Thema 1 het humane genoom en chromosomen
Leerdoelen
- U kan de genetische diversiteit van de mens vanuit de chromosoombiologie verklaren.
- U kan biologische determinanten van chromosomale syndromen onderscheiden.
- U kunt diagnostische methoden selecteren en preventieve mogelijkheden benoemen met
betrekking tot chromosomale syndromen.
Deelleerdoelen
- In algemene termen de organisatie van het humane genoom specificeren.
- De wijze en het belang van chromatinevorming samenvatten.
- X-chromosoom-inactivering verklaren.
- De cel cyclus beschrijven.
- De mitose en de meiose samenvatten.
- De elementaire processen van recombinatie en segregatie begrijpen.
- Cytogenetische termen reproduceren en een eenvoudig karyotype interpreteren.
- De ontstaanswijze van numerieke en structurele chromosomale afwijkingen
reproduceren.
- De levensvatbare chromosomale syndromen met numerieke afwijkingen beschrijven.
- Principes van (moleculair) cytogenetische technieken samenvatten.
Hoorcollege 2 genoom organisatie
Structuur van DNA en nucleotiden
Fosfaat met een suikergroep + base = nucleotide
- Fosfaatgroep is sterk negatief geladen
- Suikergroep heeft C atomen die genummerd zijn
In DNA is de suikergroep deoxyribose
→ Op de 1 positie zit de base en op de 5 positie zit de fosfaatgroep
,DNA streng
• Bevat een 5 kant (met fosfaatgroep) en een 3 kant
(zonder fosfaatgroep, met een OH groep)
Dit zorgt voor polariteit
• Bevat een dubbele helix, strengen die anti-
parallel/tegenovergesteld aan elkaar zijn, 2
polynucleotide ketens
• Suiker fosfaat backbone is het midden
• Bevatten waterstofbruggen tussen N en H, O en H
(baseparing)
→ Tussen G en C 3 waterstofbruggen en tussen A en
T 2 waterstofbruggen
Bij semi-conservatieve replicatie dient 1 streng als template voor de nieuwe streng, er is dus
een voorbeeld voor de nieuwe streng
Feiten Humane Genoom, DNA
• Bevat 3 miljard basenparen
• Bevat 22000 eiwit coderende genen
• 1 meter dus 2 meter in een kern, 2 sets chromosomen
• 2 nanometer
• 3 picogram
• 46 chromosomen
Haploïd: 1 kopie in de kern van een sperma of eicel
Diploïd/zygote: overige lichaamscellen
Somatische celkern: 2 kopieën in een celkern (6-8 micrometer)
Chromatine: DNA dat sterk is opgerold door een set histonen te binden en non histon
chromosomale eiwitten.
Chromatine: genomisch DNA is verpakt in eiwitten (histonen met DNA)
→ Heterochromatine: gecondenseerd, transcriptioneel inactief (kan niet omgezet worden in
RNA)
→ Euchromatine: gedecondenseerd, transcriptioneel actief (kan wel veel transcriptie
plaatsvinden dus van DNA naar RNA)
Sequentie organisatie
Genen hebben een unieke DNA volgorde
• Ribosomale RNA genen zijn multicopy dus bevatten honderden rRNA genen per
genoom
• Deze rRNA genen liggen op de satellietcellen van de 5 acocentrische chromosomen
,→ Acocentrische chromosomen: 13, 14, 15, 21, 22
Repetitieve sequenties
• Gegroepeerd in repeterende stukken, bijv bij centromeren
• In niet-coderende stukken DNA (junk DNA)
Verpakking van DNA in een nucleus/chromatine
DNA
• Negatief geladen vanwege de aanwezigheid van fosfaatgroepen
Verpakkingseiwitten
• Rijk aan positief geladen aminozuren
Chromatide wordt gevormd uit een combi van DNA met verpakkingseiwitten
• DNA windt zich om een eiwitkern en vormt zo een complex van 8 (4x2) histon
eiwitten en vormt nucleosoom
→ Nucleosoom
• Vormt een beads on a string, wordt verder gecondenseerd en met een vijfde
histoneiwit om zo een chromatine fiber te vormen
→ Chromatine fiber
• Deze fiber vormt lussen en de lussen condenseren verder om interfase
chromosomen te vormen
→ Interfase chromosomen
• Mitotische chromosomen ondergaan een nog verdere vorm van
condensatie/verpakking
→ Metafase chromosomen zijn de meest gecondenseerde vorm van chromatine
• Niet histon chromosomale eiwitten vouwen het DNA in een serie lussen
Metafase: 2 zusterchromatiden
Interfase: 1 chromatide
Chromosomen nomenclatuur, plaatje PP
• Bevat een korte (p-arm) en een lange (q arm)
Classificatie chromosomen
• Lengte
• Positie centromeer, definieert kort en lange armen
