Kruisings schema's
Kruisingsschema's (erfelijkheidsleer)
Het is belangrijk dat het erfelijke materiaal overerft naar het nageslacht.
DNA - chromosomen - allelen
Een eigenschap wordt door het DNA gecodeerd. Zo’n code voor een eigenschap noemen we een gen. Er bestaan (meestal) twee varianten van een gen (van beide ouders één). Zo’n variant wordt een allel genoemd.
DNA is de genetische code van een cel. Niet al het DNA in een organisme komt tot expressie. Alleen coderend DNA wordt vertaald in de bijbehorende eiwitten. Niet-coderend DNA komt niet tot uiting. Verder hangt het van het celtype af welke genen van het coderende DNA tot expressie komen. De cellen van je tenen hebben andere eiwitten nodig dan de cellen van je oog. In de cellen van je tenen en je oog zit wel hetzelfde DNA, maar andere genen komen tot expressie. De volledige set aan genen van een organisme, inclusief het niet-coderend DNA, wordt het genoom genoemd. De verzameling van allelen wordt het genotype genoemd. Het genotype vormt samen met de milieuomstandigheden het fenotype. Zo kan iemand genen (het genotype) hebben voor donker haar, maar als de kapper dit haar blondeert, is het fenotype blond.
fenotype = genotype + milieuomstandigheden
Het DNA is bij de meeste organismen opgedeeld in verschillende chromosomen. De mens heeft per cel 46 chromosomen. Bij organismen met geslachtelijke voortplanting, wordt het DNA samengesteld door zowel de vader als de moeder. Zo bevat een menselijke cel 23 chromosomenparen. Elk paar bestaat dus uit een chromosoom van de moeder en een chromosoom van de vader.
In de geslachtscellen (zaadcellen/eicellen/gameten/sporen) zit de helft van het DNA van één van de ouders. Bij versmelting van beide geslachtscellen, ontstaan nieuwe combinaties. Dit noemen we recombinaties.
In de erfelijkheidsleer wordt een gen aangeduid met een letter. De beide allelen worden aangeduid met de hoofdletter of met een kleine letter. (AA of Aa of aa).
Voor meer uitleg over DNA; zie biojuf.nl/dna-structuur/ en het filmpje over de DNA structuur.
Voor meer uitleg over chromosomen en allelen; zie het filmpje over chromosomen
Autosomen en geslachtschromosomen
De mens heeft 46 chromosomen. Van elk type chromosoom zijn er twee in elke kern te vinden; de zogenaamde chromosomenparen. Elk chromosomenpaar is samengesteld uit een chromosoom dat afkomstig is van de moeder en van de vader. Bij elk organisme dat aan geslachtelijke voortplanting doet, is dit zo. Het aantal chromosomen verschilt per organisme. Zo heeft een chimpansee 48 chromosomen (24 paar), een hond heeft 78 chromosomen (39 paar) en een tomaat heeft 24 chromosomen (12 paar).
Eén chromosomenpaar bepaalt het geslacht (man/vrouw). Deze twee chromosomen worden de geslachtschromosomen genoemd. Bij een vrouw zijn de twee chromosomen van dit chromosomenpaar gelijk. We noemen de beide geslachtschromosomen van een vrouw X-chromosomen. Een vrouw heeft in elke kern dus twee keer een X- chromosoom. Een man heeft één X-chromosoom. Daarnaast heeft een man een Y-chromosoom. Het Y-chromosoom is veel kleiner dan het X-chromosoom. Op het Y-chromosoom liggen maar een paar genen.
Van de 46 chromosomen bij de mens, zijn twee chromosomen de geslachtschromosomen. Alle andere chromosomen (44 in totaal) worden de autosomen genoemd.
Karyotype
Een karyotype is een zeer korte formule waarin het aantal chromosomen, het geslacht (man/vrouw) en de eventuele afwijking wordt aangegeven. Een normaal karyotype van een vrouw ziet er dan als volgt uit: 46, XX. Een man heeft het volgende karyotype: 46, XY. Een karyotype van bijvoorbeeld man met syndroom van Down noteren we als volgt: 47, XY, +21.
