Biologische psychologie
HOORCOLLEGE 1: EVOLUTIE EN GENEN
ALGEMEEN
Psychobiologie verklaart gedrag door biologische mechanismen en het wordt ook wel neuroscience
genoemd. Biologie en omgeving besturen allebei het gedrag en deze beïnvloeden elkaar ook weer en zo
krijg je een cyclus. Men wilt ook graag de psychopathologie verklaren door te kijken naar wat er in de black
box gebeurd en een verklaring hiervoor is het reductionisme: Observeerbaar gedrag -> zenuwstelsel en
organen -> brein -> neuronen -> neuron -> nucleus -> DNA. Complexe gebeurtenissen, zoals bijvoorbeeld
gedrag, wordt gereduceerd naar de allerkleinste basiscomponent. Een andere mogelijke verklaring hiervoor
is het holisme, dat alles in het geheel bekijkt en zegt dat alle processen samenwerken.
ASPECTEN VAN PSYCHOBIOLOGIE
Fysiologische psychologie: neurale mechanismen voor specifieke gedragingen.
Psychofysiologie: link tussen fysiologische activiteit van het brein en psychologische processen.
Psychofarmacologie/neuropsychologie: gevolgen van hersenschade.
Cognitieve neuroscience: cognitieve psychologie en biologische psychologie.
Affectieve neuroscience: verwerking van emotionele informatie.
Vergelijkende psychologie: vergelijking tussen mens en dier.
De 3 R’s die men gebruikt om te kijken of (dieren)proeven ethisch zijn: reducing, refining en replacing.
GESCHIEDENIS
4000 v Chr -> ontdekking van psychofarmacologie, de link tussen farmaca en gedrag en hersenen en het
ontstaan van neuroscience. De Grieken ontwikkelden dit verder door de zenuwen te ontdekken en andere
ideeën te ontwikkelen en de Romeinen focusten zich meer op de anatomie en de vochten van de mens.
Belangrijke personen later in de tijd:
- Descartes: ideeën over dualisme en mechanisme
- Galvani: structuur van neuronen
- Gall: omschrijving delen van brein en toepassing op ziektes.
- Gregor Mendel: onderzocht verschillen in conspecifics (leden van dezelfde soort). Hij
bekeek dichotome kenmerken, die kunnen voorkomen in verschillende vormen. Zo
vond hij dominante en recessieve kenmerken. Een autonoom dominante eigenschap is
een eigenschap dat maar 1 gen nodig heeft om te bestaan bij een persoon, zoals de
ziekte van Huntington, waardoor als een van de ouders de ziekte heeft, er 50% kans
bestaat dat het kind de ziekte krijgt. Een recessieve aandoening is fenylketonurie.
Om dit te kunnen uiten, moet een kind al twee allelen ontvangen met de ziekte.
Daarnaast heb je nog X-recessieve aandoeningen, welke via het X-chromosoom worden
overgeërfd, waardoor zonen meer kans hebben om de ziekte te krijgen dan dochters.
De ziekte van Huntington ontstaat door een mutatie op het HTT gen, dat codeert voor het
eiwit huntingtine. Deze mutatie zorgt voor enorm lange proteïnes dat wordt opgedeeld in
kleine deeltjes die cellen kapot maken -> genetisch erfelijk.
Alle moderne taxonomische groepen stammen af van hun gedeelde voorouder. De afstammelingen van de
moderne mens zijn de homo sapiens, een soort.
- De Y-chromosomale Adam: de meest recente gedeelde voorouder waarvan iedereen die
momenteel leeft deels afstamt.
- De mitochondriale Eve: de meest recente vrouw waarvan iedereen die momenteel leeft deels
afstamt.
De homo sapiens migratie komt vanuit Afrika (out-of Africa hypothese): Zuid-Afrika is het beginpunt van
onze voorouders. Genetische variatie maakt de mens anders. Alle mensen zijn voor 99.9% genetische
identiek (Human Genome Project) De 0.1% is verantwoordelijk voor alle verschillen tussen mensen. In
totaal heeft de mens:
- 20.000 genen (de instructie voor het maken van proteïne)
- 3 miljard nucleotides van letters die ons DNA maken (A-T-C-G)
- <2% van ons DNA zijn functionele genen die proteïne coderen.
