Thema 1

Thema 1
jij en je genen
6
intro
Een ontroerende familiefoto met veel vragen
De zussen Kris en Elisabeth verloren hun moeder en hun zus door borstkanker. Zelf hebben
ze de ziekte ook gehad, maar ze werden met succes behandeld. Blijkbaar ‘zit’ de ziekte ‘in de
familie’. De vraag die zich nu opdringt is of de dochters van de zussen ook borstkanker zullen
krijgen. Hoe groot is de kans daarop? Wat zijn de opties als het gebeurt? Moeten de kinderen
al op jonge leeftijd getest worden? Als de genetische test uitwijst dat de kinderen inderdaad
een verhoogde kans op borstkanker hebben, moet dat dan ook aan hen meegedeeld worden en
zo ja: wanneer dan wel? Zijn er misschien middelen om de ontwikkeling van de kanker te voorkomen,
ondanks de slechte samenstelling van hun genen? Dit is het soort vragen dat gesteld
wordt op een consultatie menselijke genetica. Kennis van de genetica kan vragen beantwoorden,
maar roept er ook veel op.
Nogal wat aandoeningen worden veroorzaakt door een fout in de erfelijke informatie in de cellen
van de patiënt: een fout in één of meer genen. Een gen is opgebouwd uit een stof die DNA
heet en die te vinden is in de kern van onze cellen. Meestal bevat het een ‘recept’, een ‘bouwplan’
voor een bepaald eiwit in onze cellen. Als er in het ‘bouwplan’ een fout staat, gebeurt de
bouw van het ‘product’ – het eiwit dus – niet zoals het hoort, en vaak heeft dat ernstige gevolgen.
Vaak erf je dergelijke fouten over nadat ze al generaties lang ‘doorgegeven’ zijn, maar ze
kunnen ook plots ontstaan, door een ‘vergissing’ bij de vorming van geslachtscellen of onder
invloed van de omgeving. We noemen ze dan mutaties.
inkijkexemplaar
Bij Kris en Elisabeth staat er een fout in het zogenaamde BRCA1-gen. Het eiwit dat op basis van
dat gen gevormd wordt moet cellen een halt toeroepen als ze zich voldoende gedeeld hebben.
Het lichaam groeit door het aanmaken van nieuwe cellen in de celdeling. Als een lichaamsdeel
volgroeid is, moet de celdeling natuurlijk stoppen. Dat gebeurt door toedoen van eiwitten die
de cel maakt op basis van genen zoals BRCA1. Bevat zo’n gen een fout, dan gebeurt ook de regeling
van de celdeling niet correct: de cel blijft onbeperkt delen en er ontstaat een tumor. Er
ontstaat een vorm van borstkanker die, in tegenstelling tot vele andere vormen, erfelijk is.

DNA
BRCA1-eiwit
een cel in de borst
microscopische
tumor
BRCA1-gen
grote tumor,
duidelijk zichtbaar
bij mammografie
erfelijk materiaal
bevat informatie over een...
verliest bij foute constructie de
controle over de deling van...
cellen
lichaam
In de genetica kijken we naar de samenstelling van genen (DNA)
en de eiwitten die op basis van de informatie in die genen gemaakt
worden. Als er een fout voorkomt in de informatie, wordt
een bepaald eiwit niet op de correcte manier samengesteld en
wordt een bepaalde lichaamsfunctie niet naar behoren vervuld.
In dit voorbeeld verliest een cel de controle over haar celdeling
door een fout in het BRCA1-gen. Daardoor kan ze zich tot een
tumor ontwikkelen.
Genen worden door ouders aan hun kinderen doorgegeven via de geslachtscellen waaruit die
kinderen ontstaan. Die geslachtscellen worden gevormd door een speciale celdeling: de meiose.
De genen van de ouders worden daarbij in twee gelijke groepen verdeeld over twee cellen.
Kennis van dat mechanisme helpt de wetmatigheden van de erfelijkheid te begrijpen: het
helpt je de kans te berekenen waarmee je een bepaald kenmerk van je ouders overerft. De kans,
bijvoorbeeld, dat de dochters van Kris en Elisabeth het foutieve BRCA1-gen van hun moeder
overerven en daardoor een verhoogd risico lopen op de ontwikkeling van borstkanker.
inkijkexemplaar
7

8
1 erfelijke kenmerken
Gelukkig is de informatie die genen bevatten lang niet altijd zo kritiek
dat een foutje levensbedreigend is. Ook veel alledaagse kenmerken
worden door je genen bepaald: of je een meisje of een jongen
bent, welke kleur je ogen hebben, of je oorlellen al dan niet
vastzitten aan je hoofd, welke vorm je haarlijn heeft … Genen bepalen
je bloedgroep, bepalen of je bepaalde stoffen kan ruiken of
proeven, of je je tong kan oprollen … De lijst is haast eindeloos.
Maar niet al je kenmerken worden door je genen bepaald – of toch
niet helemaal. Zo zijn de mensen in de geïndustrialiseerde landen
de laatste honderd jaar gemiddeld een 15-tal centimeter langer
geworden, en dat heeft alles te maken met onze verbeterde levensomstandigheden,
niet met een verandering in onze genen.
Een ander mooi voorbeeld is huidskleur: ook al is die voor een deel
erfelijk bepaald, iedereen weet dat je ze kan beïnvloeden door te
zonnen. Zo gaat het met veel kenmerken: ze zijn niet alleen het
resultaat van de samenstelling van je genen, maar ook van omgevingsfactoren.
Er zijn twee grote verschillen tussen kenmerken die door je genen
bepaald worden en kenmerken die door je omgeving bepaald worden.
Ten eerste kan je bij een volledig erfelijk bepaald kenmerk (in eenvoudige gevallen) precies
de kans berekenen dat de kinderen van een bepaald koppel het zullen vertonen – als je
voldoende gegevens hebt over de ouders tenminste. Stel dat een man en een vrouw drager
zijn van mucoviscidose (zie module 1, p. 88). Nog voor er sprake is van kinderen, kan
je berekenen dat er voor elk kind van dit koppel 1 kans op 4 is dat het muco zal hebben.
De kans dat een kind een niet-genetisch bepaalde ziekte zal krijgen (een infectieziekte
bijvoorbeeld) kan je natuurlijk niet berekenen met alleen de genetische gegevens van de
ouders.
Ten tweede kan je van een individueel kind in principe al van bij de geboorte of zelfs
nog daarvoor, tijdens de zwangerschap, bepalen of het bepaalde erfelijke kenmerken (bv.
mucoviscidose) zal ontwikkelen. Dat komt omdat de genen in kwestie al vanaf de bevruchting
in alle cellen van het lichaam aanwezig zijn. Dat geeft natuurlijk aanleiding tot
moeilijke ethische discussies: heeft het zin iemand te informeren dat hij jaren later een
bepaalde ziekte zal ontwikkelen als er voor die ziekte nog geen therapie bestaat? Wat
doen werkgevers of verzekeraars met dit soort informatie?
Voor een niet of maar gedeeltelijk erfelijk kenmerk als intelligentie kan je zo’n kans niet
zwart op wit berekenen.
Om te bepalen of een kenmerk erfelijk is, kan je twee wegen bewandelen.
Je kan de stamboom bestuderen van families waarin het kenmerk voorkomt. Op de stamboom
van de familie in de intro kan je duidelijk vaststellen dat het defecte BRCA1-gen
door de moeder doorgegeven werd aan haar drie dochters.
I
II
Elizabeth Kris
III ? ?
De vaardigheden van je tong
of de vorm van je oor: het is allemaal
genetisch bepaald.
inkijkexemplaar
In een stamboom worden vrouwen voorgesteld door een
cirkel, mannen door een vierkant. Ouders worden met elkaar
verbonden via een horizontale lijn, broers en zussen via een
vork. De symbolen van individuen met een bepaalde aandoening
worden meestal gearceerd of ingekleurd.
Op deze stamboom zie je dat de moeder van Elizabeth en Kris
haar defecte BRCA1-gen doorgegeven heeft aan haar drie
dochters. De kans bestaat dat Elizabeth en Kris het aan hun
dochters doorgeven.

De tweede weg is het bestuderen
van tweelingen. Daarbij wordt
nagegaan hoe vaak een kenmerk
voorkomt bij de twee leden van
tweelingen. Als een kenmerk vaker
voorkomt in de twee leden van een
eeneiige tweeling (die per definitie
genetisch identiek zijn) dan in
de twee leden van een twee-eiige
tweeling (die genetisch niet meer
overeenkomsten vertonen dan willekeurige
broers of zussen), dan zit
er een belangrijke genetische factor
in het kenmerk.
concordantie
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
alcoholisme
(vrouwen)
De gebroeders Janssens, een eeneiige tweeling, verloren elkaar in hun prille jeugd uit het oog.
Op hun 50ste kwamen ze elkaar toevallig weer tegen ... op het octrooibureau.
alcoholisme
(mannen)
eeneiige (identieke) tweelingen
twee-eiige (niet identieke) tweelingen
schizofrenie
De hoogte van de balken geeft aan hoe vaak een eigenschap voorkomt bij beide leden van een tweeling (concordantie).
Als een kenmerk vaker voorkomt in de twee leden van een eeneiige tweeling (linkerbalk) dan in de twee leden van een
twee-eiige tweeling (rechterbalk), dan zit er een belangrijke genetische factor in het kenmerk.
• Erfelijke kenmerken kan je doorgeven van generatie op generatie. Ze worden bepaald
door je genen: stukken erfelijke informatie in je cellen.
• Niet alle kenmerken zijn erfelijk: de meeste worden zowel door je genen als door je omgeving
bepaald, of zelfs helemaal door je omgeving. In dit thema gaat het alleen over
zuiver erfelijke kenmerken.
• Typisch voor een erfelijk kenmerk is dat men de kans op het voorkomen ervan wiskundig
kan berekenen als men voldoende informatie heeft over de ouders. Bij een individueel
persoon kan men vaak vooraf, zelfs voor de geboorte al, bepalen of een erfelijk
kenmerk zich zal ontwikkelen, als men weet door welk gen het bepaald wordt.
• Om te bepalen of een kenmerk erfelijk is, kan je stambomen of tweelingen bestuderen:
in een stamboom kan je ‘volgen’ hoe het kenmerk overgaat van één generatie op de
volgende, in een tweelingstudie ga je na of een kenmerk vaker voorkomt bij eeneiige
tweelingen dan bij twee-eiige. Als dat zo is, is het kenmerk (grotendeels) erfelijk.
Alzheimer
inkijkexemplaar
autisme
depressie
leesproblemen
9

10
2 erfelijke informatie in de cel
2.1 In elke cel zit een volledig instructieboekje voor je lichaam
De erfelijke informatie van een cel zit in de celkern. De
informatie zit ook in alle lichaamscellen: elke cel van het
lichaam – met uitzondering van de voortplantingscellen
– bevat de volledige informatie die nodig is voor de opbouw
van het lichaam. Dat cellen van hetzelfde lichaam
onderling verschillen in uitzicht en werking komt doordat
de cellen hun informatie niet allemaal op dezelfde
manier gebruiken: ze specialiseren zich in verschillende
functies en gebruiken daarbij een verschillend deel van
de informatie die ze bevatten.
2.2 Bits & bytes: DNA en RNA
2.2.1 Een beetje geschiedenis
Al in de tweede helft van de 19de eeuw ging de Zwitser Friedrich
Miescher op zoek naar de chemische samenstelling van celkernen.
Hij wilde weten welke stof de erfelijke informatie van de cel
bevat en onderzocht daarvoor de kernen van witte bloedcellen.
Hij ontdekte de drie groepen biologische moleculen die elke leerling
op het einde van het vijfde jaar secundair nu ook kent: sachariden,
vetten en eiwitten. Maar Miescher ontdekte ook een
stof die op het eerste gezicht een beetje op eiwit leek, maar er
op bepaalde punten toch sterk van verschilde. Net als eiwitten
bestond ze uit heel grote moleculen, maar ze bevatte fosfor en
geen zwavel, terwijl eiwitten wel zwavel maar geen fosfor bevatten.
Ook reageerde ze zuur, terwijl eiwitten dat niet doen. Omdat
de onbekende stof alleen in celkernen voorkwam, noemde Miescher
ze nucleïne, en omdat ze zuur reageerde werd dat al gauw nucleïnezuur. Andere
onderzoekers vonden een gelijkaardige stof in plantencellen, met een iets verschillende
samenstelling. In het begin sprak men daarom over dierlijk en plantaardig nucleïnezuur.
Nu weten we dat dieren en planten over de twee soorten nucleïnezuur beschikken: we
noemen ze DNA (deoxyribonucleïnezuur) en RNA (ribonucleïnezuur).
2.2.2 Nucleïnezuren bestaan uit nucleotiden
Verder onderzoek, lang na Miescher, leerde dat nucleïnezuren lange, ketenvormige moleculen
zijn. Een beetje zoals polysachariden of eiwitten dus, maar in plaats van uit monosachariden
of aminozuren zijn nucleïnezuren opgebouwd uit schakels die we nucleotiden
noemen.
Een nucleotide is zelf nog eens opgebouwd uit drie componenten:
• een sacharide met vijf koolstofatomen: deoxyribose bij DNA, ribose bij RNA;
• fosforzuur;
• een organische base. Bij beide nucleïnezuren kunnen dat er vier zijn:
– adenine (A), cytosine (C), guanine (G) of thymine (T) bij DNA;
– adenine (A), cytosine (C), guanine (G) of uracil (U) bij RNA.
Hoewel dat niet de eerste bedoeling was van
het experiment, vormt het schaap Dolly een
mooi bewijs van het feit dat de kern van je
cellen je erfelijke eigenschappen bepaalt.
inkijkexemplaar

A
B
C
Onderdelen van een nucleotide
A Deoxyribose heeft een O-atoom minder t.o.v. ribose, de suikermolecule die voorkomt in RNA.
B Fosfaatgroep
C Organische, stikstofhoudende basen: adenine en guanine zijn basen die behoren tot de groep van de purines; cytosine,
uracil en thymine zijn basen die behoren tot de pyrimidines. Uracil is een base die alleen voorkomt in RNA, thymine
is een base typisch voor DNA.
De drie componenten zijn altijd op dezelfde manier samengevoegd.
inkijkexemplaar
Schematische voorstelling van een nucleotide
Nucleotiden van eenzelfde nucleïnezuur verschillen alleen in de base die ze bevatten:
daarom worden ze meestal met de naam van die base aangeduid.
11

12
Nucleotiden worden met elkaar verbonden tot ketens door een
condensatiereactie tussen de fosforzuurgroep van één nucleotide
met het sacharide van het volgende. De sachariden van
opeenvolgende nucleotiden zijn dus met elkaar verbonden
via fosforzuurgroepen: men spreekt ook wel eens van fosfaatbruggen.
De basen zitten zijdelings vast op deze ‘ruggengraat’
van sachariden en fosfaatgroepen. Zij bevatten in hun volgorde
de informatie die het nucleïnezuur draagt, een beetje zoals letters
op een blad papier.
Schematische voorstelling van de binding tussen twee nucleotiden
2.2.3 DNA: de dubbele helix
In 1952 vatte de Amerikaanse biochemicus Erwin Chargaff
het idee op om de nucleotidensamenstelling van DNA uit
verschillende dieren- en plantensoorten precies te bepalen
en met elkaar te vergelijken. Hij verkreeg resultaten zoals
deze:
soort % A % C % G % T
tarwe 27,3 22,8 22,7 27,1
zee-egel 32,8 17,3 17,7 32,1
rat 28,6 20,5 21,4 28,4
mens 29,3 20,0 20,7 30,0
Minstens twee dingen zouden je moeten opvallen:
.............................................................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................................................
De regel van Chargaff zegt dat ................................................................................................................................... .
.............................................................................................................................................................................................................
inkijkexemplaar
De Amerikaan James Watson en de Brit Francis Crick leidden daaruit af dat in DNA adenine
altijd samen voorkomt met thymine en cytosine altijd samen met guanine. Samen met
de resultaten van Maurice Wilkins en Rosalind Franklin, die DNA-kristallen bestudeerden,
leidde dat in 1953 tot de ontrafeling van de bouw van DNA. Het model dat Watson en
Crick opstelden noemen we het dubbele helixmodel. Volgens dat model
• bestaat DNA uit 2 antiparallelle nucleotidenketens;
• zijn in elke keten de nucleotiden met elkaar verbonden via fosfaatbruggen;
• zijn beide ketens met elkaar verbonden door waterstofbruggen tussen de complementaire
basen adenine en thymine of guanine en cytosine;
• zijn beide ketens spiraalvormig gedraaid rond een gemeenschappelijke as.