Giemse kleuring
Werd ontwikkeld omdat de lengte en positie van het centromeer niet voldoende waren om
de chromosomen van elkaar te kunnen onderscheiden
, → Lichte en donkere banden, vormt een soort unieke barcode dus uniek voor elk
chromosoom
Lage resolutie kaart van het genoom, max 850 banden, 3 miljoen baseparen
Idiogram: is in ideale vorm
Chromosoom 7q31 cysteuze fibrose
Fluorescentie in situ hybridizatie (FISH), DNA sequence detectie dmv
• Meta- of interfase cellen
• Specifieke stukken DNA in de cel aankleuren met fluorescente probes
• Bevat een grote resolutie tov Giemse kleuring, 1 miljoen baseparen ipv 3
Comparative genome hybridization (CGH), array CGH, SNP array
• Bekend DNA kleuren en op een glaasje aanbrengen met een andere gekleurd DNA
van de patiënt die je wil onderzoeken
• Normaal, deletie en duplicatie hebben allemaal een andere kleur
• Resolutie van 20.000 baseparen
Nextgeneration sequencing: sterk in opkomst voor de toekomst
• Tot op 1 basepaar nauwkeurig naar het DNA te kijken
Hoorcollege 3 mitose en meiose
Mitose: celdeling die dochtercellen produceert voor groei en herstel
Meiose: delingsproces waarbij gameten worden geproduceerd en bestaat uit 2 delen
Waarom delen cellen?
• Voortplanting
• Groei
• Herstel en vernieuwing van cellen als gevolg van slijtage
Chromosoom
Centromeer: de plek waar 2 chromatiden bijeen worden gehouden (bestaat uit kinotochoor
en de spoeldraden)
Microtubuli/spoeldraden: binden aan kinotochoor om de zusterchromatiden uit elkaar te
trekken
Kinetochoor: structuur van eiwitten waar de microtubuli aan vast komen te zitten
Centrosomen/spoellichamen: polen van de cellen, bestaat uit 2 centriolen en hiernaar
worden de chromatiden getrokken, vanaf hier vormen de microtubuli zich
Leerdoelen
- U kan de genetische diversiteit van de mens vanuit de chromosoombiologie verklaren.
- U kan biologische determinanten van chromosomale syndromen onderscheiden.
- U kunt diagnostische methoden selecteren en preventieve mogelijkheden benoemen met
betrekking tot chromosomale syndromen.
Deelleerdoelen
- In algemene termen de organisatie van het humane genoom specificeren.
- De wijze en het belang van chromatinevorming samenvatten.
- X-chromosoom-inactivering verklaren.
- De cel cyclus beschrijven.
- De mitose en de meiose samenvatten.
- De elementaire processen van recombinatie en segregatie begrijpen.
- Cytogenetische termen reproduceren en een eenvoudig karyotype interpreteren.
- De ontstaanswijze van numerieke en structurele chromosomale afwijkingen
reproduceren.
- De levensvatbare chromosomale syndromen met numerieke afwijkingen beschrijven.
- Principes van (moleculair) cytogenetische technieken samenvatten.
Hoorcollege 2 genoom organisatie
Structuur van DNA en nucleotiden
Fosfaat met een suikergroep + base = nucleotide
- Fosfaatgroep is sterk negatief geladen
- Suikergroep heeft C atomen die genummerd zijn
In DNA is de suikergroep deoxyribose
→ Op de 1 positie zit de base en op de 5 positie zit de fosfaatgroep
,DNA streng
• Bevat een 5 kant (met fosfaatgroep) en een 3 kant
(zonder fosfaatgroep, met een OH groep)
Dit zorgt voor polariteit
• Bevat een dubbele helix, strengen die anti-
parallel/tegenovergesteld aan elkaar zijn, 2
polynucleotide ketens
• Suiker fosfaat backbone is het midden
• Bevatten waterstofbruggen tussen N en H, O en H
(baseparing)
→ Tussen G en C 3 waterstofbruggen en tussen A en
T 2 waterstofbruggen
Bij semi-conservatieve replicatie dient 1 streng als template voor de nieuwe streng, er is dus
een voorbeeld voor de nieuwe streng
Feiten Humane Genoom, DNA
• Bevat 3 miljard basenparen
• Bevat 22000 eiwit coderende genen
• 1 meter dus 2 meter in een kern, 2 sets chromosomen
• 2 nanometer
• 3 picogram
• 46 chromosomen
Haploïd: 1 kopie in de kern van een sperma of eicel
Diploïd/zygote: overige lichaamscellen
Somatische celkern: 2 kopieën in een celkern (6-8 micrometer)
Chromatine: DNA dat sterk is opgerold door een set histonen te binden en non histon
chromosomale eiwitten.