,Elke cel bevat ongeveer 5cm DNA. Een mens heeft ongeveer 10 triljoen cellen. Als het DNA in je lichaam
uitgestrekt zou worden, zou het 4 keer naar de zon en teruggaan. Alle mensen behoren tot dezelfde soort:
de homo sapiens. De homo sapiens stammen af van Afrikaanse voorouders ongeveer 200.000 jaar
geleden. Mensen lijken dus heel veel op elkaar maar kleine verschillen in de letters van het DNA zorgen
voor alle verschillen tussen mensen.
Charles Darwin beweert dat de mens is ontstaan uit evolutie door natuurlijke selectie. Kenmerken van
mensen worden gebaseerd op de volgende punten:
- Variatie
- Erfelijkheid
- Strijd om te bestaan
- Overlevings- en reproductiecijfers.
Het idee dat heerste in de tijd van Darwin was het Pro-creationisme. Dit is het idee van de schepping, de
religieuze opvattingen en overtuigingen. De theorie van Darwin zelf was evolutie. Het idee dat soorten
veranderen en evolueren over de tijd. Het is nu een soort feit in de wetenschap en dit werd beschreven in
‘The origin of species’ (1859).
De theorie van Darwin gaf weer dat alle organismen aan elkaar zijn gerelateerd en dezelfde voorouder
hebben en hoe de moderne organismen succesvolle adopties zijn van de vorige generaties. Deze
veranderingen vinden plaats in een proces wat natuurlijke selectie wordt genoemd. De overdracht van
genetisch materiaal is de betekenis van het leven.
- Reproductie: zo worden kenmerken doorgegeven aan de volgende generaties.
- Survival of the fittest: organismen/kenmerken die goed bij hun omgeving passen, hebben meer
kans op overleving dan organismen die dit niet hebben.
Vormen van selectie van eigenschappen
- Natuurlijke selectie: er is geen specifiek plan, de omgeving is de invloed en de evolutie is een
realtief langzaam proces dat natuurlijk plaatsvindt.
- Selectief fokken/breeding: een specifiek proces dat nakomelingen produceert met bepaalde
kenmerken die ook bij de ouderlijke generatie aanwezig waren: gaat relatief snel
- Genetische modificatie: genen worden toegevoegd of verwijderd van het organisme.
Darwin gaf veel evidentie om zijn theorie van evolutie via natuurlijke selectie te ondersteunen en deze
kwam voort uit de volgende algemene kenmerken.
- Biogeografie: dit stelt de vraag waarom sommige organismen inheems zijn voor bepaalde
omgevingen en anderen niet (Zoals bijvoorbeeld temperatuur). Organismen zijn de beste fit voor
hun unieke omgeving en deze kunnen ook veranderen door selectief fokken.
- Fossiele archieven: door fossielen kunnen we het verloop van de evolutie zien; vroegere
steenlagen bedolven onder meer recente lagen en in de ouderlage lagen zien we afdrukken van
dieren uit een bepaalde tijdsperiode: evolutie van soorten.
- Structurele gelijkheid: tussen verschillende soorten zijn vergelijkbare overeenkomsten, zo hebben
armen, poten, flippers en vleugels allemaal dezelfde skelet structuur maar verschillende functies.
Conclusie is een gemeenschappelijke voorouder waaruit door omgevingsdruk verschillende soorten
evolueren.
- Embryologie: er zit een vergelijkbaar stadia in de baarmoeder tussen veel soorten.
- Moleculaire biologie: de elementen van genen geven ook evidentie voor de evolutie theorie.
GEDRAGSGENETICA
In gedragsgenetica zijn er twee subtypen van erfelijke kenmerken of trekken:
- Kwalitatieve trekken: worden beïnvloed door een enkel gen en volgen een simpel patroon van
overerving. De fenotypen zijn kwalitatief verschillend en de trek wordt niet beïnvloed door
omgevingsfactoren.
- Kwantitatieve trekken: worden beïnvloed door verschillende genen en deze volgen geen simpele
patronen van overerving, maar wordt het fenotype geuit langs een continuüm. ADHD is een
voorbeeld waarbij individuen verschillende maten van ernst van de symptomen vertonen langs een
continuüm. De fenotypische expressie wordt wel beïnvloed door omgevingsfactoren. De term
quantitative trait loci (QTL) beschrijft hoe meerdere genen op verschillende locaties van het
, chromosoom bijdragen en door linkage analyse kan met deze QTL’s onderzoeken door naar
gemeenschappelijke gebeurtenissen te kijken bij individuen met deze stoornis.