Maurice Wilkins bij een model van
de DNA dubbele helix
James Watson (links) en
Francis Crick bij hun structuur-
model van de DNA dubbele helix
Rosalind Franklin
Rosalind Franklin bestudeerde DNA met behulp van
X-stralendiffractie. De symmetrische patronen die ze daarmee
verkreeg wezen in de richting van een dubbele helixstructuur.
inkijkexemplaar
Schematische voorstelling van de DNA dubbele helix. De
suiker-fosfaatruggengraten zijn weergegeven als gedraaide
linten. Omdat elk basenpaar opgebouwd is uit 1 purine- en
1 pyrimidinebase,is de onderlinge afstand tussen de suikerfosfaatruggengraten
overal even groot, nl. 2 nm.
Bolkapmodel van een stukje DNA dubbele helix
13

14
inkijkexemplaar
Schematische voorstelling van de posities en de oriëntatie van de componenten in beide nucleotidenketens van DNA
Het belangrijkste aan dit model is dat beide ketens niet gelijk maar complementair zijn.
Als je de samenstelling van één van de ketens kent, ken je automatisch ook de samenstelling
van de andere keten. Dat maakt dat de hele molecule eigenlijk heel makkelijk te
kopiëren is: zoals we later zullen zien maakt de cel beide ketens van elkaar los en vult
op elk aan wat er ontbreekt. Door het complementariteitsprincipe gaat dat bijna automatisch.
De waterstofbruggen tussen de complementaire basen zijn op zich eigenlijk zwakke bindingen,
maar door hun grote aantal zorgen ze ervoor dat DNA een heel stabiele molecule
is, die heel lang bewaard blijft.

De waterstofbruggen kunnen in de cel verbroken worden door enzymen. In een proefbuis
kan het echter ook door het DNA eenvoudigweg te verwarmen tot 80-85 °C. Technisch is
dat heel handig, zoals we later zullen zien.
Het allerbelangrijkste is dat de informatie die in het DNA vervat zit, in de volgorde van de
nucleotiden zit. Ze bepaalt de samenstelling van de eiwitten die op basis van het DNA door
de cel gemaakt worden, en die samenstelling bepaalt wat die eiwitten in de cel doen.
Het DNA in een mensencel bevat in totaal zo’n 3 miljard nucleotidenparen. Een deel daarvan
staat in voor de bouw van eiwitten, de rest heeft een andere functie. Welke functie
dat precies is, is lang niet altijd bekend. Daarom werd er vroeger wel eens van junk-DNA
(rommel-DNA) gesproken.
2.2.4 RNA: een variatie op hetzelfde thema
Naast DNA, dat dient voor de opslag van erfelijke informatie, komt er nog een tweede
type nucleïnezuur in de cel voor: RNA, dat hoofdzakelijk een functie heeft in de verwerking
van die erfelijke informatie. RNA vinden we vooral in het cytoplasma van de cel, terwijl
het overgrote deel van het DNA in de celkern zit.
Chemisch zijn DNA en RNA vrijwel identiek; alleen heeft RNA als sacharide ribose in plaats
van deoxyribose, en wordt de base thymine in RNA vervangen door uracil.
DNA RNA
deoxyribose
thymine
ribose
Maar in tegenstelling tot DNA bestaat RNA maar uit één nucleotidenketen. Deze keten
kan een ingewikkelde driedimensionale structuur vormen doordat er op eenzelfde molecule
gebieden voorkomen met een complementaire basenvolgorde, zodat basenparen
ontstaan. Uracil is, net als thymine in DNA, complementair met adenine.
inkijkexemplaar
uracil
15

16
C
C
A
A
C
A
A
U
U
A
G
G
G
G
A
U
G A
G C
basen
A
C
G
C
A
U
A
waterstofbrug
tussen complementaire
basen
G
U
A
G
G
G
U
C
A
U
A
C
G
C
U
A
A
A
G
G
U
U
keten van sachariden
en fosfaatgroepen
Er bestaan verschillende soorten RNA (r-, t- en m-RNA), elk met een zeer specifieke functie.
We zullen die nader bespreken in het deel over de eiwitsynthese.
2.3 DNA en chromosomen
Virussen bestaan uit nauwelijks meer dan een stuk DNA (of het verwante RNA), ingepakt
in een mantel die uit eiwitten bestaat. Ze kunnen dan ook niet zelfstandig leven, maar
planten zich voort met de ‘hulp’ van hun gastheer.
inkijkexemplaar
De primitiefste cellulaire organismen bewaren hun erfelijk materiaal als een naakte,
ringvormige DNA-molecule, los in het protoplasma: in tegenstelling tot meer ontwikkelde
organismen hebben ze nog geen echte kern. We noemen hen dan ook prokaryoten.
Alle bacteriën behoren tot deze groep.

Veel bacteriën hebben naast hun ‘chromosoom’ nog één of meer plasmiden:
kleine ringvormige stukken DNA met slechts enkele genen. Ze kunnen
van de ene bacterie aan de andere doorgegeven worden, maar ook
kunstmatig in een bacterie binnengebracht worden: dat is natuurlijk erg
interessant in de biotechnologie.
Bij alle andere organismen (de eukaryoten) ligt het erfelijk materiaal
in een celkern, afgesloten door een dubbele kernmembraan met kernporiën.
Schematische voorstelling van een bacterie
Schematisceh voorstelling van de celkern met een nucleolus en chromatine
Elektronenmicroscopische foto van een celkern
A nucleolus
B chromatinenetwerk
C kernmembraan
D cytoplasma
In het kernplasma ligt een kluwen van chromatinedraden, die zelf opgebouwd zijn uit
DNA-moleculen, gecombineerd met histonen. Histonen zijn basische eiwitten die zich
gemakkelijk binden aan (zure) DNA-moleculen. De DNA-draad is op regelmatige afstanden
rond een octameer (een complex van acht) histonen gewonden: ze vormt nucleosomen.
Die geven aan de DNA-draad het uitzicht van een parelsnoer. Het snoer is zo opgevouwen
dat de nucleosomen op twee stapels komen te liggen, samengehouden door weer een
andere soort histonen (H1-histonen). Die H1-histonen regelen de mate van condensatie
(oprollen) van de chromatinedraad: actief DNA wordt tijdelijk gedecondenseerd (ontrold).
inkijkexemplaar
B
C
A
D
17

18
A
Schematische voorstelling van een compacte chromatinevezel
A Nucleosomen in parelsnoerchromatine
B Compacte 30 nm chromatinevezel
Vooral tijdens de celdeling worden de chromatinedraden zeer sterk gecondenseerd. De
verdeling van het erfelijk materiaal over de twee dochtercellen kan zo ordelijker verlopen:
chromatinedraden nemen de vorm aan van chromosomen.
Structuur van een chromosoom
Condensatie van een chromatinevezel tot een chromosoom
inkijkexemplaar
B
Elektronenmicroscopische foto van een
menselijk geslachtschromosomenpaar

Vóór de celdeling heeft de cel haar DNA al verdubbeld – van elke DNA-molecule zijn er
twee identieke kopieën gemaakt, die voorlopig nog in één punt met elkaar verbonden
zijn. Als de twee dochtermoleculen gecondenseerd worden, ontstaat een chromosoom
dat bestaat uit twee identieke chromatiden, samengehouden door een centromeer (= het
nog niet gesplitste stuk). In de andere richting kan een chromosoom ook in twee (meestal
ongelijke) delen verdeeld worden: de armen. De kortste arm noemen we de p-arm, de
langste de q-arm.
Behalve de geslachtscellen hebben alle cellen van een organisme hetzelfde aantal chromosomen.
Dat aantal is typisch voor de soort. Zo bevatten alle lichaamscellen van de mens 46
chromosomen, van het fruitvliegje 8, van de aardappel en de chimpansee 48 ...
Bij de meeste organismen zijn de chromosomen even in aantal en twee aan twee gelijk.
We kunnen het totale (diploïde) aantal chromosomen voorstellen door 2n. De bij elkaar
horende chromosomen noemen we homologe chromosomen. Elke lichaamscel heeft dus
n homologe chromosomenparen. Van elk homoloog paar is één van de chromosomen afkomstig
van de vader, en één van de moeder. Bij de vorming van geslachtscellen wordt
het aantal chromosomen gehalveerd: deze cellen zijn dus haploïd, ze bevatten één chromosoom
van elk homoloog paar.
De twee leden van elk homoloog chromosomenpaar zien er hetzelfde uit, op één uitzondering
na: de geslachtschromosomen of heterosomen. Bij vrouwen bestaat dit paar uit
twee gelijke chromosomen (X-chromosomen) en bij mannen uit een X-chromosoom en
een veel kleiner Y-chromosoom. Men zegt dat de mens 22 paar autosomen en één paar
geslachtschromosomen heeft.
2n = 46 44 autosomen = 22 chromosomenparen
2 heterosomen 2 X-chromosomen = XX = ♀
1 X-chromosoom + 1 Y-chromosoom
= XY = ♂
Door speciale kleurtechnieken ontstaan op de chromosomen bepaalde bandenpatronen
die specifiek zijn voor elk chromosoom: op die manier wordt het makkelijker om ze te herkennen,
te rangschikken en te bestuderen. De chromosomen van een mens zien er onder
de microscoop als volgt uit:
inkijkexemplaar
A B
De chromosomen van de mens
A Niet-geordend karyogram
B Geordend karyogram van een man; de horizontale lijnen geven de ligging van de centromeren aan.
19

20
• Elke cel van het lichaam – met uitzondering van de voortplantingscellen – bevat in
haar kern de volledige informatie die nodig is voor de opbouw van het lichaam.
• De nucleïnezuren DNA en RNA zijn al van in de tweede helft van de 19de eeuw bekend,
maar het heeft tot in de helft van de 20ste eeuw geduurd voor men hun structuur en
hun rol in de erfelijkheid ontdekte.
• Beide nucleïnezuren bestaan uit lange ketens van nucleotiden, die zelf weer opgebouwd
zijn uit een sacharide, een fosfaatgroep en een organische base. De nucleotiden
verschillen onderling alleen in de organische base die ze bevatten. Ze zijn met elkaar
verbonden via hun fosfaatgroep. De informatie die een nucleïnezuurmolecule bevat zit
in de volgorde van haar nucleotiden.
• DNA bestaat uit de nucleotiden adenine, cytosine, guanine en thymine. Het sacharide
in DNA-nucleotiden is deoxyribose. DNA is opgebouwd volgens het dubbele helixmodel,
dat in 1953 ontdekt werd door de wetenschappers Watson en Crick. Het bestaat
uit twee evenwijdige nucleotidenketens die samengehouden worden door waterstofbruggen
tussen de basen die ze bevatten. Daarbij kan adenine alleen samengaan met
thymine, en guanine met cytosine. Deze koppels noemen we complementaire basen.
Beide ketens zijn spiraalvormig gedraaid rond een gemeenschappelijke as.
• DNA zit in eukaryote cellen voornamelijk in de kern en dient voor de opslag van de
erfelijke informatie.
• RNA bestaat uit de nucleotiden adenine, cytosine, guanine en uracil. Het sacharide in
RNA-nucleotiden is ribose. RNA is opgebouwd uit één enkele nucleotidenketen, die een
ingewikkelde driedimensionale structuur kan vormen.
• Bij eukaryoten, zoals de mens, speelt RNA een rol bij de verwerking van de erfelijke
informatie, voornamelijk in de eiwitsynthese. De drie types RNA spelen elk een rol in
een verschillend aspect daarvan.
• DNA komt in de kern van onze cellen samen voor met basische eiwitten: histonen. Samen
vormen ze de chromatine die je met de microscoop kan waarnemen.
• Behalve wanneer de cel zich deelt, ligt het chromatine grotendeels gedecondenseerd
(‘uitgerold’) in de kern: het moet immers ‘afgelezen’ kunnen worden. Als de cel zich
deelt is het belangrijk dat de chromatinedraden zo compact mogelijk ‘opgerold’ worden:
ze worden sterk gecondenseerd tot chromosomen. Elk chromosoom bestaat uit
twee identieke chromatiden: opgerolde kopieën van één chromatinedraad, die aan elkaar
vastzitten in het centromeer.
• Bij de meeste organismen is het aantal chromosomen in de lichaamscellen even: dergelijke
cellen noemen we diploïd. Het aantal chromosomen stellen we voor als 2n. Deze 2n
chromosomen zijn twee aan twee gelijk. De bij elkaar horende chromosomen noemen
we homoloog. Elke lichaamscel heeft dus n homologe chromosomenparen. Van elk homoloog
paar is één van de chromosomen afkomstig van de vader, en één van de moeder.
Bij de vorming van geslachtscellen wordt het aantal chromosomen gehalveerd:
deze cellen zijn dus haploïd, ze bevatten één chromosoom van elk homoloog paar.
• De twee leden van elk homoloog chromosomenpaar zien er hetzelfde uit, op één uitzondering
na: de geslachtschromosomen of heterosomen. Bij vrouwen bestaat dat paar
uit twee gelijke chromosomen (X-chromosomen) en bij mannen uit een X-chromosoom
en een veel kleiner Y-chromosoom. We zeggen dat de mens 22 paar autosomen en één
paar geslachtschromosomen heeft.
inkijkexemplaar

3 hoe gebruiken je cellen hun informatie?
3.1 De werkpaarden van de cel
Als er één groep moleculen is die belangrijk is voor een levende cel of een levend organisme,
dan is het wel die van de eiwitten. Zij zijn zo complex en zo gesofistikeerd
opgebouwd dat er letterlijk voor elke functie in het lichaam wel een eiwit te vinden is.
Je botten zijn voor een belangrijk deel opgebouwd uit het eiwit collageen, het eiwit hemoglobine
vervoert het zuurstofgas in je bloed, de antistoffen die je lichaam beschermen
tegen vreemde indringers zijn eigenlijk eiwitten. Eiwitten helpen je je voedsel te verteren,
zorgen ervoor dat je je armen en benen kan bewegen … De lijst is haast eindeloos.
In module 1 zag je dat eiwitten bestaan uit lange ketens aminozuren die in een welbepaalde
driedimensionale vorm opgevouwen zitten. Die vorm maakt het mogelijk dat eiwitten
bepaalde structuren in de cel ‘herkennen’ en op een bepaalde manier doen reageren. Waar
het op aankomt is dat de juiste aminozuren in de juiste volgorde met elkaar verbonden
zijn. De driedimensionale vorm volgt dan vanzelf.
20
ASP ASN TYR
LEU ARG GLY
25
TYR
GLY
SER
LEU
15
GLY
HIS
ASN
TRY
ARG
LYS
MET
GLN VAL ASP
ALA
THR
120 GLY
LYS
TRY
CYS
VAL 30
CYS
ALA
ALA
H
115
ALA
ILU
125
ALA
ARG
10
ALA
GLY
127
LEU
CYS 129
GLU
ARG OH
LEU
CYS
C
6
O
5 ARG
Carboxyl-einde
1
GLY
ARG
ASN
ARG
TRY
110 ALA
VAL
TRY
LYS
PHE
35
GLU
SER
ASN
PHE
ASN
N LYS VAL PHE
H
Amino-einde
100
105 ALA
ASP GLY ASP
SER
GLY ASN
MET
VAL
ILU
THR 40
GLN
ALA
LYS
THR
LYS
95
ALA
94
CYS
ASN
VAL
ARG SER
GLY
ASN
PRO
LEU
70
75
THR
CYS
76
ARG
ASN
ASN
ARG 45
ASN
THR
ASP
SER
90
ALA
THR
ILU
ILU
PRO
80 CYS
GLY
ASN
ASP 65
CYS
64
GLY
SER
50
THR
ASP
SER
ASP
ALA
SER
LEU
SER LEU
85
TRY
TYR
TRY
55
GLY
ARG 60
ILU
SER
LEU
ASN ILU GLN
S
S
S
S
S
S
S
S
Eiwitten als lysozyme bestaan uit een lange keten aminozuren. De volgorde van die aminozuren zie je op de linkertekening.
Zoals op de twee figuren rechts te zien is, vouwt deze keten zich echter driedimensionaal op. De vorm van deze driedimensionale
structuur is essentieel voor de werking van het eiwit: ze maakt het mogelijk dat het bepaalde structuren ‘herkent’, zoals
de donker gekleurde substraatmolecule die perfect in de opening in de lysozymemolecule past.
Veel experimenten hebben aangetoond dat DNA de informatie bevat voor het aanmaken
van eiwitten. Eigenlijk is dat logisch: DNA is net als een eiwit een lange ketenvormige
molecule, bestaande uit schakels – nucleotiden deze keer – in een bepaalde volgorde.
Blijkbaar kunnen cellen de juiste volgorde van de aminozuren in een eiwit afleiden uit de
volgorde van de nucleotiden in hun DNA.
inkijkexemplaar
Een stukje DNA waarin op de juiste plaats de nucleotidenvolgorde ATGCCAGGCGCTTAG
voorkomt zal er bijvoorbeeld voor zorgen dat de cel een peptide maakt, bestaande uit de
aminozuren methionine, proline, glycine en alanine, in die volgorde.
Elke cel in het menselijk lichaam heeft voldoende informatie om duizenden verschillende
eiwitten te maken. Een stuk DNA dat de informatie bevat voor het samenstellen van één
eiwit (of, correcter gezegd, één polypeptide) noemen we een gen. Menselijke cellen bevatten
20 000 à 25 000 genen: ze kunnen dus in principe 20 000 à 25 000 polypeptiden maken.
Eigenlijk gebruiken cellen trucjes om op basis van één gen verschillende poly peptiden
te kunnen maken, maar dat valt buiten het bestek van dit boek.
21

