Kaarten: Moleculaire biologie: H25 Sexuele reproductie, meiose en genetische recombinantie | Quizlet

Wat hebben homologe chromosomen gelijk/ verschillend?

- homologe chromosomen hebben het DNA dat codeert voor gelijke genen

- het kan zijn dat ze andere allellen bezitten van ditzelfde gen

Hoeveel chromosomen heeft de mens en hoe zijn deze opgedeeld?

- 46 chromosomen waarvan 44 autosoom en 2 geslachtschromosomen

Hoeveel chromosomen heeft een geslachtscel en somatische cel

geslachtscel = 23 (haploïd)

somatische cel = 46 (diploïd)

Wat is gametogenese? en welke cellen ontstaan er zo in de mens?

vorming van gameten

ontstaan spermatozoa (zaadcellen) of ova (eicellen)

Wat is een mating type

Bij sommige eencellige gaat men de gameten niet kunnen opdelen in mannelijk-vrouwelijk maar maakt men onderscheid ahv moleculaire types = mating types (dit kunnen er 2 zijn maar er zijn ook organismes met 10)

Overzicht verschil meiose-mitose

Mitose:

- somatische deling

- 1 diploide moedercel geeft 2 diploide dochtercellen

meiose:

- geslachtsdeling (voor vorming van gameten)

- 1 diploïde cel geeft 4 haploïde gameten

meiose gaat gepaard met:

- 1x DNA replicatie

- 2 celdelingen (meiose I en meiose II)

Wat zijn bivalente structuren?

4 chromatide die mooi gealligneerd zijn ten gevolgde van paring van homologe chromosomen

Welke 4 soorten haploïde-diploïde levensfasen hebben wij gezien?

a) bacteria (compleet haploid)

b) fungi (korte gameetfusie)

c) mosses (vooral haploid maar beide soorten voortplanting)

d) higher animals (korte haploide fase tijdens gameet-vorming

Wat is de synapsis?

de niet zusterchromatide zijn aan elkaar verbonden door het synoptemaal complex

Wat is chiasmata?

cytogenetische zichtbare X-vormige gebieden bij gepaarde homologe chromosomen waar crossing over heeft plaatsgevonden

Wat zijn de stappen van meiose

1) Profase I

2) Metafase I

3) Anafase I

4) Telofase I

5) Cytokinese

6) Profase II

7) Metafase II

8) Anafase II

9) Telofase II

10) Cytokinese

Wat zijn de 5 stappen van profase I

Leptoteen: begin van chromosoom condensatie

Zygoteen: chromosomenparing, synapsis, verdere compactering

Pachyteen: synapsis volledig, chromosomen worden zichtbaar als bivalenten, vorming van ‘cross-overs’, verdere compactering

Diploteen: synaptonemaal complex verdwijnt, begin van scheiding, maar chiasmata zichtbaar. Bij de ontwikkeling van de eicel is er in deze fase een tijdelijke decondensatie gelinkt aan transcriptie en groeifase

Diakinese: maximale condensatie, vorming van kernspoel

onthoud zinnetje: Leer zingen P DIDI ;))

Wat gebeurt er tijdens de Metafase I:

spoelfiguur is gevormd, bivalenten aligneren op het evenaarsvlak, zusterchromatiden van éénzelfde chromosoom connecteren met MT van dezelfde pool.

De zusterchromatiden van het ander homoloog chromosoom connecteren met de MT van de tegenoverstelde pool.

Homologe chromosomen enkel bij elkaar gehouden via chiasmata.

Wat gebeurt er tijdens de Anafase I?

Anafase I: scheiding van de homologe chromosomen voor elk van de bivalenten

Shugoshin* beschermt cohesin tegen afbraak door separase op de centromeren, cohesin houdt de zusterchromatiden bij elkaar

*Zal binden ter hoogte van de centromeer

Wat gebeurt er tijdens de Telofase I?

haploïd aantal chromosomen aan elke pool, vorming van kernmembraan

Wat gebeurt er tijdens de cytokinese (na de 1e Telofase)

vorming van twee haploïde dochtercellen gevolgd door een korte meiotische interfase ZONDER S-fase.