Stambomen
In de erfelijkheidsleer wordt vaak gebruik gemaakt van stambomen. Een stamboom geeft in één oogopslag een overzicht van de overerving weer.
Met een vierkantje wordt een man aangeduid, met een rondje een vrouw.
Monohybride kruisingen (autosomale overerving)
Een monohybride kruising kijkt naar de overerving van één eigenschap. Deze eigenschappen worden bepaald door de genen. Wanneer deze genen op de autosomen liggen (= alle chromosomen behalve de geslachtschromosomen), noemen we dit een autosomale overerving.
Door middel van kruisingsschema’s kan de overervingskans berekend worden. In het filmpje wordt dat uitgelegd.
Dominant en recessief
Een gen heeft twee allelen. Het dominante allel komt tot uiting in het fenotype. Dit wordt aangeduid met een hoofdletter. Het recessieve allel wordt aangeduid met een kleine letter.
Twee dominante allelen voor een bepaalde eigenschap = homozygoot dominant (AA).
Twee verschillende allel voor een bepaalde eigenschap = heterozygoot (Aa).
Twee recessieve allelen voor een bepaalde eigenschap = homozygoot recessief (aa).
De ouders worden aangegeven met P. De nakomelingen met F1 en de nakomelingen van de F1 met F2 enz.
Tips:
- dominant fenotype heeft AA of Aa. Recessief fenotype heeft aa;
- goed lezen, in de tekst staat soms wat dominant/recessief is;
- ouders en (veel) nakomelingen, elke generatie allemaal hetzelfde fenotype, dan allemaal AA of allemaal aa;
- twee gelijken krijgen ander kind, ouders hebben Aa, kind aa.
Rekenen met kansen
Je kunt met behulp van kruisingsschema’s bepalen wat de kans op het doorgeven van een bepaald allel is. Je kunt dit ook berekenen door te werken met kansberekeningen. Deze methode is vooral handig bij complexe stambomen.
Kijk bijvoorbeeld naar onderstaande stamboom (nummer 1). Deze stamboom geeft de overerving weer van de vachtkleur bij cavia’s. In dit voorbeeld zijn er witte en zwarte cavia’s. Het zwarte allel komt in deze caviapopulatie 1/3000 x voor. Je wil graag weten hoe groot de kans is dat de dochter met de vraagtekens zwart is.
Twee gelijken krijgen een ander kind. Wit is dominant, zwart is recessief. Zie afbeelding nummer 2.
De kans dat de vader van de dochter met de vraagtekens het allel ‘a’ heeft = 1/3000. Hij is nieuw in deze familie. De kans dat de moeder dit allel heeft is veel groter; kleine ‘a’ zit immers in haar familie. Moeder is wit, dus zij heeft het genotype: AA of Aa. Zij is niet zwart, dus heeft zij geen aa. De kans dat moeder Aa heeft is 2/3 (zie kruisingsschema hieronder). Alleen dan kan zij ‘a’ doorgeven aan haar kind.
Om te berekenen hoe groot de kans is dat de dochter zowel van vader als van moeder een kleine ‘a’ heeft gekregen, moet je alle kansen met elkaar VERMENIGVULDIGEN. Om zwart te zijn moet de dochter ‘aa’ hebben en dat kan alleen maar gebeuren als alle kansen de juist kant opvallen… Dus de berekening wordt:
In deze opgave is bekend dat de cavia met de vraagtekens een meisje is. Stel dat dat niet bekend was. Dan is de kans op een KIND met zwarte vacht nog steeds 1/18000. Maar de kans dat het ook nog een dochter is, een 1/2 kleiner. Dus 1/36000.
Goed lezen dus.