22
3.2 DNA ‘vertalen’ in eiwit
3.2.1 Twee probleempjes
Bij de aanmaak van eiwitten zijn er twee dingen die de zaak complexer maken dan ze op
het eerste gezicht lijkt.
• De informatie voor de aanmaak van eiwitten zit in de kern, de eiwitten zelf in het cytoplasma.
Ze worden daar ook gevormd. De informatie moet dus op één of andere manier
naar het cytoplasma gebracht worden, terwijl het DNA in de kern blijft.
De cel lost dit op door bij de aanmaak van een eiwit in twee stappen te werken. Eerst
wordt er een ‘werkkopie’ gemaakt van het gen dat de informatie draagt voor dat eiwit.
Voor het maken van die kopie wordt RNA gebruikt, geen DNA. We noemen deze kopie
boodschapper-RNA of mRNA (m van ‘messenger’). Deze eerste stap noemen we de
transcriptie.
De tweede stap is de translatie. Daarbij wordt
het mRNA naar het cytoplasma overgebracht
en daar afgelezen door een ribosoom. Dat ribosoom
koppelt aminozuren aan elkaar in een
volgorde die bepaald wordt door de nucleotidenvolgorde
van het mRNA, en dus ook van het
DNA. Op die manier ontstaat een eiwitmolecule
met een samenstelling volgens de instructies
in één bepaald gen.
• Het DNA dat de instructies bevat voor het maken van eiwitten bevat vier verschillende
nucleotiden. Eiwitten bevatten twintig verschillende aminozuren. De cel zal dus
groepjes van meerdere nucleotiden moeten gebruiken als ‘code’ voor elk aminozuur.
Je kan uitrekenen dat zo’n groepje uit drie nucleotiden moet bestaan: alleen dan beschik
je over minstens twintig combinaties, oftewel minstens één voor elk aminozuur.
De verzameling van al die combinaties – de vertaalsleutel zeg maar – noemen we de
genetische code. We zien verderop hoe die precies in elkaar zit.
3.2.2 Transcriptie: het ‘overschrijven’ van DNA in RNA
Bij de transcriptie worden de complementaire strengen van het DNA over de hele lengte
van het ‘af te schrijven’ gen van elkaar losgemaakt door een enzym dat helicase heet.
Op één van de twee ketens, die we de codogene streng noemen, maakt het enzym RNApolymerase
een nieuwe complementaire streng uit RNA-nucleotiden (geen DNA-nucleotiden).
De complementariteitsregels zijn haast dezelfde als voor DNA: tegenover een C
in de codogene DNA-streng komt een G, tegenover een G een C en tegenover een T een
A. Maar tegenover een A in het DNA komt een U. Er ontstaat dus een RNA-molecule die
overeenstemt met de streng van het DNA tegenover de codogene streng: die noemen we
de coderende streng. Waar er in de coderende streng een T staat, staat er in het gevormde
RNA een U – en de nucleotiden bevatten natuurlijk ribose in plaats van deoxyribose.
inkijkexemplaar
De RNA-molecule die op die manier ontstaan is, noemen we boodschapper-RNA of mRNA.
Ze wordt na haar afwerking doorheen de poriën in het kernomhulsel naar het cytoplasma
getransporteerd en daar opgevangen door een ribosoom. De twee complementaire strengen
van het DNA sluiten na het verdwijnen van het mRNA terug op elkaar aan. Aan het
DNA is niets veranderd: het heeft gewoon als ‘matrijs’ gediend voor de vorming van het
mRNA.

RNA
C
U
G
U
U
T G T C A T T C G G
A
G
coderende streng (DNA) DNA
U
C
A
mRNA
U U
C G
C A G T A A G C C
codogene streng (DNA)
Het mRNA dat bij de transcriptie gevormd wordt is complementair met één streng van het DNA: de codogene streng. Ze
stemt dus in nucleotidenvolgorde overeen met de DNA-streng tegenover de codogene streng: de coderende streng. Na
zijn vorming komt het mRNA los van het DNA en begeeft het zich doorheen de kernporiën naar het cytoplasma.
3.2.3 Translatie: het ‘vertalen’ van de RNA-boodschap in eiwit
Voor de translatie hebben we nog twee ‘hulpstukken’ nodig: ribosomen die het mRNA
aflezen, en transport-RNA’s (tRNA’s) die aminozuren aanvoeren voor de bouw van het polypeptide.
3.2.3.1 Ribosomen
Als het mRNA in het cytoplasma aankomt,
wordt het opgevangen door een ribosoom.
Ribosomen zijn kleine organellen die voor
een groot deel uit RNA bestaan (rRNA). Dat
wordt gevormd in het nucleool, in de kern.
Een ribosoom is opgebouwd uit twee ongelijke
helften die rond het mRNA passen.
Het ribosoom hecht zich aan één uiteinde
van de mRNA-molecule (even vóór het startcodon,
zie verder) en schuift dan langzaam
op langs de molecule. Als het een startcodon
tegenkomt, begint het met het aaneen-
kleine subeenheid:
schakelen van aminozuren in functie van de
1 molecule RNA en 33 eiwitmoleculen
basenvolgorde op het mRNA. Er wordt een Een ribosoom van een eukaryote cel bestaat uit twee onge-
geleidelijk langer wordende eiwitketen geculen
en 82 eiwitmoleculen.
vormd. Nog vóór die af is hecht er zich al
een tweede ribosoom aan het mRNA-uiteinde, dat op zijn beurt een eiwitmolecule begint
te bouwen, en zo verder. Er ontstaat een complex dat bestaat uit een mRNA-molecule
met daarop een reeks ribosomen, elk met een groeiende eiwitketen eraan: een polysoom
(zie p. 26). Is een ribosoom aan het eind van het coderende deel van de mRNA-molecule
gekomen, dan ‘rolt het van de band’, de voltooide polypeptideketen komt vrij en het ribosoom
kan aan een nieuwe cyclus beginnen.
3.2.3.2 tRNA
Voor de synthese van een eiwit, in de ribosomen, moeten er natuurlijk aminozuren aangevoerd
worden. Dat is de taak van het transport- of transfer-RNA (tRNA). Voor elk aminozuur
zijn er één of meer soorten tRNA die alleen dat specifieke aminozuur transporteren.
De tRNA-moleculen zijn ongeveer 80 nucleotiden lang en hebben een typische klaverbladvorm.
Het aminozuur is gebonden aan het ‘steeltje’ van het klaverblad. Recht ertegenover
zit in het tRNA het anticodon, een groepje van drie nucleotiden (een triplet) dat
specifiek is voor elk aminozuur.
G
grote subeenheid:
3 moleculen RNA en 49 eiwitmoleculen
lijke helften (subeenheden). Samen bevatten ze 4 rRNA-mole-
inkijkexemplaar
23

24
tRNA voor asparaginezuur Asp (A: 3-dimensioneel, B: schematisch), het codon van mRNA past op het anticodon van
tRNA
Zoals twee DNA-strengen of een DNA- en een RNA-streng zich via waterstofbruggen aan
elkaar binden wanneer hun basenvolgorde complementair is, zo hecht ook een tRNAmolecule,
met bijbehorend aminozuur, zich met het anticodon aan de mRNA-streng op
een bepaalde plaats in het ribosoom, als de drie nucleotiden (het codon) daar complementair
zijn met het anticodon. De nucleotidenvolgorde in het mRNA bepaalt dus het
tRNA-met-aminozuur dat zich bindt. Op een stukje mRNA met de volgorde AUG bindt zo
een tRNA waarvan het anticodon de volgorde UAC vertoont. Op dat tRNA zit altijd het
aminozuur methionine gebonden. Op een stukje mRNA met de volgorde GGA zou een
tRNA met anticodon CCU binden en het aminozuur glycine meebrengen.
mRNA
tRNA
A
U
U
A
Met
G
C
G
C
G
C
Gly
A
U
U
A
G
C
Cys
U
A
codon
anticodon
aminozuur
Een tRNA met een bepaald anticodon brengt altijd hetzelfde aminozuur mee en bindt zich op het mRNA op het codon
dat complementair is met zijn anticodon.
inkijkexemplaar
3.2.3.3 De translatie
De rest is eigenlijk bandwerk. Stel, een mRNA-molecule komt uit de kern in het cytoplasma
aan en bindt zich aan een ribosoom. Het ribosoom beweegt zich langs het mRNA. Als
het ribosoom op het mRNA een startcodon tegenkomt, bindt er zich daarop een eerste
tRNA-aminozuur-combinatie (initiatie). Het startcodon is altijd AUG: het bindt dus het
tRNA met anticodon UAC, waaraan het aminozuur methionine gebonden is.

Translatie: initiatie. De twee delen van het ribosoom hechten zich aan het mRNA en beginnen het ‘af te lezen’. Als het
ribosoom een startcodon bereikt hecht zich daarop een eerste tRNA met daaraan het eerste aminozuur van het polypeptide:
dat is altijd methionine.
Tussen de twee subeenheden van het ribosoom kan er nog een tweede tRNA-met-aminozuur
op het mRNA binden. Als dat gebeurt, zitten er twee aminozuren vlak naast elkaar,
elk aan het uiteinde van hun tRNA. Een enzym zorgt er dan voor dat er een peptidebinding
ontstaat tussen deze twee aminozuren. Tegelijk schuift de mRNA-molecule – mét de
2 tRNA’s-met-aminozuren – verder, zodat het eerste codon buiten het ribosoom valt.
Het eerste tRNA wordt dan losgekoppeld, zowel van het mRNA als van zijn aminozuur, en
het tweede tRNA blijft over, nu met een dipeptide eraan gebonden. Er is ook plaats vrijgekomen
voor het binden van een derde tRNA-aminozuur-combinatie, achter de tweede.
Tussen het tweede en het derde aminozuur ontstaat een peptidebinding, het mRNA met
groeiende polypeptideketen schuift op, het tweede tRNA komt los, het vierde tRNA-metaminozuur
hecht zich vast ... en zo gaat het steeds verder (elongatie), tot het ribosoom
een stopcodon bereikt (UAA, UAG of UGA).
Translatie: elongatie: opbouw van de polypeptideketen. Telkens als een nieuw aminozuur zich aan de keten bindt,
verschuift het ribosoom, waardoor een nieuw tRNA, met een nieuw aminozuur, kan binden.
inkijkexemplaar
Op het stopcodon bindt zich geen tRNA-met-aminozuur, maar een eiwit: een terminatiefactor
(TF). Die zorgt ervoor dat het hele complex uit elkaar valt (terminatie). Het polypeptide
is afgewerkt, het hele proces kan opnieuw beginnen.
Translatie: slot, bij het stopcodon stopt de translatie
25

26
Een ribosoom koppelt dus geen aminozuren aan elkaar in functie van het volledige mRNA,
maar alleen van het stuk mRNA van het startcodon (inbegrepen) tot aan het stopcodon
(niet inbegrepen). Dat stuk van het mRNA noemen we het open leesraam.
Ondertussen zijn er wel al andere ribosomen met groeiende polypeptideketens langs het
mRNA onderweg. Een mRNA-molecule met meerdere ribosomen in verschillende stadia
van de translatie noemen we een polysoom.
Verschillende ribosomen op één mRNA: een polysoom
3.3 De genetische code
Puur mathematisch kan je berekenen dat voor elk van de 20 aminozuren die in eiwitten
voorkomen, er op DNA- of RNA-niveau een code moet bestaan die minstens 3 nucleotiden
bevat. Als de code voor een aminozuur uit 1 of 2 nucleotiden bestond, dan zouden er te
weinig combinatiemogelijkheden zijn – resp. 4 en 16 – om een code te vormen voor alle
bestaande aminozuren. Vier nucleotiden kunnen echter op 64 verschillende manieren in
groepjes van drie gerangschikt worden: ruim genoeg voor 20 aminozuren.
Door proeven met radioactief gemerkte aminozuren hebben wetenschappers de genetische
code volledig kunnen ontcijferen. Elk codon van drie nucleotiden codeert specifiek
voor één aminozuur. De code is echter ‘gedegenereerd’: voor de meeste aminozuren bestaat
er meer dan één codon. Verder zijn er drie nonsens- of stopcodons. AUG, dat in het
mRNA codeert voor het aminozuur methionine, fungeert ook als startcodon.
eerste
base
tweede base derde
U C A G
base
U UUU: Phe UCU: Ser UAU: Tyr UGU: Cys U
UUC: Phe UCC: Ser UAC: Tyr UGC: Cys C
UUA: Leu UCA: Ser UAA: Stop UGA: Stop A
UUG: Leu UCG: Ser UAG: Stop UGG: Trp G
C CUU: Leu CCU: Pro CAU: His CGU: Arg U
CUC: Leu CCC: Pro CAC: His CGC: Arg C
CUA: Leu CCA: Pro CAA: Gln CGA: Arg A
CUG: Leu CCG: Pro CAG: Gln CGG: Arg G
A AUU: Ile ACU: Thr AAU: Asn AGU: Ser U
AUC: Ile ACC: Thr AAC: Asn AGC: Ser C
AUA: Ile ACA: Thr AAA: Lys AGA: Arg A
AUG: Met ACG: Thr AAG: Lys AGG: Arg G
G GUU: Val GCU: Ala GAU: Asp GGU: Gly U
GUC: Val GCC: Ala GAC: Asp GGC: Gly C
GUA: Val GCA: Ala GAA: Glu GGA: Gly A
GUG: Val GCG: Ala GAG: Glu GGG: Gly G
inkijkexemplaar
De genetische code is universeel, d.w.z. dat elk codon in elk organisme hetzelfde betekent
– op de paar onvermijdelijke uitzonderingen na.