Wat is het chromosoomgetal en C-waarde

Chromosoomgetal = aantal keer dat hetzelfde chromosoom aanwezig is (diploïd = 2, haploïd = 1)

C-waarde = DNA-content (het aantal chromatiden dat aanwezig zijn)

Pas het chromosoomgetal en de C-waarde toe op meiose I en mitose

Pas het chromosoomgetal en de C-waarde toe op meiose II en mitose

Leg uit:

- Euploïd

- Aneuploïd

- somie

- Polyploïd

Euploïd: normaal aantal chromosomen

Aneuploïd: abnormaal aantal chromosomen

Bv. ‘-somie’: betrekking op 1 chromosoom, Trisomie,

Polyploïd: betrekking op alle chromosomen, Triploïd (3n), Tetraploïd (4n)

bv. Sommige aardbeisoorten zijn decaploïd (10n)

Geef 3 klinische voorbeelden van Aneuploïde chromosomen

- Trisomie 21: Down syndroom

- XXY: Klinefelter syndroom

- X: Turner syndroom

Hoe kan het Turner syndroom ontstaan?

Bevruchting tussen zaadcel zonder X of zonder Y en een normale eicel (X) OF Bevruchting tussen normale zaadcel (met X) en eicel zonder X

Zaadcel: nondisjunction in anafase I bij XY homoloog chromosomen paar: 2 gameten zonder X of Y nondisjunction in anafase II bij het X of Y chromosoom: 1 gameet zonder X of Y

Eicel: nondisjunction in anafase I bij XX chromosoom: 2 gameten zonder X Nondisjunction in anafase II bij het X chromosoom: 1 gameet zonder X

Wat zijn de stappen van spermatogenese?

Meiose I -> Meiose II -> differentiatie

Wat zijn de stappen van oögenese?

Meiose I (stopt tijdens profase I) -> Meiose II (stop tijdens metafase II) -> differentiatie

Na oögenese: 4 haploïde cellen: 1 eicel + 3 poollichaampjes

die fout in die foto is trouwens echt insane??? wij betalen geld voor da boek??

Bordschema van oögenese en spermatogense

Hoe wordt de meiotische maturatie van oöcyten geregeld?

MPF: maturation promotion factor: Cdk + cyclines

bij vertebraten stopt in metafase II tot aan fertilisatie

Cytoplasma uitnemen

->toegoegen aan oocyt

Induceert de meiose

->bevat MPF(mitose en meiose)

Hoe gebeurt de regulatie van meiose in kikker oöcyten?

ahv MPF (zie cascade):

• Profase I: pauze in meiose, wel groeifase

• Progesteron stimuleert het Moskinase, dat op zijn beurt andere proteinekinasen activeert, en uiteindelijk leidt tot activatie van MPF, vervollediging van meiose I

• Bij vertebraten stop in metafase II tot aan de fertilisatie.

• metafase II arrest door Cytostaticfactor (CSF (emi2 bij kikker)) dat het APC complex inhibeert

• Emi2 bindt en inhibeert APC, na fertilizatie zal Emi2 gefosforyleerd worden en daaropvolgend afgebroken, zodat APC actief is en meiose II kan worden voltooid

Geef het genotype van het volgende schema (volgend kaartje geeft de oplossing)

Oplossing

Wat is een conclusie van het experiment van Mendel?

Informatie voor het recessief kenmerk moet aanwezig zijn in F1. Terugkruisen van F1 hybriden met dominante of recessieve ouder kunnen recessief fenotype geven.

Hoe ziet dit er op genetische niveau uit?

Wat is de uniformiteitswet?

