Cel tot Molecuul Cheyenne Jansen
Th1 HC 2 - Genoomorganisatie 2/12/19
Nucleotiden zijn de bouwstenen van DNA. Het bestaat uit een suiker, een fosfaatgroep en
een base. Fosfaatgroepen zijn negatief geladen, dus DNA ook. De suikergroep
koolstofatomen zijn genummerd van 1-5, op de 1e zit de base en op de 5e zit de
fosfaatgroep. Een DNA streng loopt van 5’ naar 3’. Deze komen samen in een dubbele helix.
DNA bestaat uit twee polynucleotideketens: dubbelstrengs. Elke streng heeft een polariteit
of oriëntatie -> een 3’- en een 5’-uiteinde. Tussen G en C zitten 3 H-bruggen, tussen A en T
maar 2. Een DNAstreng met meer A/T verbindingen is dus makkelijker te splitsen.
Ketens zijn antiparallel in dsDNA. Ketens zijn dus complementair in sequentie. De
complementaire streng wordt gebruikt als mal om DNA te repliceren: er is semi-
conservatieve conservatie, want een van de strengen is oud, de andere wordt erop gebouwd
en is dus nieuw.
We hebben 3mld baseparen, ongv 22000 genen, 2 meter aan DNA in een kern, een diameter
van 2 nm en een gewicht van 3 pg. We hebben 23 paar chromosomen: 22 autosomen en 2
gonadosomen.
In een cel zit 1 kopie in de kern van een
sperma/eicel (haploïd). Er zitten 2 kopien in de
zygote, en dus 2 kopieën in een somatisch
celkern. De diameter van een typische kern is
6-8 micrometer. Genomisch DNA is verpakt in
eiwitten: chromatine. Deze bestaan uit
histonen. Heterochromatine is gecondenseerd, transcriptioneel inactief. Dit is heel compact
en kleurt dus sterk aan. Euchromatine is gedecondenseerd, transcriptioneel actief DNA en
wordt dus omgeschreven in RNA. Dit kleurt lichter aan in de celkern.
Bijne alle genen hebben een unieke DNA-sequentie (single copy genen), behalve ribosomale
RNAgenen (multi copy). 100’s rRNA genen per genoom. rRNAgenen liggen op de satellieten
van de 5 acrocentrische chromosomen.
Repetitieve sequenties zijn gegroepeerd en zitten in niet-coderende stukken DNA. We
hebben dus twee keer 3mld baseparen, die in de nucleus moeten passen. DNA is negatief
geladen door de aanwezigheid van fosfaatgroepen, de 8 histoneiwitten zijn positief
waardoor het DNA eromheen komt te liggen. Samen vormen ze nucleosomen. Het wordt
verder gecondenseerd mbv het vijfde histoneiwit om zo een chromatinefiber te vormen.
Deze fiber vormt lussen, die samen verder condenseren om zo interfase-chromosomen te
vormen. Mitotische chromosomen ondergaan een nog verdere vorm van
condensatie/verpakking.
Chromosomen hebben een centraal gelegen centromeer met twee lange armen, q-armen,
en twee korte armen, p-armen. Je hebt metacentrisch, submetacentrisch en acrosomische.
1
,Classificatie van chromosomen gaat op basis van lengte en positie van het centromeer (p/q-
arm). Dit is niet nauwkeurig genoeg om alle chromosome uniek te kunnen identificeren, dus
gebruiken we G-bandering voor karyotypering. Metafasepreparaten (net gerepliceerd)
worden gekleurd met Giemsa kleurin. Hieruit ontstaat een patroon van donker en lichter
gekleurde banden. Dit geeft een lage resolutiekaart van het genoom. In ideale vorm heet het
een ideogram. Genen kan je dus typeren door bijv gen 22q11.2
Een chromosoom bestaat uit twee zusterchromatiden, dus in metafase zijn er 2x2 kopieen
van ieder chromosoom.
DNA sequencedetectie wordt gedaan dmv fluorescentie in situ hybridizatie (FISH). Meta of
interfase cellen. Specifieke stukken DNA in de cel aankleuren met fluorescente probes.
HC 3 - meiose en mitose 2/12/19
Celdeling is nodig bij groei en herstel van cellen, en bij voortplanting. Er zijn twee soorten celdeling:
mitose, die dochtercellen produceert voor groei en herstel, en meiose, een tweedelig delingsproces
dat gameten produceert. Het lichaam bestaat uit 10^12 a 10^13 cellen.
In mitose zitten twee chromatiden aan elkaar vast mbv centromeren, deze worden zuster-
chromatiden genoemd. Het kinetochoor is het plekje bij het centromeer waar microtubuli aan
hechten bij de metafase. Microtubuli zijn de spoeldraden, die de zusterchromatiden bij deling uit
elkaar trekken. Het centrosoom bestaat uit centriolen, die weer bestaat uit microtubili.