3.4 Fouten in de informatie
Wanneer de inhoud of de hoeveelheid van de erfelijke informatie afwijkt van het normale,
spreken we van een mutatie – tenminste wanneer de afwijking merkbare gevolgen heeft.
Als dat niet het geval is, spreken we eerder van een polymorfisme.
Mutaties kunnen op verschillende manieren ontstaan:
• spontaan:
Bij het kopiëren van het DNA (replicatie, zie 4.1.2) werkt een cel ongelooflijk nauwkeurig,
maar gemiddeld kopieert een cel toch nog één nucleotide op 100 miljoen verkeerd.
Aangezien het DNA van een cel zo’n drie miljard nucleotiden bevat, moet je dus toch
rekenen op zo’n 30 mutaties per keer.
• door straling:
De schade is afhankelijk van de energie van de straling. Door UV-straling worden soms
twee basen aan elkaar ‘geplakt’, zodat ze afgelezen worden als één base: een kleine fout
op het eerste gezicht, maar met grote gevolgen. Gammastraling breekt hele stukken
uit het DNA.
• door chemische stoffen:
Sommige stoffen brengen chemische veranderingen aan in het DNA, zodat het verkeerd
afgelezen wordt. Wanneer menselijke cellen blootgesteld worden aan sigarettenrook,
breken sommige chromosomen doormidden door de chemische stoffen in die
rook. Dat is natuurlijk zeer ernstig en zou een verklaring kunnen zijn voor het ontstaan
van kanker door sigarettenrook.
Mutaties worden volgens hun omvang ingedeeld in drie groepen: genmutaties, chromosoommutaties
en genoommutaties.
3.4.1 Genmutaties
Een genmutatie is een verandering in de nucleotidensamenstelling van één gen. Meestal
heeft dat gevolgen voor de samenstelling van het eiwit dat op basis van het betreffende
gen gemaakt wordt. In het gen dat codeert voor de β-keten van hemoglobine is bij patiënten
met sikkelcelanemie in het zesde codon een adenine vervangen door een thymine.
Het codon waarin dat gebeurt verandert van GAA in GTA. Het GAA-triplet in normaal hemoglobine
codeert voor het aminozuur glutaminezuur, het GTA-triplet in het gemuteerde
gen codeert voor valine. Het gevolg is, zoals we al eerder zagen, een andere structuur
van de β-keten en dus van heel de hemoglobinemolecule. Dat heeft een vermindering
van functionaliteit tot gevolg, wat resulteert in zware bloedarmoede. Bij één persoon op
10 000 is de hemoglobinemolecule op één of andere manier gemuteerd. Hemoglobine is
maar één van de duizenden verschillende eiwitten die een levend organisme bevat. Mutatie
is dus niet echt een zeldzaam verschijnsel.
Rode bloedlichaampjes bij sikkelcelanemie: bij
een laag O 2 -gehalte krijgen de bloedcellen een
gerafeld uitzicht of een sikkelvorm
inkijkexemplaar
Normale en sikkelcelhemoglobine
27

28
Genmutaties kunnen verschillende vormen aannemen:
• Als één nucleotide vervangen wordt door een ander nucleotide, spreken we van een
puntmutatie. Meestal heeft dat tot gevolg dat één aminozuur in het eiwit vervangen
wordt door een ander aminozuur (= missense mutatie). Dat heeft soms grote gevolgen,
zoals bij sikkelcelanemie.
We vergelijken die code met een zin in onze taal, die ook is opgebouwd uit woorden
of woorddelen van drie letters, weliswaar uit een groter alfabet. De normale zin luidt:
MET DIT GEN KAN EEN CEL EEN HER SEN CEL WOR DEN
Als één letter vervangen wordt door een andere (T > G op plaats 18), verandert de betekenis
van de zin:
MET DIT GEN KAN EEN CEL EEN KER SEN CEL WOR DEN
Deze zin zal wellicht verkeerd geïnterpreteerd worden.
Soms ontstaat er in plaats van het oorspronkelijke codon een stopcodon (T > G op plaats
21): het eiwit wordt dan korter. We spreken dan van een nonsense mutatie.
MET DIT GEN KAN EEN CEL EEN HER …
De zin is helemaal onverstaanbaar geworden.
Het gebeurt ook dat het nieuwe codon hetzelfde betekent als het originele (T > C op
plaats 21). Er is dan wel een verandering in het DNA, maar niet in het eiwit: een stille
mutatie.
inkijkexemplaar
MET DIT GEN KAN EEN CEL EEN HER SEN CEL WOR DEN
De zin blijft toevallig even goed leesbaar.

• Als er één of meer nucleotiden ontbreken, spreken we van een deletie. Als het ontbrekende
aantal nucleotiden geen veelvoud van drie is, verandert de indeling van het open
leesraam in codons. Heel de samenstelling van het polypeptide zal dus veranderen vanaf
het mutatiepunt: we noemen dat een nonsense mutatie. Soms ontstaat er toevallig
een stopcodon, waardoor het polypeptide ook nog eens korter wordt. In ons voorbeeld
ontbreekt de G op plaats 6 – in de zin de E op plaats 8:
Deze zin is niet meer te lezen.
MET DIT GNK ANE ENC ELE ENH ERS ENC ELW ORD EN
Als het ontbrekende aantal nucleotiden wel een veelvoud van drie is, ontbreekt er een
aantal volledige codons. In het eiwit zal er dus een overeenstemmend aantal aminozuren
ontbreken, de rest blijft hetzelfde.
• Als er één of meer nucleotiden extra voorkomen spreken we van een insertie. De gevolgen
zijn volledig analoog aan die van een deletie – alleen omgekeerd natuurlijk. In ons
voorbeeld is er een T bijgekomen op plaats 6 – in de zin een L op plaats 9.
De zin is eveneens onleesbaar.
MET DIT GEL NKA NEE NCE LEE NHE RSE NCE LWO
Genmutaties zijn klein: ze zijn microscopisch niet zichtbaar maar wel op andere manieren
vast te stellen, bv. door DNA-onderzoek.
In oefening 12 kan je zelf nagaan welke gevolgen genmutaties zoal kunnen hebben.
3.4.2 Chromosoommutaties
Chromosoommutaties zijn grote, microscopisch zichtbare veranderingen aan één of enkele
chromosomen. Een deletie kan bijvoorbeeld zo groot zijn dat je die met de microscoop
kan waarnemen.
Er bestaan meerdere soorten chromosoommutaties. Eentje waaraan we verderop speciaal
aandacht zullen besteden is de translocatie. Dat is het verschijnsel waarbij één chromosoom
(of een groot stuk ervan) vastgehecht zit aan een ander chromosoom. Vaak heeft
dat geen gevolgen voor de drager of draagster van de translocatie zelf, maar het kan wel
problemen veroorzaken voor zijn of haar kinderen.
inkijkexemplaar
29

30
3.4.3 Genoommutaties
A: Translocaties komen relatief veel voor tussen chromosomen
met een heel korte p-arm (acrocentrische
chromosomen) zoals de chromosomen 21 en 14. De
korte arm van beide chromosomen breekt dan af en
de centromeren hechten zich aan mekaar vast.
B: In dit karyogram zie je dat een van de chromosomen
14 langer is dan het andere. Dat komt omdat
er een chromosoom 21 aan ‘vastplakt’. Dit meisje
heeft dus in totaal drie chromosomen 21: twee losse
en eentje vast aan een van de chromosomen 14.
Daarom lijdt ze aan het syndroom van Down.
Bij een genoommutatie is er iets mis met het aantal chromosomen, dus met de hoeveelheid
erfelijk materiaal.
• Bij een polyploïdie komt elk type chromosoom in een te groot aantal voor. Polyploïdieën
zijn bij mensen en dieren niet leefbaar, maar bij planten wel: de moderne tarwe
die we gebruiken voor brood en pasta is bijvoorbeeld hexaploïd (6n chromosomen).
inkijkexemplaar
Een triploïdie is bij de mens niet leefbaar. Ze
is de oorzaak van 1/6de van de miskramen.
Ze ontstaat bijvoorbeeld wanneer een eicel
bevrucht wordt door twee zaadcellen.
• Bij een trisomie komt één type chromosoom in drie exemplaren voor in plaats van twee.
De meeste trisomieën zijn niet leefbaar bij de mens. Trisomie 21 – drie chromosomen
21 in plaats van twee, de oorzaak van het syndroom van Down – zou je een uitzondering
kunnen noemen. Chromosoom 21 is een zeer klein chromosoom, en de gevolgen
bij een verkeerd aantal zijn dan ook minder ernstig dan bij een groter chromosoom.
Ook van de geslachtschromosomen komen trisomieën voor.

Karyogram van een man met het syndroom van
Down, dat veroorzaakt wordt door een afwijking in
het normale aantal chromosomen; het chromosoom
21 komt in drievoud i.p.v. in tweevoud voor.
• Bij een monosomie komt er van één type chromosoom maar één exemplaar voor in
plaats van twee. Bij mensen is alleen monosomie X leefbaar. Die mensen hebben 45
chromosomen, waarvan één X-chromosoom: geen tweede X, geen Y-chromosoom. Zulke
meisjes lijden aan het Turnersyndroom.
Afwijkende chromosomenaantallen worden verderop uitgebreider behandeld.
• Eiwitten zijn de moleculen die alle levensprocessen in de cel uitvoeren. Om dat te
kunnen doen moeten ze de juiste aminozurensamenstelling en -volgorde hebben. Die
wordt bepaald door de nucleotidenvolgorde in het DNA van de genen: elk gen bepaalt
de bouw van één polypeptide.
• De synthese van eiwitten gebeurt in twee stappen: transcriptie en translatie.
• Tijdens de transcriptie wordt in de kern een RNA-kopie gemaakt van één DNA-streng
van een gen. De RNA-molecule die ontstaat noemen we boodschapper­RNA (mRNA).
• Tijdens de translatie wordt in het cytoplasma de nucleotidenvolgorde van het mRNA
afgelezen door een ribosoom. Op basis van de nucleotidenvolgorde in het coderende
gedeelte van het mRNA (= open leesraam) worden de juiste aminozuren in de juiste
volgorde aan elkaar gekoppeld, zodat er een polypeptide ontstaat. Die aminozuren
worden aangevoerd en in de juiste volgorde gezet door kleine tRNA-moleculen.
• Wanneer er een verandering (= mutatie) optreedt in de nucleotidenvolgorde van een
gen, zal er meestal ook een verandering optreden in het eiwit dat op basis van dat gen
gemaakt wordt. Meestal zal dat eiwit daardoor niet meer naar behoren functioneren.
We noemen een mutatie in één gen een genmutatie. We onderscheiden o.m. deleties,
inserties en puntmutaties. De gevolgen zijn afhankelijk van de aard en het aantal van
de nucleotiden die bij de mutatie betrokken zijn.
• Naast genmutaties onderscheidt men ook grotere mutaties, die microscopisch waarneembaar
zijn: een chromosoommutatie is een grote verandering in de samenstelling
van één of enkele chromosomen. Een genoommutatie is een verandering in het aantal
chromosomen.
inkijkexemplaar
31

32
4 doorgeven van informatie
4.1 Het lichaam groeit
4.1.1 Waarom celdeling?
Als je groeit maak je meer cellen aan. Dat heeft zo zijn voordelen. Cellen kunnen immers
niet eindeloos groter worden. Twee kleine cellen kunnen ook efficiënter voedingstoffen
opnemen dan één grote. Als je uit veel cellen bestaat, kan je de taken bovendien verdelen.
Cellen specialiseren zich in bepaalde functies: sommige nemen zuurstof op uit de lucht,
andere vangen licht op ...
Het aanmaken van nieuwe cellen stopt niet zodra je lichaam volgroeid is. Je cellen verslijten
immers, worden beschadigd ... Ze moeten dan vervangen worden door nieuwe cellen.
Een huidcel gaat bijvoorbeeld twee tot vier weken mee, daarna moet ze vervangen worden
door een nieuwe – tenzij ze eerder al beschadigd werd, natuurlijk.
De groei van deze foetus (20 weken) is het gevolg van celdeling. Wondheling gebeurt door herhaalde celdelingen.
Nieuwe lichaamscellen worden aangemaakt door celdeling: een bestaande cel splitst zich
in twee nieuwe cellen. De bedoeling daarbij is dat beide nieuwe cellen precies dezelfde
erfelijke informatie – dus hetzelfde DNA – krijgen als de oorspronkelijke. Het bestaande
DNA moet dus eerst gekopieerd worden in een proces dat replicatie heet. Zodra dat gebeurd
is, kunnen de twee kopieën netjes verdeeld worden over de twee nieuw te vormen
cellen: dat is de eigenlijke celdeling of mitose.
4.1.2 De voorbereiding: erfelijke informatie wordt gekopieerd
Voor een cel zich kan delen, moet ze ervoor zorgen dat er voor elk van haar dochtercellen
een perfecte kopie van haar erfelijke informatie beschikbaar is. Vóór de celdeling zal ze
dus al haar DNA kopiëren. Als je de opbouw van de DNA-molecule uit twee complementaire
ketens bekijkt, zie je al meteen hoe dat waarschijnlijk zal gebeuren. Watson en Crick
zagen het al in 1953: het kan voor een cel niet zo moeilijk zijn om de twee complementaire
helften van haar DNA los te maken van elkaar en op elk van beide aan te vullen wat
er ontbreekt. Op die manier krijg je twee dubbelstrengige moleculen die identiek zijn aan
de oorspronkelijke.
inkijkexemplaar
Het proces waarbij op basis van één DNA-molecule twee identieke DNA-moleculen gemaakt
worden heet replicatie. Eenvoudig gesteld verloopt replicatie in twee stappen:
1 De twee complementaire ketens worden van elkaar losgemaakt door het verbreken
van de waterstofbruggen tussen de complementaire basen. Dat gebeurt door het enzym
helicase, dat de DNA-molecule geleidelijk aan van de ene kant naar de andere
‘openritst’. Je krijgt op die manier twee enkele ketens met vrije basen.

A B C D
Schematisch overzicht van semiconservatieve DNA-replicatie
A Oorspronkelijke DNA-molecule
B Onder invloed van helicase wijken de twee strengen uiteen.
C Op de twee strengen worden met behulp van DNA-polymerase complementaire nucleotiden aangehecht.
D De nieuwgevormde DNA-moleculen zijn onderling identiek en identiek aan de oorspronkelijke DNA-molecule.
2 Naarmate het enzym helicase vordert bij het ‘openritsen’ van de DNA-molecule vult
een tweede enzym, DNA­polymerase, de ontbrekende complementaire nucleotiden
aan op elk van de ketens die ontstaan zijn. Dat gaat haast automatisch omdat door de
complementariteit het juiste nucleotide op de juiste plaats terecht komt: het enige
dat polymerase hoeft te doen is de nucleotiden onderling verbinden tot een keten. Dat
gebeurt op de twee oorspronkelijke ketens in tegengestelde richting, wat ons, zoals je
kan lezen in de context, technisch gezien erg goed uitkomt.
Het resultaat van de actie van deze twee enzymen is het ontstaan van twee DNA-moleculen
die identiek zijn aan de oorspronkelijke molecule. Elk bestaat uit twee complementaire
ketens, waarvan er één afkomstig is van de oorspronkelijke molecule en één nieuw
gemaakt werd. Omdat elke dochtermolecule dus voor de helft uit ‘oud’ en voor de helft
uit ‘nieuw’ materiaal bestaat, noemen we replicatie een semiconservatief proces.
inkijkexemplaar
33

34
context
DNA à volonté
Kary Mullis is een Amerikaanse scheikundige die PCR uitvond, een
techniek om DNA te vermenigvuldigen. Het verhaal gaat dat hij de
techniek bedacht toen hij op een nacht in 1983 met zijn vriendin in
het maanlicht door de Californische heuvels reed. Hij dacht aan de
precisie van het DNA-replicatieproces en aan een manier om het in
de proefbuis toe te passen om DNA te vermenigvuldigen.
Het idee was zo simpel dat Mullis zijn superieuren in de biotechnologische
firma waar hij werkte maar met moeite kon overtuigen
dat het echt iets betekende. Hij besteedde een jaar aan het op punt
stellen van de techniek, en het werkte! Mullis kreeg een bonus van
10 000 dollar voor zijn uitvinding, en de firma waarvoor hij werkte
verkocht ze later voor 300 miljoen dollar. Mullis kreeg er in 1993
ook de Nobelprijs chemie voor.
PCR is de afkorting van polymerase chain reaction of polymerase-kettingreactie. De techniek
is gebaseerd op het natuurlijke replicatieproces, waarbij het enzym DNA-polymerase vóór elke
celdeling een kopie maakt van al het DNA van de cel. Mullis’ idee was dat je dit mechanisme
kan gebruiken om DNA miljoenen keren te kopiëren, gewoon door het replicatieproces van
hetzelfde stukje DNA telkens weer opnieuw te laten beginnen: een kettingreactie dus.
Het onderzoek van DNA kan erg nuttig zijn, niet alleen in fundamenteel wetenschappelijk onderzoek
maar ook bijvoorbeeld in gerechtelijke en medische contexten. Je kan er iemand mee
identificeren, verdachten uitsluiten in een gerechtelijk onderzoek, erfelijke afwijkingen opsporen
... Het probleem is dat je in die contexten vaak over erg weinig DNA beschikt, te weinig
om onderzoek op te doen. Enkele haren, een spatje bloed, een cel van een embryo: over meer
materiaal beschik je vaak niet. Een techniek om DNA te vermenigvuldigen (amplificeren) is dus
erg nuttig, en de beste techniek daarvoor, tot nu toe, is PCR.
Wat heb je zoal nodig voor PCR?
• DNA met daarin het stukje dat je wilt onderzoeken. Voorwaarde is wel dat je de volgorde
van een aantal nucleotiden aan weerskanten van dat stukje kent.
• Twee stukjes enkelstrengig DNA – in de proefbuis gemaakt – die complementair zijn aan
het DNA aan weerszijden van het te onderzoeken stuk. Gewoonlijk zijn deze stukjes een
20-tal nucleotiden lang. We noemen ze primers omdat ze als ‘startblok’ dienen voor DNApolymerase.
• Warmtebestendig DNA­polymerase. Dit enzym moet warmtebestendig zijn omdat het
grootste deel van de reactie bij hoge temperatuur gebeurt.
• Een flinke voorraad DNA­nucleotiden om nieuw DNA mee te bouwen.
inkijkexemplaar
Dat alles gaat in een proefbuis. Die proefbuis gaat in een machine die op voorgeprogrammeerde
tijdstippen van temperatuur verandert: een thermocycler.