Fenotypische kenmerken worden bepaald door discrete 'factoren' (genen) die voorkomen in twee 'varianten' (allelen)

• Homozygoot (YY of yy)

• Heterozygoot (Yy)

• Dominant allel (Y): YY en Yy geel

• Recessief allel (y): yy groen

• Genotype versus fenotype

Wat is de splitsingswet?

de twee allelen van een gen zijn aparte entiteiten die van elkaar worden gescheiden tijdens de gametogenese.

Wat is de onafhankelijkheidswet en wanneer is deze van toepassing?

de twee allelen van een gen segregeren onafhankelijk van de allelen van andere genen.

Dit geldt enkel wanneer de genen op andere chromosomen liggen of er voldoende afstand tussen de 2 locussen is

welke relevantie hebben de wetten van Mendel in de klinische praktijk?

Je kan voorspellen wat de kans is dat een erfelijke aandoening overgedragen gaat worden! bv sikkelcelanemie

extra info voor de geïnteresseerden (maxim)

We weten van elke genetische aandoeningen namelijk of ze

1. Autosomaal recessieve aandoeningen

Cystische fibrose, Sikkelcelziekte, Tay-Sachs-ziekte, Fenylketonurie (PKU) ,Ziekte van Gaucher

2. Autosomaal dominante aandoeningen

Ziekte van Huntington, Marfan-syndroom, Neurofibromatose type 1, Polycysteuze nierziekte

3. X-gebonden recessieve aandoeningen

Mannen, die slechts één X-chromosoom hebben, worden vaker getroffen, terwijl vrouwen meestal dragers zijn.

Duchenne spierdystrofie, Hemofilie, Kleurenblindheid (rood-groen)

4. X-gebonden dominante aandoeningen

Deze aandoeningen komen minder vaak voor en kunnen zowel mannen als vrouwen treffen.

Rett-syndroom, Fragiele X-syndroom (in bepaalde gevallen)

5. Mitochondriale aandoeningen

Deze aandoeningen worden doorgegeven via het mitochondriaal DNA, dat uitsluitend van de moeder komt.

Leber erfelijke optische neuropathie (LHON), MELAS-syndroom (Mitochondrial Encephalopathy, Lactic Acidosis, and Stroke-like episodes)

6. Multifactoriële aandoeningen

Deze worden veroorzaakt door een combinatie van genetische factoren en omgevingsinvloeden. Ze worden niet strikt op een Mendeliaanse manier geërfd. bv sommige soorten kanker, obesitas of shizofrenie

Wat gebeurt er bij linked genes wanneer er geen crossing-over optreedt?

Er gaan maar 2 mogelijke gameten ontstaan

Wat gebeurt er met (verre) linked genes wanneer crossing over gebeurt?

Er zijn 4 mogelijke gameten dat kunnen gevormd worden (het is niet 1/4 verdeeld)

Hoe gebeurt de crossing over?

- tijdens Pachyteen van de profase I

- wanneer de synapsis volledig klaar is, start de crossing over (aan de hand van homologe recombinantie geïnitieerd door ds-breuken in DNA) ->zie hoofdstuk 17 :(

Geef de gameet-vorming in deze 4 situaties:

1) Genen op verschillende genen

2) Genen op 1 chromosoom zonder crossing-over

3) Genen op 1 chromosoom (ver van elkaar) met cross-over

4) Genen op 1 chromosoom (dicht bij elkaar) met crossing over

Hoe ontstaat de genetische variatie in de meiose?

Profase I: Crossing overs (een recombinant chromatid bestaat uit paternale en maternale sequenties)

Metafase I: random oriëntatie van de bivalenten

bv. voor mensen: > 8 miljoen combinaties van paternale en maternale chromosomen

Anafase I: segregatie van de homologe chromosomen

Hoe gebeurt genetische recombinantie in bacteriofagen?