Als de vraag was: hoe groot is de kans dat de dochter (met de vraagtekens) DRAGER van het recessieve allel is (dus ‘a’), dan wordt de berekening anders. Zij heeft immers maar één kleine ‘a’ nodig om drager te zijn. Dan moet je kansen bij elkaar optellen. Dus OF vader levert een ‘a’, OF moeder levert deze ‘a’. De kans dat vader deze levert = 1/2 X 1/3000 en de kans dat moeder deze kleine ‘a’ levert = 1/2 X 2/3. Deze beide kansen kun je nu OPTELLEN. Zie afbeelding hieronder.
X- chromosomale overerving
Wanneer een gen voor een eigenschap op het X chromosoom ligt, erft deze eigenschap X chromosomaal over (X-chromosomale overerving). Aangezien een man maar één X-chromosoom heeft en er op zijn Y-chromosoom (zo goed als) geen genen liggen, heeft een man bij een X chromosomale eigenschap maar één allel. Een vrouw heeft wel twee X chromosomen en dus ook twee allelen voor deze eigenschap.
Tips:
- een man geeft altijd zijn X chromosoom aan zijn dochter;
- een zoon krijgt altijd zijn X chromosoom van zijn moeder;
- om uit te zoeken of een eigenschap autosomaal of X chromosomaal overerft; gewoon één van twee invullen en kijken hoe dit uitpakt. Dus “stel dat de eigenschap x chromosomaal is”;
- als je ziet dat twee gelijke ouders (bijvoorbeeld twee gezonde ouders) een ‘andere’ dochter krijgen (bijvoorbeeld een zieke dochter), dan weet je meteen dat deze eigenschap/aandoening niet X-chromosomaal is. Want als het X- chromosomaal zou zijn, dan moet vader
XAY hebben en hij geeft zijn XA aan zijn dochter. De dochter is echter ziek, dus kan geen XA hebben.
Een X-chromosomaal gen, waarvan het allel recessief is (Xa), komt bij mannen altijd tot uiting. Bij vrouwen komt Xa alleen tot uiting als beide X-chromosomen het recessieve allel hebben (XaXa).
Overerving van lethale factoren
Een lethaal allel (lethale factor) is een allel dat ervoor zorgt dat een homozygoot genotype niet kan overleven. Lethale allelen kunnen ook dominant zijn. Eén lethaal allel zorgt er dan al voor dat het organisme niet levensvatbaar is. Dit komt echter niet vaak voor, want deze allelen worden snel weg geselecteerd.
Overerving van lethale allelen heeft gevolgen voor de verhoudingen waarin de fenotypen optreden.
Co-dominante allelen - onvolledig dominant
bij co-dominante allelen is er geen sprake van dominante of recessieve allelen. Bij een heterozygoot genotype komen beide allelen tot uiting. We noemen deze allelen onvolledig dominant. Er ontstaat dan een intermediair fenotype.
De genotypen kan nu niet met een A of a worden aangegeven. Omdat de allelen co-dominant zijn noteren we dit bijvoorbeeld als volgt:
- ADAD (homozygoot)
- ADAL (heterozygoot)
- ALAL (homozygoot)
Overerving van de bloedgroepen (ABO) - multipele allelen
Bij de overerving van de bloedgroepen zijn zowel dominante, recessieve als co-dominante allelen betrokken. Wanneer meerdere allelen betrokken zijn bij de overerving van een eigenschap, spreekt met over multipele allelen.
Verdieping:
Dihybride kruisingen - ongekoppelde overerving
Wanneer er bij overervingsvraagstukken tegelijkertijd gekeken wordt naar twee verschillende eigenschappen, spreken we over een dihybride kruising.
Wanneer de genen van deze eigenschappen op twee verschillende chromosomen liggen, erven deze genen onafhankelijk van elkaar over. Van beide chromosomenparen komt één chromosoom in een geslachtscel.
Wanneer beide genen op hetzelfde chromosoom liggen, erven deze genen gekoppeld over. Dit wordt een gekoppelde overerving genoemd.