Het doel van mitose is het maken van een exacte kopie van het genetische materiaal in een cel. De
langste fase is de interfase: deze bekleedt 90% van de celcyclus. Hierin zie je de kern duidelijk, is het
DNA gedespiraliseerd en wordt er voorbereid voor mitose door replicatie van chromosomen,
productie van eiwitten en organellen en verdubbeling van de centrosomen. Daarna komt G1
(groeifase 1), waar de celinhoud groeit. In de S-fase vindt DNA synthese plaats en worden
chromosomen gedupliceerd. In G2 groeit de cel en wordt mitose voorbereidt. Een cel kan ook in de
rustfase G0 zitten, als het een niet-delende cel is. In de profase condenseert chromotine en zie je
chromosomen duidelijk. Het kernmembraan verdwijnt, de centrosomen verplaatsen zich naar
tegenoverliggende polen en de spoeldraden beginnen zich te vormen. In de prometafase zijn
chromosomen volledig gecondenseerd, verbinden de spoeldraden zich met het kinotochor op het
centromeer, en gaan de chromosomen bewegen naar het equatoriale vlak.
In de metafase verplaatsen de centromeren zich naar het midden van de cel, het equatoriaal vlak.
Hier is er een checkpoint die nagaat of alle chromatiden vast zitten aan een spoeldraad.
Anafase chromatiden splitsen op het kinetochoor en bewegen anaar tenoverliggende polen via de
spoeldraden. De losse chromatiden worden nu weer als chromosomen beschouwd.
In de telofase ligen chromosomen op tegenoverliggende polen. De dochterkernen en nucleosi
worden gevormd. Als laatste vindt cytokinese plaats, waarin het cytoplasma en de organellen onder
de twee wordt verdeeld, en twee dochtercellen ontstaan.
Het doel van meiose is de productie van gameten door het halveren van het aanal chromosomen.
Hierdoor is genetische variatie. Een bevruchte eicel (zygote) bevat 46 chromosomen. Meiose bestaat
uit twee meiotische delingen (meiose 1 en 2) die verschillend an elkaar verlopen. Bij meiose 1 begin
je met een cel met 46 chromosomen. Eerst in de profase na de interfase gaan de chromosomen
condenseren, de nucleusmembraan verbreekt en er is crossing-over/homologe recombinatie. De
plek waar de chromatiden kruisen tijdens crossing-over noemen we het chiasmata.
2
,De homologen vormen samen een bivalent, gaan naast elkaar liggen om genetische informatie uit te
wisselen. Dit draagt bij aan genetische variatie. Het X en Y chromosoom hebben een klein gebied
bovenaan de chromosomen die wel homoloog zijn, de pseudoautosomale regio. Deze gebieden
zorgen ervoor dat de chromosomen naast elkaar komen te liggen in de metafase, en voor crossing
over in de profase van meiose 1. In metafase 1 verplaasen de chromosoomparen zich naar het
equatoriale vlak. De cellen zijn na meiose 1 nog steeds diploid, in meiose 2 worden de
zusterchromatiden uit elkaar getrokken tot losse chromosomen.
Spermatocyten vormen 4 zaadcellen, 1 oögonium vormt 1 eicel en 3 poollichaampjes.
Fouten in meiose kunnen leiden tot chromosoomafwijkingen. Er zijn numerieke
chromosoomafwijkingen en structurele chromosoomafwijkingen.
Je spreekt van een numerieke chromsoomafwijking als de hoeveelheid chromosomen afwijkend is,
dus bij een chromosoom te veel of te weinig. Deze ontstaan meestal in de meiose, door non-
disjunctie: het niet goed uiteengaan en verdelen van de chromosomen over de dochtercellen.
Dan zit er in één cel een chromosoom te veel en in één cel een chromosoom te weinig. Bij een
structurele chromosoomafwijking is de structuur van een chromosoom afwijkend, door bijvoorbeeld
mutaties of dislocaties.
Anafaselagging is als chromatiden achterblijven door afwijkingen van de spoeldraden, waardoor de
chromatiden niet meegaan in de anafase, niet in een dochtercel komen en verloren gaan.
Aneuploidie is de toevoeging of verlies van één of meerdere chromosomen. Bij een polyploïdie zijn er
meer dan twee complete sets chromosomen aanwezig. Dit kan bijv. als er twee zaadcellen bij een
eicel komen, of als de eicel of zaadcel diploid is.
Er zijn een aantal levensvatbare chromosoomafwijkingen: trisomie 12, 18 en 21, 47,XXY, 45,X.