1) fagen met verschillende genotypes co-infecteren een bacteriële cel

2) faag DNA wordt gerepliceerd

3) homologe sequenties van DNA van de fagen zullen af en toe alligneren

4) homologe recombinantie produceert recombinante faag DNA molecules

Wat zijn de drie manieren voor genetische recombinatie in bacteriën?

- transformatie

- transductie

- conjugatie

Hoe werkt transformatie in bacteriën?

een fragment DNA komt in de bacterie terecht en zal door 2 crossing-overs geïntegreerd worden in het bacteriële genoom.

Het genoom dat door de dubbele cross-over buiten het chromosoom terecht komt wordt afgebroken door nuclease.

Hoe werkt de transductie in bacterien?

Een bacteriofaag introduceert exogeen DNA in een bacterie. Wanneer deze is geïnjecteerd kan het DNA geïntegreerd worden in het bacterieel genoom op dezelfde manier als de transformatie. Het genoom dat door de dubbele cross-over buiten het chromosoom terecht komt wordt afgebroken door nuclease.

Afbeelding van transducerende faag

Hoe gebeurt conjugatie tussen F+ en F- bacterien?

F+ cel = bezit de F-factor op plasmide

- vorming van sexpilus => vorming transiënte cytoplasmatische voortplantingsbrug (maiting bridge) => Het DNA wordt via deze brug overgebracht en geïnsereerd in het bacterieel genoom

Hoe gebeurt de DNA replicatie bij bacterien?

theta-replicatie of rolling-circle replicatie

Hoe werkt theta-replicatie?

1) Initiatie: Theta-replicatie begint bij een specifieke plek op het circulaire DNA-molecuul, het origin of replication(oriC). Dit is een specifieke sequentie waar de replicatie begint.

2) Openen van de Dubbele Helix: Replicatie-eiwitten binden aan de oriC en beginnen de dubbele helix van het DNA te ontvouwen, waardoor een replicatievork ontstaat aan beide kanten van de origin.

3) Vorming van de Theta-structuur: Naarmate de replicatie voortschrijdt, ontstaan er twee replicatievorken die in tegengestelde richtingen bewegen. Dit vormt een structuur die lijkt op de Griekse letter theta (Θ), vandaar de naam.

4) Synthese van Nieuwe Strengen: DNA-polymerasen synthetiseren nieuwe complementaire DNA-strengen aan elke zijde van de replicatievorken, waarbij beide oorspronkelijke strengen als templates dienen.

5) Voltooiing: De replicatievorken bewegen voort totdat de volledige cirkel is gerepliceerd, en de nieuwe DNA-moleculen zijn volledig gesynthetiseerd. Dit proces resulteert in twee identieke circulaire DNA-moleculen, elk bestaande uit een oude en een nieuwe streng.

zie ook H17

Hoe werkt rolling-circle replicatie

1) Initiatie: Het proces begint wanneer een enkele streng van het circulaire DNA-molecuul wordt geknipt. Dit creëert een vrije 3'-OH eind dat als startpunt dient voor de synthese van een nieuwe DNA-streng.

2) Synthese van Nieuwe Streng: DNA-polymerase begint de synthese van een nieuwe DNA-streng door gebruik te maken van de niet-gekloofde streng als sjabloon. Terwijl de nieuwe streng groeit aan 3’ is er verplaatsing van de andere DNA streng (met het vrij 5’P)

3) Verlenging: De nieuwe DNA-streng groeit continu rond de circulaire sjabloonstreng, vergelijkbaar met hoe een rolband beweegt. Dit leidt tot de vorming van een lange enkelstrengige DNA die meerdere kopieën van het oorspronkelijke DNA-molecuul kan bevatten.

4) Beëindiging: Wanneer de nieuwe streng volledig is gesynthetiseerd, kan deze worden gescheiden en, indien nodig, circulair gemaakt door ligase-enzymen. De verdrongen originele streng kan ook worden gebruikt als sjabloon voor verdere replicatie of worden omgezet in een nieuwe dubbelstrengige structuur.