Mutaties in een gen die passen bij een bepaalde stoornis, komen niet altijd perse tot uiting of maar deels
tot uiting. Dit wordt penetrantie genoemd; een lage penetratie betekent dat een allel niet altijd leidt tot een
stoornis.
Mosaicisme: niet alle cellen in het lichaam zijn genetisch identiek en dit kan komen door atypische
celdelingen tijdens de vroege ontwikkeling, zoals bij het syndroom van Turner. Omgevingsfactoren, zeker
in de baarmoeder, kunnen zorgen voor stoornissen die hetzelfde zijn als die van de genetische origine en
dit noemen we phenocopies.
Mendelian genetics en overerving = de locaties van een gen is een locus. Dit laat zien
wat het genotype is: homozygoot (PP, dominant; pp, recessief), of heterozygoot (Pp). Het
genotype is de genetische opmaak en het fenotype is hoe het tot uiting komt, ook afhankelijk
van de omgeving.
- Erfelijkheid: de genetische informatie die voor kenmerken wordt overgegeven.
- Gen: erfelijke factor verantwoordelijk voor een speciaal kenmerk.
- Allel: specifieke vorm van een gen, en verschillend van andere allelen voor andere
basen, op dezelfde locus als deze andere allelen van het gen.
- Punnet square: helpt om te zien welke genen worden overgebracht. Helpt je te bepalen
welke genen het kind van twee ouders heeft.
BEGRIPPEN
Belangrijke begrippen van DNA in de cel:
- Genome: het geheel aan genetische informatie van een organisme
- Chromsoom: een lange strengel van DNA in de nucleus
- Centromere: wordt gebruikt om de chromosomen te delen tijdens mitose en meiose
(celdifferentiatie)
- Telomeren: het einde van een chromosoom die een bepaalde DNA reeks bevat die helpt bij het
proces van mitose.
- Histones: proteïne die gebruikt worden om het DNA te vouwen zodat deze niet in de knoop raken.
- Haploid: n = 23. Een cel die van alle chromosomen slechts een exemplaar heeft
- Diploid: 2n = 46. Die van elk chromosoom twee exemplaren in zijn cellen heeft (een van de vader
en een van de moeder).
Uit diploïde lichaamscellen kunnen haploïde geslachtscellen worden gemaakt via meiose.
Menselijke karyotype is de georganiseerde set aan chromosomen die iemand bezit. De mens bevat 46
chromosomen waarvan 22 identieke paren van de moeder en de vader. Een 1x seks chromosoom bestaat
bij vrouwen uit XX en bij mannen XY. Een moeder heeft een homozygote karaktertrek en een vader een
heterozygote karaktertrek. Wanneer het getroffen allel wordt geërfd door de volgende generatie, dan wordt
deze eigenschap dominant en zal het verder doorgegeven worden. Een witte allel is een recessieve
karaktereigenschap voor een bepaalde conditie.
Meiose: 23 paar chromosomen die worden verdeeld in haploïde aantal in de gameten (van 46->23).
Mitose: delen van cellen, dit gebeurt overal in het lichaam.
Crossing over: chromosomen verdubbelen op een manier dat chromatiden elkaar overkruisen en soms
wisselen de 2 delen van plaats. Hierdoor is er een verschillende genetische informatie op de chromatiden
en dit zorgt voor de genetische diversiteit van soorten.
FUNCTIES VAN DNA
- Replicatie: aan de hand van mitose verdubbelt het DNA zich voordat er een andere cel wordt
gemaakt.
- Eiwitsynthese: de nucleotidebasen in het DNA zijn een code voor het opbouwen van eiwitten uit
aminozuren. Een reeks van 3 nucleotiden noemen we een codon. Hieruit kan een aminozuur
gecodeerd worden. Het lezen van een DNA code noemen we transcriptie, waarbij een streng DNA
wordt omgezet in mRNA. Deze brengt de code van de nucleus naar het cytoplasma van de cel,
waar aan de hand van translatie bij de ribosomen het mRNA vertaald wordt naar een eiwit. De
aminozuren worden aan elkaar gemaakt in de ribosomen door tRNA.