Het X-chromosoom bevat heel veel belangrijke genen, terwijl het Y-chromosoom gen-arm is. Een
dubbele hoeveelheid genetisch materiaal van het X-chromosoom is letaal, dus is er in iedere cel één
X-chromosoom geïnactiveerd. In het epiblaststadium wordt het aantal X-chromosomen in een cel
geteld. Op één na worden de overige X-chromosomen geïnactiveerd door ze heterochromatisch te
maken. Je herkent de Barr-body in de cel als een sterk aangekleurde vlek aan de in het gebied van de
aankleuring van het X-chromosoom. De inactivatie is random, dus zowel paternale als maternale X-
chromosomen hebben evenveel kans om geïnactiveerd te worden. Het geïnactiveerde chromosoom
blijft intact maar heeft geen genexpressie. Bij vorming van oöcyten worden de chromosomen wel
weer allebei actief. Deze inactivatie wordt gereguleerd door het Xist gen. Niet alle genen worden
geïnactiveerd: het stukje wat pseudoautosomaal (PAR) en dus homoloog is aan het Y-chromosoom
wat nodig is voor juiste segregatie in de meiose wordt niet geinactiveerd (2.6MB op telomeer
uiteinde p-arm ). Bij chromosoomafwijkingen in de mitose tijdens de embryonale ontwikkeling is er
vaak mozaïcisme.
Structurele chromosoomafwijkingen kunnen gebalanceerd zijn, waarbij geen verlies van genetisch
materiaal is en dus ook geen verandering van het fenotype, of ongebalanceerd zijn (verlies/toename
van genetisch materiaal; verandering fenotype). Dit kan door schade door straling of chemische
stoffen, of fouten bij recombinatie (niet-homologe recombinatie
=translocatie).
Bij een translocatie worden stukken van niet-homologe chromosomen
uitgewisseld. In het geval van een reciproke translocatie zijn stukjes
van twee verschillende chromosomen van plek gewisseld. Bij een
Robertsoniaanse translocatie zijn de twee lange armen van
3
, acrocentrische chromosomen (chr. 13, 14, 15, 21, 22) op elkaar gaan zitten, waarbij rRNA verloren
gaat. Dit vormt echter geen probleem, omdat we nog
heel veel rRNA over hebben.
De Reciproke en Robertsoniaanse translocaties zijn
gebalanceerd, en dus fenotypisch normaal. Er zijn pas
consequenties bij het nageslacht. Bij Reciproke
translocaties ontstaat er in de meiose een complex,
waarbij de vier betrokken chromosomen elkaar
opzoeken. Dit heet een quadrivalente structuur. Omdat
dit afwijkt van de normale rangschikking bij meiose,
kunnen de chromosomen zich dus ook anders over de
dochtercellen verdelen. Je kan hierdoor een
gebalanceerde en ongebalanceerde overerving krijgen.
Bij een Robertsoniaanse translocatie kunnen trivalente (ipv quadrivalente) structuren ontstaan
waardoor er een onbalans kan ontstaan in de gameten. Zo kan er trisomie en monosomie ontstaan.
Gevolgen van een chromosoomafwijking kunnen zijn: weinig of geen fenotypisch effect, ernstige
afwijkingen, doodgeboorte, intrautreine vruchtdood, spontane abortus.
Bij een reciproke translocatie hebben twee chromosomen stukjes uitgewisseld. Dan zijn er delen van
twee verschillende chromosomen afgebroken. Het deel van het ene chromosoom is op het andere
chromosoom terecht gekomen en omgekeerd. Die delen zijn dus van plaats gewisseld.
Bij een Robertsoniaanse translocatie is één chromosoom vastgehecht aan een ander chromosoom.
Als door de translocatie de hoeveelheid materiaal op de chromosomen even groot is als normaal,
dan merk je er meestal niets van. Dit heet een gebalanceerde translocatie. Maar wanneer iemand
met zo’n translocatie een kind krijgt, kan dit gevolgen hebben. Het kind heeft dan kans op een te
grote of te kleine hoeveelheid materiaal op de chromosomen; dit noemen we
een ongebalanceerde translocatie. Dit kan gezondheidsproblemen geven of tot een miskraam leiden.
De kans hierop hangt af van de soort translocatie.
PDC 1 - DiGeorge deletie 2/12/19
Beschrijf wat 22qq11ds is, welke kenmerken leiden tot vroegtijdige herkenning, welke artsen
betrokken zijn bij signalering, diagnose en behandeling, ptpersepctief, ontstaanswijze.
PD1 - chromosomale syndromen 3/12/19
Leerdoel: illustratie enkele syndromen veroorzaakt door chromosoomafwijkingen
Trisomie 21: Incidentie: 1/800 tot 1/1000
- Overdadig nekvel - Aanlegstoornis darm
- Lage spierspannig - Klein gestalte (150cm)
- Vlak gelaat - Scheelzien (strabisme)
- Kleine oren - IQ tussen 25 en 75, meestal 50
- Epicantus (upslant ogen) - Alzheimer dementie, door extra kopie
- Grote ruimte tussen eerste en tweede van APP gen op 21e chromosoom, wat
teen en uitstekenden, grote teen amyolid maakt, stapeleiwit in
- Hartafwijkingen (45%) zoals ASD, VSD hersenen
4