Wat gebeurt er met een bacterie wanneer de F geïntegreerd wordt in het bacterieel genoom?

De bacterie is nu een Hfr cel (high frequency of recombination)

Gaat elke F- cel dat conjugatie aangaat met Hfr bacterie een Hfr cel worden?

Neen, er wordt een transiënte voortplantingsbrug gevormd dus niet het volledige genoom gaat overdragen worden. De cel kan een Hfr cel worden indien de F-factor wordt overgedragen.

Wat zijn de 7 processen waar homologe recombinantie plaatsgrijpt?

1. HR in bacteriofagen

2. HR tijdens meiose in eukaryote cellen: crossing-over in Profase I

3. Transformatie van bacteriën

4. Transductie van bacteriën

5. Bacteriële conjugatie

6. HR bij dsDNA repair

7. HR bij maken van knockout muizen ->niet kennen want nu gebruiken we obviously CRISPR-Cas9

Via welk experiment kunnen we aantonen dat er homologe recombinatie is bij bacteriën?

- Co-infectie van bacteriofagen

-Je hebt een rode en blauwe bacteriofagen: twee isotopen van stikstof 15N/14N (elk 1 faag)

- Twee hypotheses: 'Breakage and exchange' model + 'Copy-choice' model: switch tijdens replicatie.

- Experiment in conditie zonder replicatie!

-ze insereren hun DNA, dit DNA gaat homoloog recombineren en dat kunnen we bewijzen door dit te centrifugeren

-er zijn heel zware, heel lichte en er zijn gemiddeld zware virus partikels

-> Breakage and exchange model correct (experiment gedaan in condities zonder replicatie)

Hoe verloopt HR tijdens de meiose in eukaryote cellen

- we laten een cel door mitose gaan maar met 3H-Thymidine toegevoegd in de S-fase voor de laatste mitose vooraleer meiose start= de 2 nieuwe zusterchromatiden zijn radioactief gemerkt (1 DNA streng is gemerkt)

- nog is mitose maar de S-fase zonder 3H-Thymidine: 1 nieuw chromatide gemerkt, ander niet

• Meiose: meerdere chromatiden worden radioactief

-> HR heeft plaatsgevonden

Wat is het belang van het synoptemaal complex voor HR

1. Synaptonemaal complex verschijnt op moment dat er recombinatie plaatsgrijpt

2. Synaptonemaal complex is een eiwitcomplex dat twee niet-zusterchromatiden van een homoloog chromosomenpaar verbindt

3. Geen synaptonemaal complexen = geen meiotische recombinatie

Blauw en rood en zijn de niet-zusterchromatiden

Paars is de cohesine

Je ziet ook het centromeer waar eigenlijk cohesine rond zou moeten zitten die beschermt wordt door shugosin

In deze foto zie je een dubbele crossing over, dan wordt er maar een klein stukje geswitched

Wat is de functie van RAD51 en wanneer zal deze tot expressie komen

1) RAD51 is een essentieel enzym dat een cruciale rol speelt in het herstel van DNA. Het helpt bij het herstellen van dubbele DNA-breuken door middel van homologe recombinatie. Dit proces omvat het uitwisselen van DNA-strengen tussen complementaire DNA-moleculen om beschadigd DNA te herstellen en te behouden1.

2) komt tot expressie in het pachyteen (fase in profase I)

Hoe is HR verdeeld in de meiose

Niet uniform verspreid over het genoom: recombinatie hotspots • Teveel recombinatie leidt tot chromosomale defecten

Bv. indien een bepaald DNA helicase dat een functie heeft in DNA repair tijdens replicatie inactief is in planten: verhoging van recombinatie en genetische instabiliteit,

Dit enzyme is niet functioneel in Fanconi anemia patiënten