Algemene leerdoelen Genomica
• De principes van homologe recombinatie tijdens de meiose, en genetische diversiteit die
hierdoor ontstaat begrijpen;
Homologe recombinatie tijdens meiose zorgt voor genetische diversiteit door crossing-over
en de willekeurige verdeling van chromosomen, wat resulteert in een breed scala aan
genetische combinaties in nakomelingen.
• De wetten van Mendel (splitsingswet en onafhankelijkheidswet) kunnen beschrijven en
toepassen om eenvoudige overervingsvraagstukken te kunnen beantwoorden.
Eerste wet van Mendel, de ‘splitsingswet’ (law of segregation): stelt dat elk individu twee
allelen heeft voor elk kenmerk (een van elke ouder). Tijdens de vorming van gameten
(eicellen en zaadcellen) worden deze allelen willekeurig verdeeld, zodat elke gameet slechts
één allel voor elk kenmerk bevat.
Tweede wet van Mendel, de ‘onafhankelijkheidswet’ (law of independent assortment): stelt
dat de allelen voor verschillende kenmerken onafhankelijk van elkaar worden verdeeld
tijdens de vorming van gameten.
• Het belang en de positie van genetica ‘in de biologie’ kunnen duiden;
Genomica is essentieel voor het begrijpen van erfelijkheid, evolutie en ziektes.
• De relatie tussen genotype en fenotype beschrijven a.d.h.v. termen als mutatie, SNP, co-
en incomplete dominantie, pleiotropy, polyploiditeit, additiviteit, linkage (mapping),
incomplete penetrantie, X-inactivatie, transposons, redundancy, polygeniteit, non-
disjunction, aneuploidy en dergelijke;
• Mutatie: een verandering in de DNA-sequentie wat kan leiden tot veranderde of defecte
eiwitten, wat een zichtbaar effect op het fenotype kan hebben (bijv. sikkelcelanemie).
• Single Nucleotide Polymorphism (SNP): een variatie van één nucleotide in het DNA tussen
individuen. Kan subtiele veranderingen veroorzaken in eigenschappen of vatbaarheid
voor ziektes.
• Co-dominantie: beide allelen van een gen worden volledig tot expressie gebracht in het
fenotype. Leidt tot een fenotype dat kenmerken van beide allelen vertoont (bijv.
bloedgroep AB).
• Incomplete Dominantie: het fenotype van het heterozygote individu is een mengvorm
van beide ouderlijke fenotypes omdat beide allelen van het gen niet volledig dominant is
over de andere. Resulteert in een tussenvorm (bijv. roze bloemen van een kruising tussen
rode en witte bloemen).
• Pleiotropie: één gen beïnvloedt meerdere fenotypische eigenschappen, veranderingen in
één gen kunnen verschillende, soms onverwachte, fenotypische effecten hebben.
• Polyploïdie: een toestand waarin een organisme meer dan twee sets chromosomen
heeft. Kan leiden tot grotere cellen en zaden in planten, vaak resulterend in nieuwe
soorten.
• Additiviteit: het gecombineerde effect van meerdere genen draagt bij aan het fenotype.
Zoals aan complexe eigenschappen als lengte en huidkleur.
• Linkage (Mapping): genen die dicht bij elkaar op hetzelfde chromosoom liggen worden
samen overgeërfd.Beïnvloedt de overervingspatronen van bepaalde eigenschappen (bijv.
rode haren en sproeten).
, • Incomplete Penetrantie: niet alle individuen met een bepaald genotype vertonen het
verwachte fenotype. Zorgt voor variabiliteit in het fenotype ondanks hetzelfde genotype.
• X-inactivatie: één van de twee X-chromosomen in vrouwelijke zoogdieren wordt
willekeurig geïnactiveerd. Leidt tot mozaïcisme, waar sommige cellen het ene X-
chromosoom tot expressie brengen en andere het andere (bijv. calico katten).
• Transposons: mobiele genetische elementen die van de ene plaats in het genoom naar
de andere kunnen verplaatsen. Kunnen mutaties veroorzaken of genexpressie
beïnvloeden, wat resulteert in variabele fenotypen.
• Redundancy: meerdere genen kunnen dezelfde functie vervullen. Het verlies van één gen
kan worden gecompenseerd door een ander gen, waardoor fenotypische effecten
worden geminimaliseerd.
• Polygeniteit: een eigenschap wordt beïnvloed door meerdere genen. Zorgt voor een
continuüm van fenotypische variaties (bijv. huidskleur, lengte).
• Non-disjunction: een fout tijdens meiose waarbij chromosomen niet goed scheiden. Leidt
tot gameten met abnormale aantallen chromosomen (bijv. Downsyndroom).
• Aneuploidie: de aanwezigheid van een abnormaal aantal chromosomen. Kan leiden tot
ontwikkelingsstoornissen en ziektes.