Chromatine: genomisch DNA is verpakt in eiwitten (histonen met DNA)
→ Heterochromatine: gecondenseerd, transcriptioneel inactief (kan niet omgezet worden in
RNA)
→ Euchromatine: gedecondenseerd, transcriptioneel actief (kan wel veel transcriptie
plaatsvinden dus van DNA naar RNA)
Sequentie organisatie
Genen hebben een unieke DNA volgorde
• Ribosomale RNA genen zijn multicopy dus bevatten honderden rRNA genen per
genoom
• Deze rRNA genen liggen op de satellietcellen van de 5 acocentrische chromosomen
,→ Acocentrische chromosomen: 13, 14, 15, 21, 22
Repetitieve sequenties
• Gegroepeerd in repeterende stukken, bijv bij centromeren
• In niet-coderende stukken DNA (junk DNA)
Verpakking van DNA in een nucleus/chromatine
DNA
• Negatief geladen vanwege de aanwezigheid van fosfaatgroepen
Verpakkingseiwitten
• Rijk aan positief geladen aminozuren
Chromatide wordt gevormd uit een combi van DNA met verpakkingseiwitten
• DNA windt zich om een eiwitkern en vormt zo een complex van 8 (4x2) histon
eiwitten en vormt nucleosoom
→ Nucleosoom
• Vormt een beads on a string, wordt verder gecondenseerd en met een vijfde
histoneiwit om zo een chromatine fiber te vormen
→ Chromatine fiber
• Deze fiber vormt lussen en de lussen condenseren verder om interfase
chromosomen te vormen
→ Interfase chromosomen
• Mitotische chromosomen ondergaan een nog verdere vorm van
condensatie/verpakking
→ Metafase chromosomen zijn de meest gecondenseerde vorm van chromatine
• Niet histon chromosomale eiwitten vouwen het DNA in een serie lussen
Metafase: 2 zusterchromatiden
Interfase: 1 chromatide
Chromosomen nomenclatuur, plaatje PP
• Bevat een korte (p-arm) en een lange (q arm)
Classificatie chromosomen
• Lengte
• Positie centromeer, definieert kort en lange armen
Giemse kleuring
Werd ontwikkeld omdat de lengte en positie van het centromeer niet voldoende waren om
de chromosomen van elkaar te kunnen onderscheiden
, → Lichte en donkere banden, vormt een soort unieke barcode dus uniek voor elk
chromosoom
Lage resolutie kaart van het genoom, max 850 banden, 3 miljoen baseparen
Idiogram: is in ideale vorm
Chromosoom 7q31 cysteuze fibrose
Fluorescentie in situ hybridizatie (FISH), DNA sequence detectie dmv
• Meta- of interfase cellen
• Specifieke stukken DNA in de cel aankleuren met fluorescente probes
• Bevat een grote resolutie tov Giemse kleuring, 1 miljoen baseparen ipv 3
Comparative genome hybridization (CGH), array CGH, SNP array
• Bekend DNA kleuren en op een glaasje aanbrengen met een andere gekleurd DNA
van de patiënt die je wil onderzoeken
• Normaal, deletie en duplicatie hebben allemaal een andere kleur
• Resolutie van 20.000 baseparen
Nextgeneration sequencing: sterk in opkomst voor de toekomst
• Tot op 1 basepaar nauwkeurig naar het DNA te kijken
Hoorcollege 3 mitose en meiose
Mitose: celdeling die dochtercellen produceert voor groei en herstel
Meiose: delingsproces waarbij gameten worden geproduceerd en bestaat uit 2 delen
Waarom delen cellen?
• Voortplanting
• Groei
• Herstel en vernieuwing van cellen als gevolg van slijtage
Chromosoom
Centromeer: de plek waar 2 chromatiden bijeen worden gehouden (bestaat uit kinotochoor
en de spoeldraden)
Microtubuli/spoeldraden: binden aan kinotochoor om de zusterchromatiden uit elkaar te
trekken
Kinetochoor: structuur van eiwitten waar de microtubuli aan vast komen te zitten
Centrosomen/spoellichamen: polen van de cellen, bestaat uit 2 centriolen en hiernaar
worden de chromatiden getrokken, vanaf hier vormen de microtubuli zich
