn met elkaar verbonden met lijnen. Bomen worden vaak gebruikt om de evolutie weer te
geven. De tijd is niet altijd bekend, maar soms wel. Familiestamboom is een echte fylogenetische
boom. Geboortedatum is bekend (ontstaanstijd bekend). Het aantal familieleden is bekend
(verzameling is compleet). Het nut van het maken van de stamboom is om de identificatie van ziekte-
gerelateerde genen in een familie in kaart te brengen. In de microbiologie tonen bomen meestal
verwantschappen in een populatie van m.o. Er wordt onderscheidt gemaakt d.m.v. verschillende
kenmerken.
- de UPGMA methode en bootstrapping uitleggen
UPGMA methode unweighted pair group method with arithmetic mean.
Deze methoden proberen allemaal een evolutie af te leiden, waarbij je met de minste mogelijke
veranderingen een andere soort kan krijgen. Door groepen te vinden/zoeken. Wordt altijd gekeken
naar de hoogste waarde binnen een simulariteitstabel. Bv similariteits tussen A en B = 0,600. Bereken
de gemiddelde similirateit tussen A en B en de andere OTUs.
Vervolgens clustering 34 Bij het
maken van bomen op basis van
sequenties met ongelijke lengte
altijd een multiple alignment
maken en daarna clustering
uitvoeren.
- De betrouwbaarheid van een fylogenetisch boom bepalen
Bootstrapping Hoe betrouwbaar is mijn verwantschapsboom?
Les avantages d'acheter des résumés chez Stuvia:
Qualité garantie par les avis des clients
Les clients de Stuvia ont évalués plus de 700 000 résumés. C'est comme ça que vous savez que vous achetez les meilleurs documents.
L’achat facile et rapide
Vous pouvez payer rapidement avec iDeal, carte de crédit ou Stuvia-crédit pour les résumés. Il n'y a pas d'adhésion nécessaire.
Focus sur l’essentiel
Vos camarades écrivent eux-mêmes les notes d’étude, c’est pourquoi les documents sont toujours fiables et à jour. Cela garantit que vous arrivez rapidement au coeur du matériel.
Foire aux questions
Qu'est-ce que j'obtiens en achetant ce document ?
Vous obtenez un PDF, disponible immédiatement après votre achat. Le document acheté est accessible à tout moment, n'importe où et indéfiniment via votre profil.
Garantie de remboursement : comment ça marche ?
Notre garantie de satisfaction garantit que vous trouverez toujours un document d'étude qui vous convient. Vous remplissez un formulaire et notre équipe du service client s'occupe du reste.
Auprès de qui est-ce que j'achète ce résumé ?
Stuvia est une place de marché. Alors, vous n'achetez donc pas ce document chez nous, mais auprès du vendeur ekobeii. Stuvia facilite les paiements au vendeur.
Est-ce que j'aurai un abonnement?
Non, vous n'achetez ce résumé que pour €3,49. Vous n'êtes lié à rien après votre achat.