Hoe werkt het?
PCR bestaat uit drie stappen die telkens terugkeren, in een cyclus.
1 denaturatie:
De complementaire DNA-strengen worden van elkaar gescheiden door verwarming tot
94 °C.
2 hybridisatie:
Bij afkoeling – tot 55 °C bijvoorbeeld – zullen de primers zich binden op de complementaire
stukken DNA aan weerskanten van het te onderzoeken stuk.
3 extensie of elongatie:
Met de primers als startpunten maakt DNA-polymerase een complementaire keten aan op
elk van de helften van de te onderzoeken molecule. Dat gebeurt bij 72 °C. Resultaat: twee
nieuwe dubbelstrengige moleculen met als eindpunten de primers die je toegevoegd hebt.
Deze cyclus wordt 20-30 keer herhaald. Reken maar eens uit hoeveel moleculen DNA je zo
maakt: 2 moleculen na 1 cyclus, 4 moleculen na 2 cycli ...
Samengevat selecteer je dus een klein stukje DNA uit een ingewikkeld DNA-mengsel – bijvoorbeeld
een stukje van 100 nucleotidenparen lang uit de 3 miljard nucleotidenparen in een
menselijke cel – en vermenigvuldig je alleen dat stukje zo vaak als je maar wil, door toepassing
van het natuurlijke replicatieproces. Het is zoals de spreekwoordelijke naald in de hooiberg
die je vindt en dan een paar miljoen keer namaakt. Het gevonden stukje kan je dan op allerlei
manieren gebruiken of onderzoeken. De toepassingen van PCR zijn eindeloos: van genetische
vingerafdrukken tot het diagnosticeren van erfelijke aandoeningen, van het opsporen van allerlei
infecties zoals aids tot het doelbewust aanbrengen van mutaties in DNA om te zien wat
de gevolgen daarvan zijn. Je leest er meer over in het thema biotechnologie in module 4.
Benodigdheden:
doelsequentie
doelsequentie
primers vrije nucleotiden polymerase
denaturatie
(94 °C)
strengen gescheiden
bij hoge temperatuur
hybridisatie
(55 °C)
herhaal dit proces
meerdere keren
binding van primers
op complementaire
stukken van DNA
extensie
(72 °C)
inkijkexemplaar
DNA-polymerase
voegt aan elke streng
een complementaire
streng toe
Kopiëren van een specifieke DNA-sequentie: in de polymerasekettingreactie gebruikt men specifieke primers, hittebestendige
DNA-polymerase en een overmaat aan vrije nucleotiden om een specifiek stukje DNA miljoenen malen te kopiëren.
35

36
4.1.3 De celdeling zelf: verdelen van de kopieën
De twee kopieën van het DNA van de oorspronkelijke cel worden gelijk verdeeld over twee
nieuwe cellen in de celdeling of mitose. Hoewel de mitose een continu proces is, worden
er vier fasen onderscheiden die geleidelijk in elkaar overgaan: de profase, de metafase, de
anafase en de telofase. Een middeltje om die namen in de juiste volgorde te onthouden?
Denk aan het zinnetje ‘Prosper gaat Met Ana Telefoneren’!
1 profase:
De chromatinedraden condenseren geleidelijk tot
chromosomen. Dat is nodig om de verdeling straks
ordelijk te laten verlopen: chromatinedraden zijn
immers heel lang en heel dun (2 m per cel!). Ze zouden
bij de verdeling vast in de knoop geraken of
breken als ze niet eerst opgerold werden. Elk chromosoom
bestaat uit twee chromatiden, samengehouden
door een centromeer. Per cel zijn er nu 2n
chromosomen, met allemaal samen 4n chromatiden.
Tegelijkertijd verdwijnt het nucleool en de
kernmembraan.
Het centriool heeft zich voor de eigenlijke celdeling
al gedeeld. De twee nieuwe centriolen plaatsen
zich tegenover elkaar aan de ‘polen’ van de
kern. Vanuit de centriolen worden vezels gevormd:
spoeldraden, die de spoelfiguur vormen. Elk chromosoom
zit met zijn centromeer vast aan een
spoeldraad.
Cel in de profase: 2n chromosomen zijn zichtbaar, de spoelfiguur
wordt aangelegd tussen de centriolen en het kernmembraan verdwijnt.
2 metafase:
Alle chromosomen plaatsen zich nu met hun centromeer
in het evenaarsvlak.
Voor microscopie – het opstellen van een karyogram,
bv. in het kader van genetisch advies – is dit de interessantste
fase, omdat alle chromosomen in één vlak
liggen: ze kunnen dus allemaal tegelijk in beeld gebracht
worden.
inkijkexemplaar
Cel in de metafase; de chromosomen liggen
in het middenvlak of evenaarsvlak tussen de twee polen.
3 anafase:
Het laatste stukje van de chromatinedraden gaat nu ook ontdubbelen, zodat de centromeren
van de chromosomen splitsen. De chromatiden komen van elkaar los (vanaf
dit moment worden ze vaak ook gewoon chromosomen genoemd) en worden door de
korter wordende spoeldraden naar de tegenoverliggende polen getrokken: één chromatide
van elk chromosoom – samen 2n dus – naar elke pool.

Cel in de anafase: de zusterchromatiden worden uit elkaar getrokken naar de celpolen en zijn vanaf nu volwaardige
chromosomen.
4 telofase:
Nu zijn er aan elke pool 2n chromosomen (of chromatiden).
Geleidelijk aan ontrollen die zich, zodat er
weer een chromatinenetwerk ontstaat. Het nucleool
wordt weer zichtbaar en er wordt een nieuwe kernmembraan
gevormd.
Cel in de telofase: de spoelfiguur wordt afgebroken, de twee groepen
chromosomen gaan over naar chromatinevezels waarrond een kernmembraan
wordt gevormd.
Daarmee is de eigenlijke mitose afgelopen. Strikt genomen
is de mitose beperkt tot de kerndeling, maar vaak
bedoelt men er de volledige celdeling mee: niet alleen de
kern, maar ook het cytoplasma deelt zich. Bij dierencellen
gebeurt dat door een eenvoudige insnoering van de
celmembraan. Bij plantencellen wordt er tussen de twee
nieuwe kernen een middenlamel of celplaat aangelegd
(door het Golgi-apparaat), die later zal uitgroeien tot celwand.
De celorganellen worden willekeurig verdeeld over
de twee dochtercellen. Soms wordt de kerndeling karyokinese
genoemd, en de deling van het cytoplasma cytokinese.
Cytokinese bij een dierlijke cel
In de mitose wordt het reeds vooraf (tijdens de interfase, zie 4.1.4) verdubbelde erfelijk
materiaal gelijk verdeeld over twee cellen. Deze twee dochtercellen zijn dus genetisch
identiek aan elkaar en aan de moedercel. Ze bevatten elk een diploïd aantal chromosomen
(2n).
inkijkexemplaar
37

38
Overzicht van de celdeling.
De duur van de mitose varieert van cel tot cel en van weefsel tot weefsel. Ook milieufactoren kunnen hierop een invloed
uitoefenen. In levercellen duurt de mitose bv. 70 tot 110 minuten, nl. profase: 18 min, metafase: 17-38 min, anafase:
14-24 min en telofase: 28 min.
context
Karyogrammen
Een karyogram zou je een chromosomenportret kunnen noemen. Het is een voorstelling van
de chromosomen van een mens, die op een welbepaalde manier gerangschikt werden.
inkijkexemplaar
De bedoeling van een karyogram is om na te gaan of alle chromosomen van een bepaalde
persoon in zijn cellen aanwezig zijn en of ze allemaal intact zijn. Bij sommige erfelijk bepaalde
aandoeningen komt er in de cellen een onjuist aantal chromosomen voor, of zijn bepaalde
chromosomen beschadigd.
Het klassieke karyogram
Voor het opstellen van een karyogram worden uit een bloedstaal de witte bloedcellen geisoleerd
(1). Die witte bloedcellen zet men in een voedingsvloeistof in cultuur, en men zorgt
ervoor dat ze zich gaan delen: alleen in delende cellen kan je immers chromosomen zien! Dat
gebeurt door het toevoegen van een mitogen, een stof die de celdeling bevordert (2). Door
het toevoegen van een andere stof, colchicine, worden de cellen in de metafase geblokkeerd
(3). Omdat alle chromosomen dan in één vlak liggen, zijn ze allemaal tegelijk te zien. De cellen
worden op een draagglaasje gebracht en gekleurd met een kleurstof die op de chromosomen

een streepjespatroon aanbrengt dat typisch is voor elk type chromosoom. De cellen worden
bestudeerd onder de microscoop (4) en er wordt een foto genomen van de kern met de chromosomen
(5). Uit die foto worden de chromosomen geknipt, die dan volgens bepaalde regels
op een blad gerangschikt worden (6). Er wordt hiervoor gekeken naar drie dingen:
• de grootte van het chromosoom: ze worden gerangschikt van groot naar klein;
• de symmetrie: de ligging van het ‘middenstuk’ en de lengte van de twee armen;
• het bandenpatroon: bij de bewerking ontstaat er op de chromosomen een soort ‘streepjescode’,
die verschilt van chromosoom tot chromosoom.
1. afzondering witte bloedcellen
2. stimuleren mitose
3. stoppen in metafase
Onderzoeker, bezig met de analyse van een ongeordend
chromosomenbeeld om te komen tot een geordend karyogram
1 2 3 4 5 6 7
8 9 10 11 12 13 14 15
16 17 18 19 20 21 22 XX
6. karyotypering
4. microscopie 5. fotografie
inkijkexemplaar
In plaats van bloed kan eigenlijk eender welk weefsel dat cellen met een kern bevat bestudeerd
worden. Dit kan heel nuttig zijn, bijvoorbeeld voor prenatale diagnose (zie verder).
39

40
Het computerkaryogram
Het nadeel van het klassieke karyogram is dat het veel handwerk vraagt en veel tijd in beslag
neemt. Tegenwoordig gebruikt men een computer die de microscoopfoto’s scant en de chromosomen
rangschikt volgens de regels. Als de computer een onregelmatigheid vindt, haalt hij
een aantal vergelijkbare gevallen uit zijn geheugen.
FISHing
Nog nieuwer is FISH: Fluorescent In Situ Hybridisation.
Het is een techniek waarbij als kleuring stukjes DNA
gebruikt worden die door complementariteit binden
aan bepaalde stukken van bepaalde chromosomen.
Aan het DNA is een fluorescerende molecule gebonden,
zodat men een vlek in een bepaalde kleur ziet oplichten
op de plaats waar het DNA zich bindt. Als er
genoeg stukjes DNA gecombineerd worden, kleurt het
hele chromosoom. Voor elk type chromosoom kan een
ander kleurtje gekozen worden. De techniek wordt
daarom ook wel chromosome painting genoemd. Ze
levert niet alleen mooie beelden op, maar is ook veel
nauwkeuriger dan het klassieke karyogram: er kunnen
zelfs individuele genen mee teruggevonden worden.
Chromosomen onder een fluorescentiemicroscoop
na toepassing van FISH
De centromeren lichten roze en geel op, en de
armen van de chromosomen blauw en groen.
4.1.4 De celcyclus
Alles wel beschouwd kent het leven van een cel dus een cyclisch verloop: celdelingen wisselen
af met schijnbare perioden van inactiviteit, interfases.
De relatieve rust van de interfase is maar schijn: een cel in ‘rust’ bruist immers van de
biochemische activiteit. Ademhaling, fotosynthese, aanmaak van eiwitten enz. vullen het
grootste deel van het leven van een cel: uren, dagen, vaak zelfs jaren. Door al die activiteiten
groeit de cel. Dit eerste deel van de interfase noemen de cytologen de G ­fase 1
(G van ‘gap’ – er is met de microscoop immers niet veel te zien!). Je zou het ook de groeifase
kunnen noemen.
inkijkexemplaar
Schematische voorstelling van de celcyclus. De celcyclus
bestaat uit de celdeling (= mitose + cytokinese) en
de interfase: een periode van celgroei en voorbereiding op
de celdeling. De interfase bestaat zelf uit de G 1 -, S- en G 2 -fase.
De duur van de fasen is aan gegeven in de binnenste cirkel en
geldt voor een levercel.

Als de cel te groot wordt, krijgt ze een signaal dat ze zich beter zou delen. In de laatste
tien uur van de interfase bereidt de cel zich daarom voor op de celdeling. Eerst kopieert
ze haar DNA tijdens de S­fase (S voor ‘synthese’). Tijdens de G 2 ­fase treft ze de laatste
voorbereidselen: deling van het centriool, aanmaak van extra histonen die de condensatie
van chromatinedraad tot chromosoom mogelijk moeten maken, van tubuline voor de
spoeldraden, van extra bestanddelen voor membranen ...
Sommige cellen, zoals zenuw- of spiercellen bij zoogdieren, delen zich nooit meer als ze
eenmaal volgroeid zijn. Na de celdeling komen ze in de G 1 -fase, maar die gaat over in een
fase waarin ze niet meer groeien en alleen defecte bestanddelen vervangen, de G 0 ­fase.
context
Ontregeling van de celcyclus: het ontstaan van kanker
Celdeling en de celcyclus zijn nauwkeurig geregelde processen in de cel. Cellen moeten zich
delen als je nog moet groeien of als je je gekwetst hebt, maar niet meer als je volgroeid bent
of als je wonde genezen is.
Als je een cel met het nodige voedingsmedium in een kweekschaaltje zet, zal ze groeien en
zich delen. De cellen die ontstaan zullen dat blijven doen tot de bodem van het schaaltje volledig
bedekt is. Cellen vertonen iets dat men contactinhibitie noemt: ze stoppen met delen
als ze te dicht op elkaar zitten. In je lichaam stoppen de
cellen die deel uitmaken van een orgaan als dat orgaan
volgroeid is. Kankercellen hebben dat soort remming
niet: in een kweekschaaltje vormen ze een tweede en
een derde laag cellen. In je lichaam blijven ze zich delen,
ook al is het orgaan waarvan ze deel uitmaken allang
volgroeid: ze vormen een tumor.
Typisch voor een kwaadaardige tumor is dat de cellen die hij bevat niet alleen
niet kunnen stoppen met delen, maar zich ook uitzaaien naar andere weefsels.
Dat geeft een dergelijke tumor zijn typische vorm, waarin Hippocrates 2500
jaar geleden al een krab zag, vandaar de naam van kanker (Lat. cancer = krab).
De overgang van één fase in de celcyclus naar de volgende, de inzet van de mitose enz. worden
geregeld door eiwitten, en die eiwitten worden natuurlijk gemaakt op basis van genen. Kanker
is dus een genetisch proces – wat niet wil zeggen dat het erfelijk is, tenzij in een minderheid
van de gevallen. Kanker ontstaat door iets dat misloopt in je genen, maar dat betekent niet dat
je het kan overerven.
inkijkexemplaar
Kanker ontstaat altijd in één cel die de pedalen kwijtraakt door een fout die toevallig ontstaat
in haar genen; ze raakt de controle over haar celcyclus kwijt. Omdat de kanker veroorzakende
fout in een lichaamscel ontstaat en niet in je geslachtscellen, kan je de foutieve genen niet
doorgeven. Wat je wel kan doorgeven is een gen dat je vatbaarder maakt voor kanker. Bij sommige
mensen zal een mutatie door bijvoorbeeld chemische stoffen makkelijker tot kanker leiden
dan bij anderen.
Oncogenen en tumorsuppressorgenen zijn twee groepen van genen die vaak betrokken zijn bij
het ontstaan van kanker.
Genen waarvan het product de mitose stimuleert noemen we proto­oncogenen. Ze moeten
actief zijn als je nog veel moet groeien of als je nieuwe cellen moet maken om een wonde te
laten dichtgroeien. Maar als je volgroeid bent of als de snee in je vinger dichtgegroeid is, moet
de activiteit van het proto-oncogen stoppen. Soms gebeurt dat niet, omdat het gen gemu-
41