Dihybride kruisingen - gekoppelde overerving
Op een chromosoom liggen meerdere genen. Deze genen coderen voor eigenschappen die daardoor samen (gekoppeld) overerven. Daardoor komen deze genen samen tot uiting in het fenotype. Je ziet dan bijvoorbeeld telkens bruine konijnen met lange oren en witte konijnen met korte oren. In dit voorbeeld zijn er bijvoorbeeld geen witte konijnen met lange oren.
Bij een kruising kan de overerving van meerdere genen bekeken worden. Als deze twee genen op hetzelfde chromosoom liggen, dan zijn dit gekoppelde genen.
Op elke chromosoom liggen in werkelijkheid vele genen. Heel veel genen zijn dus aan elkaar gekoppeld.
Via de tabbladen kom je bij de informatie over dit onderwerp m.b.t. het havo examen biologie.
M7.1.1 t/m 4 – Erfelijke eigenschap
Je moet kunnen toelichten dat een fenotype ontstaat onder invloed van een combinatie van genotype en milieufactoren;
Je moet kunnen benoemen dat de genen zijn verdeeld over autosomen en geslachtschromosomen;
Je moet kunnen toelichten dat de geslachtschromosomen (meestal) het geslacht bepalen;
Je moet kunnen bepalen aan de hand van stambomen of kruisingsschema’s wat de kans is op een bepaald genotype of een bepaald fenotype bij monohybride kruisingen.
- Genoom = het volledige erfelijke materiaal van een organisme of virus
- Genotype = verzameling erfelijke eigenschappen (allelen) van een organisme
- Fenotype = het totaal van alle waarneembare eigenschappen (kenmerken) van een organisme. Wordt bepaald door het genotype (en daarbij de genexpressie) en de omgevingsfactoren
- Recombinaties = nieuwe combinatie van de genetische eigenschappen van een individu. Vindt plaats bij geslachtelijke voortplanting. Het gevolg hiervan is dat het nageslacht een andere genen combinatie krijgt dan de ouders
- Gen = een stukje DNA. Een gen bevat de code van een eiwit (kenmerk)
- Allel = variant van een gen. Bij een diploïd organisme bestaat een gen (meestal) uit twee allelen (het ene allel is afkomstig van één van beide ouders, het andere allel is afkomstig van de andere ouder
- Chromosomen = gespiraliseerd (opgekruld) DNA-molecuul, gewonden rondom kleine eiwitten
- Geslachtschromosomen = chromosomen die het geslacht bepalen (bij de mens; XX is vrouw, XY is man)
- Autosomen = alle chromosomen, behalve de geslachtschromosomen.
- Stambomen = schema met daarin de voorouders, partners en hun nakomelingen
- Monohybride kruising = kruising waarbij gelet wordt op één eigenschap
- Kruisingsschema = ook wel Mendelschema genoemd; schema waarin de overerving van een allel wordt weergegeven. De mogelijke allelen combinaties van de versmelting van de voortplantingscellen van de man en van de vrouw worden hierin genoteerd
- Dominant = overheersend allel. Komt bij aanwezigheid altijd tot uiting in het fenotype
- Recessief = onderdanig allel. Komt alleen tot uiting in het fenotype als het dominante allel er niet is
- Heterozygoot = twee verschillende allelen van een gen zijn aanwezig
- Homozygoot = twee dezelfde allelen van een gen zijn aanwezig
- X- chromosomale overerving = overerving van een eigenschap waarbij het betreffende gen op het X-chromosoom ligt
- Lethale factor = een allel dat ervoor zorgt dat een homozygoot genotype niet kan overleven
- Onvolledig dominant = een allel dat niet volledig tot uiting komt in het fenotype
- Intermediair fenotype = beide co-dominante allelen komen tot uiting in het fenotype
- Multipele allelen = wanneer er drie of meer verschillende allelen voor een dezelfde erfelijke eigenschap bestaan
- Gekoppelde genen = genen die op hetzelfde chromosoom liggen en in die combinatie overerven
Bijbehorende BiNaS tabellen: –