, Polymorfisme: verschillen in DNA reeksen die aanwezig zijn met een frequentie groter dan 1% van de
populatie en deze hebben een zwak tot geen effect. Als de polymorfismen langer zijn en langere strengen
DNA hebben, dan noemen we ze single nucleotide polymorfisme (SNP’s) welke ons helpt zoeken in het
menselijke genoom naar afwijkende fenotypen.
FENOTYPE EN GENOTYPE
Fenotypische veranderingen: anders dan de DNA sequentie als respons op de omgeving kunnen
betrekking hebben op; stress, eten, roken, straling. Bijvoorbeeld bepaalde cellen ‘uitzetten’ onder bepaalde
omstandigheden.
Genotype is de genetische make-up van een organisme, bijvoorbeeld gevoeligheid voor depressie of de
kans op het ontwikkelen van diabetes. Fenotype is een geobserveerde karaktereigenschap, zoals het
hebben van zwarte haren of blauwe ogen.
Mutaties worden ook wel crossovers genoemd/translocatie van chromosomen genoemd. Een
verandering een enkel en dat zeldzaam, random en vaak onafhankelijk van de behoeften van het individu
is. Deze kan direct leiden tot een stoornis en volgt vaak een mendeliaans patroon van erfelijkheid. Dit
proces gebeurt alleen tijdens de meiose! Het gaat daarbij om een uitwisseling van allelen waardoor het
kind een nieuwe combinatie van genen krijgt. DNA staat voor Deoxyribonucleic Acid. En bestaat uit
verschillende basisparen:
- Nucleiotide A tegenover T (A-T)
- Nucleioitide C tegenover G (C-G)
o A = Adenine
o T = Thymine
o C = Cytosine
o G = Guanine
Tanden repeat: een herhaalde verdubbeling van een DNA streng, die bestaat uit korte, herhaalde
basenbaar reeksen die gecombineerd kunnen worden. Bijvoorbeeld: CGACGACGA..
- Lengte (en exacte sequentie) van tandem herhaling kan variëren tussen personen
- Kan de transcriptie van bepaalde genen beïnvloeden. Als bijvoorbeeld: een korte tandem herhaling
sectie met betrekking tot minder transcriptie van een bepaald gen.
Inversies: als segmenten van het chromosoom 180 graden worden gedraaid.
Translocaties: als twee segmenten verwisselen van plek.
Waar vindt het proces dan plaats?
Nucleus transcriptie (overdracht) plaats. Een stuk DNA, een gen, wordt gekopieërd (transcriptie) naar
een boodschapper RNA/mRNA. In het cytoplasma vindt de translatie (vertaling) plaats.
Cytoplasma translatie: De mRNA van het gen wordt dan vertaald in een proteïne bij de ribosomen, ook
wel de proteïne fabriek genoemd. Vervolgens wordt de mRNA gevormd tot een ketting van aminozuren,
ook wel een polypeptide ketting genoemd. Wanneer deze ketting compleet is, wordt dit een proteïne
genoemd.
DNA bestaat uit genen en genen zijn lange strengen nucleotiden dat coderen voor RNAmoleculen. 3
nucleotiden = 1 codon en daar komt 1 aminozuur uit. RNA wordt dus gebruikt voor het maken van proteïne.
- Transcriptie: in de nucleus. DNA wordt gebruikt om RNA te maken. RNA heeft een U ipv T en is
korter dan DNA. Ook kan RNA de celkern verlaten en DNA niet. Aan de hand van RNApolymerase
kopieert het DNa naar mRNA. Introns (stuk gen wat niet wordt gebruikt om de eiwit te coderen) blijft
in de kern en extrons (coderend gedeelte van een gen) verlaat de kern.
- Transcriptie: in de cytoplasma. mRNA verbindt met ribosomen en elk mRNA codon voegt samen
met transfer-RNA. Elk tRNA heeft aminozuur en anticodon aan de einde. Geschikte codon
combinaties zijn: A-T of A-U, C-G. De combinaties komen samen in de ribosomen en bepalen de
volgorde van aminozuren in de teelt. Elk nieuw aminozuur combineert met de vorige en begint met
het vormen van een ketting. Wanneer het mRNA klaar is, is de primaire proteïne
gevormd/compleet. Dit proces wordt dan opnieuw uitgevoerd.
Post-translational protein processing: grote proteïnen kunnen verdeeld worden in kleine proteïnen,
waardoor er meerdere proteïnen gecreëerd kan worden vanuit 1 gen.