42
teerd is of omdat het geactiveerd wordt door een virus, bijvoorbeeld. We noemen het dan een
oncogen: een proto-oncogen dat op het verkeerde tijdstip of op de verkeerde plaats actief is.
Het oncogen blijft bijvoorbeeld de celdeling stimuleren nadat de snee in je vinger dichtgegroeid
is. Er blijft zich dan nieuw weefsel vormen waar het niet hoort en er ontstaat een tumor.
Een tumorsuppressorgen is een gen waarvan het product de celdeling afremt. Het komt in
actie wanneer het orgaan waarin het zit volgroeid is. Gebeurt dat niet, doordat het gen ontbreekt
of gemuteerd is bijvoorbeeld, dan blijft de celdeling doorgaan en ontstaat er een tumor.
Een derde groep genen die betrokken kan zijn bij het ontstaan van kanker bestaat uit genen
die zorgen voor het herstel van je DNA. Op talloze manieren kunnen er foutjes ontstaan in je
DNA: door het ultraviolette licht van de zon, door dingen die je eet, door chemische stoffen,
door foutjes bij de replicatie ... Gelukkig beschikken je cellen over een arsenaal aan reparatieenzymen,
elk gespecialiseerd in een bepaald soort foutjes. Als het gen voor zo’n enzym beschadigd
is, werkt het enzym zelf natuurlijk ook niet naar behoren, en blijven de fouten staan.
Als zo’n fout voorkomt in een oncogen of een tumorsuppressorgen kan er een tumor ontstaan.
4.2 Voortplanting: geslachtelijk of ongeslachtelijk?
4.2.1 Ongeslachtelijke voortplanting: de eenvoud zelf
Naast groei en herstel kan mitose ook gebruikt worden om nieuwe organismen te vormen.
Als pantoffeldiertjes of amoebes zich willen voortplanten, splitsen ze zich gewoon
in tweeën: simpel! Omdat er hier geen sprake is van versmelting van cellen noemen we dit
ongeslachtelijke voortplanting.
Ook meer ontwikkelde organismen planten zich op deze manier voort. Hondsdraf (foto)
en aardbei, bijvoorbeeld, vormen door mitose horizontale stengels (uitlopers) boven de
grond. Waar zo’n uitloper de grond raakt, vormt zich een nieuwe plant – ook door mitose.
Alle nakomelingen van de oorspronkelijke plant zijn op deze manier door mitose
ontstaan. Ze zijn dus allemaal genetisch identiek. Zo’n verzameling van nakomelingen die
door mitose ontstaan zijn en dus genetisch identiek zijn, noemen we een kloon.
inkijkexemplaar
4.2.2 Het nadeel van ongeslachtelijke voortplanting
Klonen kunnen zo hun voordelen hebben, maar ze zijn erg kwetsbaar, precies omdat alle
leden ervan genetisch identiek zijn. Omdat ze genetisch identiek zijn, zijn ze ook allemaal
even gevoelig voor ziektes of andere ongunstige omstandigheden. Als er dan een ziekte
opduikt kan een hele populatie op korte tijd uitgeroeid worden.

4.2.3 Meer variatie door geslachtelijke voortplanting
Voor het overleven van een soort is het gunstig als er verschillen zijn tussen de leden
van die soort. In ongunstige omstandigheden zijn er dan altijd wel een paar individuen
die toevallig tegen die omstandigheden bestand zijn, en dus overleven en zich kunnen
voortplanten. Er sterft misschien wel een groot aantal individuen, maar de soort blijft
tenminste bestaan. Dat is ook de basis van evolutie: doordat de soort zich aanpast aan
de omstandigheden, verandert ze geleidelijk aan. Organismen die zich ongeslachtelijk
voortplanten evolueren langzamer.
Een manier om aan meer variatie te komen is geslachtelijke
voortplanting: het combineren van erfelijke kenmerken van
twee individuen door het versmelten van geslachtscellen.
Daarbij stelt zich echter één probleem: als twee cellen met
het normale aantal chromosomen versmelten, hebben de
nakomelingen in al hun cellen het dubbele aantal chromosomen.
Dat kan natuurlijk niet: het aantal chromosomen moet
bij alle individuen van een soort hetzelfde blijven.
Lichtmicroscopisch beeld van de menselijke eicel (Ø 200 μm)
Om dat probleem op te lossen heeft de natuur een speciale celdeling uitgevonden: de meiose
of halveringsdeling. Bij de meiose worden cellen gevormd die maar de helft van het
normale aantal chromosomen bevatten: één chromosoom van elk homoloog paar. Als je
twee dergelijke cellen met elkaar versmelt, heb je terug het normale aantal chromosomen.
inkijkexemplaar
Mitose zorgt voor vermeerdering van lichaamscellen vanaf de zygote. Geslachtsrijpe organismen produceren door
meiose gameten die slechts de helft van het normale aantal chromosomen in de lichaamscellen bevatten.
43

44
Bij mensen en dieren wordt de meiose alleen gebruikt voor het vormen van geslachtscellen.
Zaadcellen en eicellen bevatten daardoor, als enige cellen in het menselijk lichaam,
maar 23 chromosomen in plaats van 46. Als eicel en zaadcel bij de bevruchting met elkaar
versmelten, bevat de bevruchte eicel terug twee chromosomen in elk paar, eentje van
elke ouder, samen 46 chromosomen. Het kind dat uit die bevruchte eicel groeit zal in al
zijn cellen 46 chromosomen hebben, want het ontstaat door mitose.
4.2.4 Vorming van speciale voortplantingscellen: meiose
De meiose bestaat uit twee celdelingen na elkaar (meiose I en meiose II), zonder replicatie
van het DNA tussen de twee. In de eerste deling deelt een cel met 2n chromosomen zich
in twee cellen met n intacte chromosomen: één chromosoom van elk homoloog paar.
In de tweede deling delen de dochtercellen zich nogmaals, waarbij de n chromosomen
gesplitst worden. In totaal krijg je dus uit één cel met 2n (ongedeelde) chromosomen 4
cellen met elk n gesplitste chromosomen. De twee delingen bestaan elk uit profase, metafase,
anafase en telofase.
Meiose I en meiose II doen uit een diploïde kiemcel 4 haploïde gameten ontstaan.
4.2.4.1 Meiose I
Tijdens de interfase die aan deze deling voorafgaat, verdubbelen de chromatinedraden en
het andere celmateriaal zoals de centriolen zich, net als voor de mitose.
inkijkexemplaar
• profase 1:
In het begin van profase 1 gebeurt ongeveer hetzelfde als in de profase van de mitose
– maar niet helemaal. De verdubbelde chromatinedraden spiraliseren zich en worden
zichtbaar als chromosomen, elk bestaande uit twee zusterchromatiden, samengehouden
door een centromeer. De gedeelde centriolen stoten elkaar af en verplaatsen zich
geleidelijk naar de polen.

Profase 1 met chiasmen tussen niet-zusterchromatiden
Profase 1 na de overkruising. Stukjes chromatiden
breken ter hoogte van een chiasma af en worden
tussen de niet-zusterchromatiden uitgewisseld.
Wat zo bijzonder is aan de profase van de eerste meiotische deling is dat de homologe
chromosomen, terwijl ze geleidelijk korter en dikker worden, over hun
hele lengte tegen elkaar gaan aanliggen: we zeggen dat ze in synaps zijn. Ertussen
wordt een eiwitachtige tussenstructuur gevormd, waardoor ze als het ware aaneengekit
zijn. De chromosomen liggen hierbij zodanig tegen elkaar dat de overeenkomstige
genenparen ook precies langs elkaar liggen. Aangezien elk chromosomenpaar
uit vier chromatiden bestaat (tweemaal twee zusterchromatiden) liggen er nu
vier chromatiden tegen elkaar: daarom spreken we over een tetrade. De 2n chromosomen
van elke cel vormen zo n tetraden. Heel vaak liggen de chromatiden van
een homoloog chromosomenpaar over elkaar. De plaats waar dat gebeurt noemen
we een chiasme. Deze speciale positie van de chromosomen is belangrijk. Ze maakt
het mogelijk dat er stukjes uitgewisseld worden tussen de twee chromosomen van
eenzelfde paar. De samenstelling van de chromatiden verandert daardoor, zodat
de dochtercellen na de meiose niet meer precies gelijk zijn, en dat is goed voor de
variatie. Deze uitwisseling noemen we overkruising of crossing­over. We hebben het er
verderop nog uitgebreider over.
• metafase 1:
Intussen zijn kernomhulsel en nucleolen verdwenen. De
spoelfiguur wordt gevormd. De chromosomen gaan nu
in het evenaarsvlak liggen. Ze blijven daarbij twee aan
twee: de centromeren tegenover elkaar aan beide zijden
van het evenaarsvlak. Er liggen dus n tetraden in dat
vlak. Het centromeer van elk chromosoom is verbonden
met twee spoeldraden.
inkijkexemplaar
• anafase 1:
De homologe chromosomen gaan uiteen (disjunctie) en migreren elk naar één van beide
polen, ‘getrokken’ door twee spoeldraden.
45

46
• telofase 1:
In veel gevallen is er geen telofase en zet de tweede meiotische deling dadelijk in. Soms
is er wel een telofase, gevolgd door een zeer korte interfase. In ieder geval wordt het
DNA niet verdubbeld tussen meiose I en meiose II.
4.2.4.2 Meiose II
• profase 2:
Deze fase is zeer kort: de n chromosomen zijn immers al gevormd. De verplaatsing
van de centriolen en de vorming van de spoelfiguur gebeurt snel.
• metafase 2:
De n chromosomen leggen zich naast elkaar zodat het centromeer in het evenaarsvlak
ligt.
• anafase 2:
Elk centromeer splitst zich in tweeën: beide losgekomen chromatiden worden
naar een verschillende pool getrokken, elk aan een spoeldraad. Zo zijn er nu aan
elke pool n chromatiden (die we nu gemakshalve terug chromosomen noemen).
inkijkexemplaar
• telofase 2:
Zoals bij de telofase van de mitose verdwijnen de resten van de spoelfiguur en
ontrollen de chromosomen weer tot chromatinedraden. Het nucleool wordt terug
zichtbaar en de kernmembraan wordt opnieuw gevormd. Daarna snoert het
cytoplasma zich in, zodat er uiteindelijk vier haploïde cellen gevormd worden.
Belangrijk is dat deze cellen niet gelijk zijn.

inkijkexemplaar
47

48
4.2.5 Geslachtsbepaling
Mensen hebben in hun lichaamscellen 22 paar lichaamschromosomen of autosomen en
één paar geslachtschromosomen: bij vrouwen 2 X-chromosomen en bij mannen een X- en
een Y-chromosoom.
Bij de vorming van geslachtscellen – door meiose – worden al die chromosomen in twee
gelijke groepen verdeeld: in elke voortplantingscel 22 lichaamschromosomen en één geslachtschromosoom.
Bij vrouwen is dat geslachtschromosoom altijd een X-chromosoom:
alle eicellen bevatten dus 22 lichaamschromosomen en één X-chromosoom. Bij mannen
zijn er twee mogelijkheden: een zaadcel kan als geslachtschromosoom een X-chromosoom
of een Y-chromosoom krijgen. De helft van de zaadcellen van een man zal dus 22
lichaamschromosomen en een X-chromosoom bevatten, de andere helft 22 lichaamschromosomen
en een Y-chromosoom.
Later, bij de bevruchting, wordt er een meisje gevormd als een eicel (met een X-chromosoom)
versmelt met één van de zaadcellen die ook een X-chromosoom dragen (50 %).
Versmelt die eicel met één van de zaadcellen die een Y-chromosoom dragen (50 %), dan
ontstaat er een jongen. De kans op de geboorte van een jongen is dus in principe even
groot als de kans op de geboorte van een meisje.
Een meisje ontstaat wanneer een eicel versmelt met een zaadcel die een X-chromosoom bevat; een jongen wanneer een
eicel versmelt met een zaadcel die een Y-chromosoom bevat.
4.2.6 Meiose en variatie
Het eerste doel van de meiose is natuurlijk de vorming van voortplantingscellen met
slechts de helft van het normale aantal chromosomen. Door het mechanisme van de meiose
ontstaat er echter – als toegift als het ware – een enorme variatie. Daar zijn twee
oorzaken voor.
inkijkexemplaar
4.2.6.1 Willekeurige verdeling van de homologe chromosomen tijdens meiose I
Van twee homologe chromosomen in je cellen is er telkens eentje afkomstig van je vader
en eentje afkomstig van je moeder. Onder de microscoop zien ze er wel hetzelfde uit,
maar dat betekent niet dat ze identiek zijn. Ze dragen dezelfde genen, maar dat kunnen
verschillende varianten (allelen) van die genen zijn. Ze kunnen bijvoorbeeld allebei een
gen bevatten dat je haarkleur bepaalt, maar op het chromosoom dat je van je vader geërfd
hebt kan de informatie staan voor blond haar, terwijl op dat van je moeder de informatie
voor bruin haar staat.
Als de homologe chromosomen over twee cellen verdeeld worden in meiose I, is er natuurlijk
niets dat zegt dat alle chromosomen die oorspronkelijk van je moeder afkomstig
zijn in één cel terechtkomen en al die van je vader in de andere cel. Dat kan, maar de
kans daarop is heel klein: de homologe chromosomen worden immers willekeurig verdeeld
over de twee cellen. Deze menging van ‘vaderlijke’ en ‘moederlijke’ chromosomen
noemen we mixing.

Zelfs een denkbeeldige lichaamscel met maar twee paar chromosomen levert door mixing bij de meiose vier verschillende
geslachtscellen op. P staat voor paternaal: een chromosoom dat oorspronkelijk afkomstig is van de vader; M staat
voor maternaal: een chromosoom dat oorspronkelijk afkomstig is van de moeder.
Reken maar even mee: als er één homoloog paar is, kan je twee verschillende cellen vormen:
één met het chromosoom van je vader en één met het chromosoom van je moeder.
Als er twee chromosomenparen zijn (twee grote en twee kleine), zijn er vier mogelijkheden:
één met beide chromosomen van je vader, één met het grote chromosoom van
je vader en het kleine van je moeder, één met het grote chromosoom van je moeder en
het kleine van je vader, en tenslotte één met beide chromosomen van je moeder. Nu je
hiermee een beetje op weg bent moet je kunnen uitrekenen hoeveel verschillende chromosomencombinaties
er mogelijk zijn met 23 chromosomenparen: .......................................................... .
Hoe groot is dan de kans dat je als man tweemaal dezelfde zaadcel of als vrouw tweemaal
dezelfde eicel maakt? ................................................................................... . En hoe groot is de kans dat man
én vrouw tweemaal dezelfde geslachtscel maken, m.a.w. dat er bij de bevruchting tweemaal
dezelfde chromosomencombinatie ontstaat? ................................................................................... . Vergelijk
de noemer van dat getal even met het aantal mensen op aarde. Juist: door de willekeurige
verdeling van de chromosomen is het zo goed als onmogelijk dat er twee dezelfde
kinderen ontstaan, zelfs bij dezelfde ouders. Eeneiige tweelingen laten we even buiten
beschouwing: da’s een ander verhaal.
4.2.6.2 Overkruising
Tijdens de intense verstrengeling van twee homologe chromosomen tijdens profase 1
kan het voorkomen dat chromatiden breken. Op zich is dat geen probleem, want de cel
beschikt over een herstelmechanisme dat de stukken terug met elkaar verbindt. Komt
een dergelijke breuk nu voor op overeenkomstige plaatsen in twee chromatiden, in een
zogenaamd chiasme of kruising tussen twee chromatiden, dan kan het zijn dat de cel zich
‘vergist’ en de stukken chromatide ‘verwisselt’. Dat proces noemen we overkruising of
crossing­over. Als een dergelijke verwisseling optreedt tussen twee niet-zusterchromatiden
– die niet identiek zijn! – ontstaan chromatiden die bestaan uit stukken van twee
verschillende chromatiden: chromatiden die m.a.w. nieuwe combinaties van erfelijke informatie
bevatten. We zeggen dat bepaalde erfelijke eigenschappen gerecombineerd
worden. Hoe verder de genen van elkaar liggen, hoe groter de kans op recombinatie.
inkijkexemplaar
49