• Begrippen als reaction norm, cryptische genetische variatie en linkage (dis)equilibrium
kunnen uitleggen;
o Een reaction norm is het patroon van fenotypische expressies van een bepaald
genotype over een reeks omgevingscondities. Het concept beschrijft hoe één
genotype verschillende fenotypen kan produceren afhankelijk van de
omgevingsinvloeden. Bijvoorbeeld, een plant kan variëren in grootte afhankelijk van
de hoeveelheid zonlicht die het ontvangt, zelfs als de genetische samenstelling
hetzelfde is.
o Cryptische genetische variatie verwijst naar genetische variatie die normaal
gesproken geen effect heeft op het fenotype, maar die onder bepaalde
omstandigheden tot uiting kan komen. Deze variatie blijft vaak verborgen onder
stabiele omstandigheden, maar kan fenotypische variatie veroorzaken als de
omgeving verandert of als mutaties of andere genetische veranderingen optreden.
o Het linkage equilibrium is een toestand waarin allelen op verschillende loci
onafhankelijk van elkaar worden overgeërfd, zoals voorspeld door de wet van
onafhankelijke assortering van Mendel. In een populatie in linkage equilibrium is de
combinatie van allelen op verschillende loci puur toevallig. Dit gebeurt meestal als
twee genen ver van elkaar liggen op een chromosoom of op verschillende
chromosomen.
o Het linkage disequilibrium is een toestand waarin bepaalde combinaties van allelen
op verschillende loci vaker (of minder vaak) voorkomen dan op basis van hun
individuele frequenties zou worden verwacht. Dit kan ontstaan door fysieke
nabijheid van genen op een chromosoom, waardoor ze meer kans hebben om samen
over te erven.
• De principes van veredeling en product verbetering kunnen uitleggen;
Veredeling is het proces van het selecteren en kruisen van planten of dieren om gewenste
eigenschappen te verbeteren en nieuwe rassen of variëteiten te ontwikkelen.
Productverbetering verwijst naar het optimaliseren van bestaande producten om hun
kwaliteit, opbrengst, en andere gewenste kenmerken te verhogen.
, • Kunnen uitleggen hoe (natuurlijke) genetische variatie gebruikt kan worden om de
genetische basis van een fenotype te identificeren;
Natuurlijke genetische variatie speelt een cruciale rol bij het identificeren van de genetische
basis van fenotypen. Dit proces begint met het verzamelen van een diverse populatie, die
een breed scala aan genotypen en fenotypen biedt om te bestuderen. Vervolgens worden de
fenotypische eigenschappen van deze individuen nauwkeurig gemeten en vastgelegd, een
proces dat bekend staat als phenotyping.
Genotyping, het bepalen van de genetische samenstelling van de individuen, volgt hierop. Dit
kan bijvoorbeeld gebeuren door sequencing of SNP-genotypering. Met deze gegevens
kunnen onderzoekers Quantitative Trait Loci (QTL) mapping uitvoeren. QTL mapping
identificeert chromosomale regio's die invloed hebben op kwantitatieve eigenschappen door
individuen met extreme fenotypen te kruisen, de nakomelingen te genotyperen en de
gegevens statistisch te analyseren.
Een andere methode is Genome-Wide Association Studies (GWAS), waarbij het gehele
genoom wordt gescreend om genetische varianten te vinden die geassocieerd zijn met
fenotypen. Dit gebeurt door een grote, diverse populatie te gebruiken en hun genotypen te
vergelijken met hun fenotypen. Beide methoden helpen om specifieke chromosomale regio's
en SNP's te identificeren die sterk geassocieerd zijn met fenotypische variatie.
Na het identificeren van potentiële genetische varianten, wordt functionele genomica
ingezet om de functie van deze genen en hun interacties te onderzoeken.
Comparative genomics, het vergelijken van genetische informatie van verschillende soorten
of populaties, helpt bij het identificeren van geconserveerde genen en genetische varianten
die belangrijke fenotypische eigenschappen reguleren. Daarnaast spelen pleiotropie en
epistasie een rol; pleiotropie verwijst naar één gen dat meerdere fenotypische
eigenschappen beïnvloedt, terwijl epistasie de interacties tussen genen beschrijft die samen
het fenotype beïnvloeden.
• Kunnen uitleggen hoe de volgende technieken gebruikt voor onderzoek naar de genetische
basis van fenotypes en voor gene-discovery werken: Forward & Reverse genetics, QTL en
GWAS, en benoemen wat de voordelen en beperkingen van QTL analyse en GWAS zijn.
o Forward genetics: begint met het fenotype en zoekt vervolgens naar de genen die dit
fenotype veroorzaken. Proces:
1. Mutagenese: introduceren van mutaties in een populatie (bijvoorbeeld met
chemische mutagenen of straling).
2. Screening: identificeren van individuen met het gewenste fenotype.
3. Mapping: lokaliseren van de mutatie in het genoom.
o Reverse genetics: begint met een bekend gen en onderzoekt wat voor fenotypen
optreden als dit gen wordt gemuteerd of uitgeschakeld. Proces:
1. Targeted mutagenese: gerichte mutatie of knock-out van een specifiek gen
(bijvoorbeeld met CRISPR-Cas9, RNAi).
2. Phenotyping: observeren van de fenotypische effecten van de mutatie.
3. Functionele analyse: bepalen van de rol van het gen in biologische
processen.
o Quantitative Trait Loci (QTL) mapping: een techniek om chromosomale regio's te
identificeren die bijdragen aan variatie in kwantitatieve eigenschappen. Proces:
1. Kruising: kruisen van individuen die verschillen in het fenotype van interesse.
2. Genotypering: genotyperen van de nakomelingen.