50
4 genetisch unieke zaadcellen
Door crossing-over wisselen niet-zusterchromatiden DNA-fragmenten uit, waardoor na meiose unieke gameten ontstaan.
A
B
AB
A A
B B
A
B
AB
A A
B B
a a
b b
meiose I
meiose II
Als de genen op de homologe chromosonen verschillen, onstaan
door meiose zonder over-kruising twee soorten gameten.
a
b
ab
a a
b b
Het aantal mogelijke genencombinaties in de gameten neemt toe door overkruising.
Het aantal mogelijke genencombinaties neemt toe door overkruising.
a
b
ab
A
B
AB
A A
B b
A
b
Ab
A A
B b
a a
B b
meiose I
meiose II
a
B
aB
a a
B b
Door het uitwisselen van genen tijdens over-kruising ontstaan
gameten met nieuwe genencombinaties.
Stel dat op een bepaald chromosomenpaar het gen voor haarkleur samen voorkomt met
dat voor oogkleur, en dat op het ene chromosoom de informatie staat voor blauwe ogen
(a) en blond haar (b), en op het andere die voor bruine ogen (A) en bruin haar (B). Zonder
overkruising kan er in de geslachtscellen dan alleen maar de informatie zitten voor blauwe
ogen en blond (ab) haar óf die voor bruine ogen en bruin haar (AB). Overkruising zorgt
ervoor dat er nog twee andere combinaties mogelijk zijn: bruine ogen met blond haar
(Ab), en blauwe ogen met bruin haar (aB). Je hebt dus geen twee maar vier combinatiemogelijkheden
– en dan hebben we nog maar naar twee genen gekeken!
inkijkexemplaar
4.2.7 Meiose en mutatie
Meiose zorgt voor oneindig veel variatie, maar ze vergroot ook de kans op mutaties. Sommige
mutaties kunnen immers alleen maar ontstaan tijdens de meiose. Mutaties zijn overigens
niet altijd negatief: ze kunnen ook positief zijn. Evolutie zou niet mogelijk zijn
zonder mutaties.
Iets dat kan mislopen bij de meiose is bijvoorbeeld overkruising. Normaal worden daarbij twee
precies even grote stukken chromatide verwisseld, zodat de gerecombineerde chromatiden
precies even groot zijn als de oorspronkelijke. Het kan echter ook gebeuren dat de breuken
in de chromatiden niet op overeenkomstige plaatsen gebeuren (asymmetrisch). Dan worden
er twee stukken chromatide van verschillende grootte geruild. Het gevolg is dat één van de
a
b
ab

chromatiden een stuk erfelijk materiaal dubbel heeft
(duplicatie), terwijl de andere dat stuk net mist (deletie).
Een deletie is altijd negatief, een duplicatie niet
noodzakelijk: ze kan zelfs positief zijn.
4.2.8 Afwijkende chromosomenaantallen
Afwijkende chromosomenaantallen of aneuploïdieën
ontstaan door fouten in de meiose die we
non­disjunctie noemen. Dat betekent dat de homologe
chromosomen niet uiteenwijken in anafase
1, terwijl ze dat normaal wel doen. Het gevolg is
dat één van de dochtercellen beide chromosomen
krijgt van een bepaald paar en de andere dochtercel
geen enkel. Versmelt een geslachtscel met
twee chromosomen van een bepaald type met een
normale cel – met één chromosoom van dat type
– dan ontstaat er een bevruchte eicel met drie
chromosomen van hetzelfde type (een trisomie).
Elke cel van het kind dat uit de bevruchte eicel
groeit zal in al zijn cellen drie chromosomen van
hetzelfde type hebben. Versmelt er anderzijds een
geslachtscel die een chromosoom van een bepaald
type mist met een normale cel, dan ontstaat er een
bevruchte eicel met slechts één chromosoom van
dat type (een monosomie). Het kan ook gebeuren
dat een chromosoom niet splitst in anafase 2, met
gelijkaardige gevolgen.
A
A
A A a a
non-disjunctie
in de eerste deling
van de meiose
A a
A A a a
A a
A A a A A a
monosomie monosomie trisomie trisomie
primaire
spermatocyt
secundaire
spermatocyt
zaadcel
bevruchting
van eicel met
normaal aantal
chromosomen
bevruchte
eicellen
meiose I
meiose II
A A a a
a. non-disjunctie in de eerste deling van de meiose b. non-disjunctie in de tweede deling van de meiose
A
A
A A
A A
normaal aantal
chromosomen
A
A
normaal aantal
chromosomen
a a
A A a a
monosomie trisomie
a
non-disjunctie
in de tweede deling
van de meiose
Een ongelijke verdeling van de chromosomen of chromosomenparen kan zowel in de eerste als in de tweede deling van de
meiose voorkomen. Als het in de eerste deling gebeurt (a), heeft de helft van de zaadcellen (in dit voorbeeld) een chromosoom
te veel en de andere helft een chromosoom te weinig. Gebeurt de non-disjunctie in de tweede deling (b), dan heeft
één zaadcel op vier een chromosoom te veel en één op vier een chromosoom te weinig. De overige helft heeft dan een
normaal aantal chromosomen. Versmelt een zaadcel met een chromosoom te veel met een eicel die een normaal aantal
chromosomen heeft, dan ontstaat een kind met in al zijn cellen drie exemplaren van eenzelfde type chromosoom: een
trisomie. Versmelt een zaadcel met een chromosoom te weinig met een eicel die een normaal aantal chromosomen heeft,
dan ontstaat een kind met in al zijn cellen maar één exemplaar van een bepaald type chromosoom: een monosomie.
Non-disjunctie komt ook voor bij de vorming van eicellen.
A
B
C
D
E
F
G
A
B
C
D
E
F
G
a
b
c
d
e
f
g
a
b
c
d
e
f
g
a
b
c
D
E
F
G
A
B
f
g
deletie
c, d, e
a
+
+
A
B
C
d
e
f
g
a
b
c
d
e
C
D
E
F
G
duplicatie
c, d, e
Bij een symmetrische overkruising zijn de
gerecombineerde chromosomen even lang als
de oorspronkelijke, bij een asymmetrische niet:
er ontstaat altijd een chromosoom waaraan
een stuk ontbreekt (deletie) en eentje waarin een
stuk dubbel aanwezig is (duplicatie).
inkijkexemplaar
51

52
Het gebeurt vrij vaak dat er geslachtscellen met afwijkende chromosomenaantallen gevormd
worden. Als er met zo’n cel een embryo gevormd wordt, eindigt de zwangerschap
meestal in een miskraam. Van de kinderen met een afwijkend aantal autosomen zijn vrijwel
alleen kinderen met een extra exemplaar van chromosoom 21 – het kleinste chromosoom
– levensvatbaar. Zij lijden aan het syndroom van Down. Kinderen met het syndroom
van Down hebben een typische halvemaanvormige huidplooi over de binnenhoek van de
ogen, een relatief kleine bovenkaak en een platte, brede neus. Ze spreken moeilijk omdat
het verhemelte smal en de tong dik is. Hun intelligentiepeil is laag.
De kans op de geboorte van een kind met het syndroom van Down neemt toe met de
leeftijd van de moeder. Grofweg is de kans bij een vrouw van 20 1/1700, bij een vrouw van
35 1/250 en bij een vrouw van 45 1/25. Vooral boven de 35 jaar stijgt de kans sterk. Daarom
wordt zwangere vrouwen boven de 35 aangeraden een prenatale test te ondergaan.
kinderen met
downsyndroom
per duizend geboortes
40
30
20
10
inkijkexemplaar
16-24 25-29 30-34 35-39 40-44 45+
16-24
25-29
30-34
35-39
40-44
45+
1/1700
1/1100
1/770
1/250
1/80
1/25
0,58
0,91
1,30
4
12,5
40
leeftijd moeder
aantal per duizend
De oorzaak van de met de leeftijd stijgende kans op een kind met het syndroom van Down
ligt in de vorming van eicellen bij vrouwen. De meiose begint bij vrouwen, zoals we zullen
zien, al voor de geboorte, maar stopt nog voor de geboorte in profase 1: de fase waarin

de homologe chromosomen twee aan twee met elkaar verstrengeld zitten. Pas 14 dagen
voor een eisprong, jaren later, gaat de meiose verder. De homologe chromosomen zouden
dan uiteen moeten wijken in anafase 1, maar blijkbaar wordt dat moeilijker naargelang
de zich vormende eicel langer geblokkeerd heeft gezeten in profase 1: de kans op nondisjunctie
wordt dus groter.
Kinderen met een afwijkend aantal geslachtschromosomen zijn ook levensvatbaar. Blijkbaar
heeft een onregelmatig aantal geslachtschromosomen relatief minder ernstige gevolgen
dan een onregelmatig aantal lichaamschromosomen.
Meisjes die lijden aan het Turnersyndroom hebben maar één X-chromosoom. Ze zijn klein
van gestalte en seksueel weinig ontwikkeld. Bij een aantal is er een lichte mentale achterstand.
Het syndroom komt bij ongeveer 1 op 2000 meisjes voor. Er is geen verband met
de leeftijd van de moeder.
zwakke baardgroei
borstontwikkeling
onderontwikkelde
teelballen
zwakke
borstontwikkeling
typisch gezicht
huidplooi in de nek
vernauwing van de aorta
zwakke ontwikkeling
van de eierstokken
inkijkexemplaar
Jongen met het Klinefeltersyndroom Meisje met het Turnersyndroom
Jongens met het Klinefeltersyndroom hebben één Y-chromosoom en twee X-chromosomen.
Dikwijls wordt het syndroom pas vastgesteld in de puberteit. Er treedt een lichte
borstvorming op en de teelballen blijven klein. De mannen zijn meestal steriel. Soms
wordt er een achterstand in de verstandelijke ontwikkeling vastgesteld. Ongeveer 0,2 %
van de mannelijke bevolking lijdt aan het syndroom. De kans op een kind met Klinefeltersyndroom
neemt toe met de leeftijd van de ouders.
53

54
• Een cel kan zich delen door mitose of door meiose, afhankelijk van het precieze doel
van de celdeling.
• Voor ze zich deelt, tijdens de interfase, kopieert de cel in ieder geval eerst haar DNA in
een proces dat replicatie heet, om de kopieën die zo ontstaan te kunnen verdelen over
haar dochtercellen.
• DNA­replicatie is een kopieerproces waarbij al de informatie in het DNA getrouw gekopieerd
wordt tot de dubbele hoeveelheid, zodat het later verdeeld kan worden over de
dochtercellen. Het proces verloopt grofweg in twee stappen:
– Het enzym helicase ontwindt de dubbele helix en laat de twee strengen een stukje
uit elkaar wijken door het verbreken van de waterstofbruggen tussen de complementaire
basen.
– Het enzym DNA­polymerase vult op de twee enkele strengen die zo ontstaan de
ontbrekende complementaire basen aan.
• Na de replicatie zijn er twee nieuwe DNA-moleculen ontstaan die identiek zijn aan de
oorspronkelijke molecule. Ze bestaan elk uit één streng van de oorspronkelijke molecule
en één nieuwe: daarom noemen we replicatie een semi­conservatief proces.
• De polymerasekettingreactie of PCR is een technische toepassing van de replicatie,
waarbij met behulp van specifieke primers, warmtebestendige DNA-polymerase en een
overmaat aan losse nucleotiden een specifiek stukje uit een ingewikkeld DNA-mengsel
miljoenen malen gekopieerd kan worden, zodat het makkelijker onderzocht kan worden.
De toepassingen van PCR zijn eindeloos.
• De mitose verloopt in vier fasen:
– profase, waarin de chromosomen gevormd worden;
– metafase, waarin de chromosomen zich in het middenvlak verzamelen;
– anafase, waarin de chromosomen gesplitst worden;
– telofase, waarin de chromosomen terug ontrollen tot chromatinedraden.
• Het eindresultaat bestaat uit twee cellen die genetisch identiek zijn aan de oorspronkelijke
cel.
• Mitose wordt gebruikt voor groei, herstel en ongeslachtelijke voortplanting.
• De mitose maakt deel uit van de celcyclus. In feite kan je het leven van een cel beschouwen
als een voortdurende afwisseling van celdeling (mitose) en een periode waarin de
cel zich niet deelt: de interfase. We kunnen de interfase indelen in drie periodes:
– de G -fase, waarin de cel groeit tot ze een signaal krijgt dat ze groot genoeg is om
1
zich te delen;
– de S-fase, waarin de cel haar DNA kopieert door middel van replicatie;
– de G -fase, waarin de cel de laatste voorbereidselen treft voor de volgende celdeling;
2
– sommige cellen, zoals zenuwcellen en spiercellen, stoppen met delen als ze zich gedifferentieerd
hebben. Ze komen dan in een zgn. G -fase, waarin ze blijven voor de
0
rest van hun leven.
• Kanker ontstaat wanneer cellen de controle over hun celcyclus verliezen en eindeloos
blijven delen. Daar zijn altijd genen bij betrokken, ook al is kanker maar zelden erfelijk.
Twee soorten genen die vaak bij kanker betrokken zijn, zijn oncogenen en tumorsuppressorgenen.
• Organismen die zich geslachtelijk voortplanten beschikken nog over een tweede soort
celdeling: de meiose. Bij mensen en vele andere organismen dient die alleen voor het
aanmaken van geslachtscellen. De hoofdbedoeling van de meiose is het aantal chromosomen
in de dochtercellen terug te brengen tot de helft van het normale aantal. Dat is
nodig opdat er bij de versmelting van twee geslachtscellen terug een cel zou ontstaan
– de bevruchte eicel – die het normale aantal chromosomen bevat. Zonder dit mechanisme
zou het aantal chromosomen elke generatie verdubbelen.
inkijkexemplaar

• De meiose bestaat uit twee celdelingen na elkaar, meiose I en meiose II. Elk van die delingen
bestaat uit profase, metafase, anafase en telofase.
– In meiose I worden de 2n chromosomen van de cel verdeeld over twee dochtercellen
op zo’n manier dat elke dochtercel één chromosoom bevat van elk homoloog paar: n
ongesplitste chromosomen dus.
– In meiose II delen de dochtercellen zich nogmaals, waarbij de chromosomen zich
splitsen. Er ontstaan dus in totaal vier dochtercellen met elk n gesplitste chromosomen.
• Belangrijk is dat de 4 dochtercellen van de meiose gegarandeerd ongelijk zijn. Dat komt
hoofdzakelijk door twee dingen:
– De homologe chromosomen worden op een willekeurige manier verdeeld tijdens
anafase I (mixing): op die manier krijg je een haast oneindig aantal mogelijke combinaties
van chromosomen van beide ouders.
– Tijdens profase I komen de homologe chromosomen zo dicht bij elkaar te liggen dat
ze stukjes kunnen uitwisselen: overkruising of crossing­over. Daardoor ontstaan er
nieuwe genencombinaties: de samenstelling van de chromosomen is anders na de
profase I dan ervoor.
• Bij de meiose kunnen een aantal mutaties ontstaan:
– Deleties en duplicaties ontstaan door asymmetrische crossing-over. Deleties zijn altijd
negatief, duplicaties niet.
– Non-disjunctie is het niet uiteenwijken van chromosomen of chromosomenhelften
tijdens anafase I of anafase II. Het gevolg is het ontstaan van voortplantingscellen
met een onregelmatig aantal chromosomen. Wanneer dergelijke geslachtscellen
versmelten heeft het versmeltingsproduct – de bevruchte eicel en het nieuwe individu
dat daaruit groeit – ook een onregelmatig aantal chromosomen.
• De meest voorkomende chromosomale afwijkingen zijn Downsyndroom (trisomie 21),
Klinefeltersyndroom (47XXY) en Turnersyndroom (45X0). Een aantal van die aandoeningen
komen vaker voor bij kinderen van oudere vrouwen.
inkijkexemplaar
55

56
de kern van de zaak
erfelijke kenmerken
• Erfelijke kenmerken kan je doorgeven van generatie op generatie. Ze worden bepaald door
je genen: stukken erfelijke informatie in je cellen.
• Niet alle kenmerken zijn erfelijk: de meeste worden zowel door je genen als door je omgeving
bepaald, of zelfs helemaal door je omgeving.
• Typisch voor een erfelijk kenmerk is dat men de kans op het voorkomen ervan wiskundig kan
berekenen als men voldoende informatie heeft over de ouders. Bij een individueel persoon
kan men vaak vooraf, zelfs voor de geboorte al, bepalen of een erfelijk kenmerk zich zal ontwikkelen,
als men weet door welk gen het bepaald wordt.
• Om te bepalen of een kenmerk erfelijk is, kan je stambomen of tweelingen bestuderen: in
een stamboom kan je ‘volgen’ hoe het kenmerk overgaat van één generatie op de volgende,
in een tweelingstudie ga je na of een kenmerk vaker voorkomt bij eeneiige tweelingen dan
bij twee-eiige. Als dat zo is, is het kenmerk (grotendeels) erfelijk.
erfelijke informatie in de cel
• Elke cel van het lichaam – met uitzondering van de voortplantingscellen – bevat in haar
kern de volledige informatie die nodig is voor de opbouw van het lichaam.
• De nucleïnezuren DNA en RNA zijn al van in de tweede helft van de 19de eeuw bekend maar
het heeft tot in de helft van de 20ste eeuw geduurd voor men hun structuur en hun rol in de
erfelijkheid ontdekte.
• Beide nucleïnezuren bestaan uit lange ketens van nucleotiden, die zelf weer opgebouwd
zijn uit een sacharide, een fosfaatgroep en een organische base. De nucleotiden verschillen
onderling alleen in de organische base die ze bevatten. Ze zijn met elkaar verbonden via hun
fosfaatgroep. De informatie die een nucleïnezuurmolecule bevat zit in de volgorde van haar
nucleotiden.
• DNA bestaat uit de nucleotiden adenine, cytosine, guanine en thymine. Het sacharide in
DNA-nucleotiden is deoxyribose. DNA is opgebouwd volgens het dubbele helixmodel, dat
in 1953 ontdekt werd door de wetenschappers Watson en Crick. Het bestaat uit twee evenwijdige
nucleotidenketens die samengehouden worden door waterstofbruggen tussen de
basen die ze bevatten. Daarbij kan adenine alleen samengaan met thymine, en guanine met
cytosine. Deze koppels noemt men complementaire basen. Beide ketens zijn spiraalvormig
gedraaid rond een gemeenschappelijke as.
• DNA zit in eukaryote cellen voornamelijk in de kern en dient voor de opslag van de erfelijke
informatie.
• RNA bestaat uit de nucleotiden adenine, cytosine, guanine en uracil. Het sacharide in RNAnucleotiden
is ribose. RNA is opgebouwd uit één enkele nucleotidenketen, die een ingewikkelde
driedimensionale structuur kan vormen.
• Bij eukaryoten zoals de mens speelt RNA een rol bij de verwerking van de erfelijke informatie,
voornamelijk in de eiwitsynthese. De drie types RNA spelen elk een rol in een verschillend
aspect daarvan.
• DNA komt in de kern van onze cellen samen voor met basische eiwitten: histonen. Samen
vormen ze de chromatine die je met de microscoop kan waarnemen.
• Behalve wanneer de cel zich deelt ligt het chromatine grotendeels gedecondenseerd (‘uitgerold’)
in de kern: het moet immers ‘afgelezen’ kunnen worden. Als de cel zich deelt is het
belangrijk dat de chromatinedraden zo compact mogelijk ‘opgerold’ worden: ze worden sterk
gecondenseerd tot chromosomen. Elk chromosoom bestaat uit twee identieke chromatiden:
opgerolde kopieën van één chromatinedraad, die aan elkaar vastzitten in het centromeer.
• Bij de meeste organismen is het aantal chromosomen in de lichaamscellen even: dergelijke
cellen noemen we diploïd. Het aantal chromosomen stellen we voor als 2n. Deze 2n chromo-
inkijkexemplaar

somen zijn twee aan twee gelijk. De bij elkaar horende chromosomen noemen we homoloog.
Elke lichaamscel heeft dus n homologe chromosomenparen. Van elk homoloog paar is één
van de chromosomen afkomstig van de vader, en één van de moeder. Bij de vorming van
geslachtscellen wordt het aantal chromosomen gehalveerd: deze cellen zijn dus haploïd, ze
bevatten één chromosoom van elk homoloog paar.
• De twee leden van elk homoloog chromosomenpaar zien er hetzelfde uit, op één uitzondering
na: de geslachtschromosomen of heterosomen. Bij vrouwen bestaat dit paar uit twee
gelijke chromosomen (X-chromosomen) en bij mannen uit een X-chromosoom en een veel
kleiner Y-chromosoom. Men zegt dat de mens 22 paar autosomen en één paar geslachtschromosomen
heeft.
hoe gebruiken je cellen hun informatie?
• Eiwitten zijn de moleculen die alle levensprocessen in de cel uitvoeren. Om dat te kunnen doen
moeten ze de juiste aminozurensamenstelling en –volgorde hebben. Die wordt bepaald door de
nucleotidenvolgorde in het DNA van de genen: elk gen bepaalt de bouw van één polypeptide.
• De synthese van eiwitten gebeurt in twee stappen: transcriptie en translatie.
• Tijdens de transcriptie wordt in de kern een RNA-kopie gemaakt van één DNA-streng van
een gen. De RNA-molecule die ontstaat noemen we boodschapper­RNA (mRNA).
• Tijdens de translatie wordt in het cytoplasma de nucleotidenvolgorde van het mRNA afgelezen
door een ribosoom. Op basis van de nucleotidenvolgorde in het coderende gedeelte van
het mRNA (=open leesraam) worden de juiste aminozuren in de juiste volgorde aan mekaar
gekoppeld, zodat er een polypeptide ontstaat. Die aminozuren worden aangevoerd en in de
juiste volgorde gezet door kleine tRNA-moleculen.
• Wanneer er een verandering (=mutatie) optreedt in de nucleotidenvolgorde van een gen
zal er meestal ook een verandering optreden in het eiwit dat op basis van dat gen gemaakt
wordt. Meestal zal dat eiwit daardoor niet meer naar behoren functioneren. Men noemt een
mutatie in één gen een genmutatie. Men onderscheidt o.m. deleties, inserties en puntmutaties.
De gevolgen zijn afhankelijk van de aard en het aantal van de nucleotiden die bij de
mutatie betrokken zijn.
• Naast genmutaties onderscheidt men ook grotere mutaties, die microscopisch waarneembaar
zijn: een chromosoommutatie is een grote verandering in de samenstelling van één of
enkele chromosomen. Een genoommutatie is een verandering in het aantal chromosomen.
doorgeven van informatie
• Een cel kan zich delen door mitose of door meiose, afhankelijk van het precieze doel van de
celdeling.
• Voor ze zich deelt, tijdens de interfase, kopieert de cel alleszins eerst haar DNA in een proces
dat replicatie heet, om de kopieën die zo ontstaan te kunnen verdelen over haar dochtercellen.
• DNA­replicatie is een kopieerproces waarbij al de informatie in het DNA getrouw gekopieerd
wordt tot de dubbele hoeveelheid, zodat het later verdeeld kan worden over de dochtercellen.
Het proces verloopt grofweg in twee stappen:
– Het enzym helicase ontwindt de dubbele helix en laat de twee strengen een stukje uit elkaar
wijken door het verbreken van de waterstofbruggen tussen de complementaire basen.
– Het enzym DNA­polymerase vult op de twee enkele strengen die zo ontstaan de ontbrekende
complementaire basen aan.
• Na de replicatie zijn er twee nieuwe DNA-moleculen ontstaan die identiek zijn aan de oorspronkelijke
molecule. Ze bestaan elk uit één streng van de oorspronkelijke molecule en één
nieuwe: daarom noemt men replicatie een semi­conservatief proces.
• De polymerasekettingreactie of PCR is een technische toepassing van de replicatie, waarbij
met behulp van specifieke primers, hittebestendige DNA-polymerase en een overmaat aan
losse nucleotiden een specifiek stukje uit een ingewikkeld DNA-mengsel miljoenen malen
inkijkexemplaar
57

58
gekopieerd kan worden, zodat het makkelijker onderzocht kan worden. De toepassingen van
PCR zijn eindeloos.
• De mitose verloopt in vier fasen:
– profase, waarin de chromosomen gevormd worden;
– metafase, waarin de chromosomen zich in het middenvlak verzamelen;
– anafase, waarin de chromosomen gesplitst worden;
– telofase, waarin de chromosomen terug ontrollen tot chromatinedraden.
• Het eindresultaat bestaat uit twee cellen die genetisch identiek zijn aan de oorspronkelijke cel.
• Mitose wordt gebruikt voor groei, herstel en ongeslachtelijke voortplanting.
• De mitose maakt deel uit van de celcyclus. In feite kan je het leven van een cel beschouwen
als een voortdurende afwisseling van celdeling (mitose) en een periode waarin de cel zich
niet deelt: de interfase. Men kan de interfase indelen in drie periodes:
– de G 1 -fase, waarin de cel groeit tot ze een signaal krijgt dat ze groot genoeg is om zich te
delen;
– de S-fase, waarin de cel haar DNA kopieert door middel van replicatie;
– de G 2 -fase, waarin de cel de laatste voorbereidselen treft voor de volgende celdeling.
Sommige cellen, zoals zenuwcellen en spiercellen, stoppen met delen als ze zich gedifferentieerd
hebben. Ze komen dan in een zgn. G 0 -fase, waarin ze blijven voor de rest van hun leven.
• Kanker ontstaat wanneer cellen de controle over hun celcyclus verliezen en eindeloos blijven
delen. Daar zijn altijd genen bij betrokken, ook al is kanker maar zelden erfelijk. Twee
soorten genen die vaak bij kanker betrokken zijn, zijn oncogenen en tumorsuppressorgenen.
• Organismen die zich geslachtelijk voortplanten beschikken nog over een tweede soort celdeling:
de meiose. Bij mensen en vele andere organismen dient die alleen voor het aanmaken
van geslachtscellen. De hoofdbedoeling van de meiose is het aantal chromosomen in
de dochtercellen terug te brengen tot de helft van het normale aantal. Dat is nodig opdat
er bij de versmelting van twee geslachtscellen terug een cel zou ontstaan – de bevruchte
eicel – die het normale aantal chromosomen bevat. Zonder dit mechanisme zou het aantal
chromosomen elke generatie verdubbelen.
• De meiose bestaat uit twee celdelingen na elkaar, meiose I en meiose II. Elk van die delingen
bestaat uit profase, metafase, anafase en telofase.
– In meiose I worden de 2n chromosomen van de cel verdeeld over twee dochtercellen op
zo’n manier dat elke dochtercel één chromosoom bevat van elk homoloog paar: n ongesplitste
chromosomen dus.
– In meiose II delen de dochtercellen zich nogmaals, waarbij de chromosomen zich splitsen.
Er ontstaan dus in totaal vier dochtercellen met elk n gesplitste chromosomen.
• Belangrijk is dat de 4 dochtercellen van de meiose gegarandeerd ongelijk zijn. Dat komt
hoofdzakelijk door twee dingen:
– De homologe chromosomen worden op een willekeurige manier verdeeld tijdens anafase
I (mixing): op die manier krijg je een haast oneindig aantal mogelijke combinaties van
chromosomen van beide ouders.
– Tijdens profase I komen de homologe chromosomen zo dicht bij elkaar te liggen dat ze stukjes
kunnen uitwisselen: overkruising of crossing­over. Daardoor ontstaan er nieuwe genencombinaties:
de samenstelling van de chromosomen is anders na de profase I dan ervoor.
inkijkexemplaar
• Bij de meiose kunnen een aantal mutaties ontstaan:
– Deleties en duplicaties ontstaan door asymmetrische crossing-over. Deleties zijn altijd
negatief, duplicaties niet.
– Non-disjunctie is het niet uiteenwijken van chromosomen of chromosomenhelften tijdens
anafase I of anafase II. Het gevolg is het ontstaan van voortplantingscellen met een
onregelmatig aantal chromosomen. Wanneer dergelijke geslachtscellen versmelten heeft
het versmeltingsproduct – de bevruchte eicel en het nieuwe individu dat daaruit groeit
– ook een onregelmatig aantal chromosomen.
• De meest voorkomende chromosomale afwijkingen zijn Downsyndroom (trisomie 21), Klinefeltersyndroom
(47XXY) en Turnersyndroom (45X0). Een aantal van die aandoeningen komen
vaker voor bij kinderen van oudere vrouwen.

Leerstof verwerken
1 Bij een proef neemt men een eicel van schaap 1 en verwijdert er de kern uit. Van schaap 2
neemt men een cel uit de uier (een lichaamscel dus), neemt er de kern uit en stopt die in
de eicel van schaap 1, waaruit men de kern verwijderd heeft. Deze ‘constructie’ (eicel van
schaap 1 met kern uit uiercel van schaap 2) plaatst men in de baarmoeder van schaap 3. Na
een kleine 5 maand wordt er een lammetje geboren. Op welke van zijn ‘moeders’ lijkt het
lammetje het meest: schaap 1, schaap 2 of schaap 3 – en waarom?
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
2 De ‘bouwstenen’ waaruit DNA en RNA opgebouwd zijn, heten .............................................................. .
Zo’n bouwsteen is zelf nog eens opgebouwd uit drie componenten. Welke? Geef door middel
van een schets aan hoe de drie componenten samengevoegd zijn tot een bouwsteen.
3 Een DNA-molecule bevat 17 % T. Wat zijn de percentages van de andere drie nucleotiden
en waarom? Welke regel pas je hier toe?
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
4 Gegeven de volgende schematische voorstelling van DNA:
inkijkexemplaar
A
C
59

60
a Wat stellen de verschillende delen van de figuur voor?
......................................................................................................
..........................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................................
b Omlijn in de figuur één nucleotide. Uit welke bestanddelen bestaat zo’n nucleotide?
.............................................................................................................................................................................
c Welke vier organische basen worden in de DNA-molecule gevonden?
.............................................................................................................................................................................
d Twee basen zijn in de figuur al benoemd. Benoem nu ook de andere basen. Welk principe
moet je daarvoor aanhouden? (naam + formulering)
.............................................................................................................................................................................
e De twee helften van de molecule (links en rechts op de figuur) zijn niet met gewone
chemische bindingen met elkaar verbonden, maar wel met ............................................................
5 Eén streng van een DNA-molecule bevat de nucleotidenvolgorde ATGCCGTCTGTCCATCAGTAA.
Leid de nucleotidenvolgorde van de complementaire streng af.
....................................................................................................................................................................................
6 DNA en RNA lijken op elkaar. Toch zijn er belangrijke verschillen. Zoek op hoe ze verschillen
in hun chemische samenstelling, hun structuur, hun plaats in de cel en hun functie. Vat die
verschillen samen in de volgende tabel:
DNA RNA
chemische samenstelling ............................................................ ............................................................
............................................................
structuur ............................................................
............................................................
............................................................
............................................................ ............................................................
plaats in de cel ............................................................ ............................................................
functie ............................................................ ............................................................
inkijkexemplaar
7 Eukaryoten en prokaryoten verschillen o.a. van elkaar in de organisatie van hun erfelijk materiaal.
Leg uit. Welke organismen horen bij deze twee groepen?
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................

8 Teken een chromosoom en duid de onderdelen aan.
9 Wat is de beste definitie van een gen? Plaats de letter van het juiste antwoord in het vakje.
Motiveer je keuze.
a Een gen is een stuk DNA dat erfelijke informatie bevat.
b Een gen is een stuk DNA dat de informatie bevat voor de bouw van één enzym.
c Een gen is een stuk DNA dat de informatie bevat voor de bouw van één eiwit.
d Een gen is een stuk DNA dat de informatie bevat voor de bouw van één polypeptide.
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
10 De eiwitsynthese bestaat uit twee deelprocessen. Geef voor elk de naam, vermeld waar ze
precies doorgaan in de cel en vat in één zin samen wat er gebeurt.
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
11 Het boodschapper-RNA bevat codons, die elk de toevoeging van één bepaald aminozuur
aan het eiwit bepalen. Uit hoeveel nucleotiden moet een dergelijk codon minstens bestaan?
Waarom?
inkijkexemplaar
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
61

62
12 Veronderstel dat, ergens in één van je chromosomen, in je DNA deze nucleotidenvolgorde voorkomt (conventioneel geeft men de volgorde van slechts
één DNA-streng: de coderende streng):
gtcgaagccgaaATGCCGCCACCCCGGACCGGCCGAGGCCTTTTGTTGATGCCTtgagttttgccaaccatg
Leid dan af:
• wat de nucleotidenvolgorde van de codogene streng is:
..........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
• wat de nucleotidenvolgorde zal zijn van het mRNA dat ervan afgeschreven wordt:
..........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
• wat de aminozurenvolgorde is van het (mini-)eiwit waarvoor het codeert:
..........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
• wat het gevolg zou zijn – op eiwit-niveau – als resp. 1, 2 of 3 van de onderstreepte nucleotiden zou wegvallen:
..........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
Besluit: ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
Besluit: ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
..........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
Besluit: ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
Wat als je de C op plaats 22 van het coderend gedeelte (het ‘open leesraam’) zou vervangen door:
a een G?
b een U?
c een A?
inkijkexemplaar
a ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
b ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
c ........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

13 Stel de replicatie van een DNA-molecule met nucleotidenvolgorde ATGCCGTCTGTCCAT-
CAGTAA voor in 3 figuren.
Wat bedoelt men met de uitspraak ‘DNA-replicatie is een semiconservatief proces’?
....................................................................................................................................................................................
Toon aan aan de hand van je figuur.
14 a Geef een zo precies mogelijke definitie van PCR.
.............................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................................
b Wat is de functie van DNA-polymerase in dit proces?
.............................................................................................................................................................................
c Waarom moet het DNA-polymerase warmtebestendig zijn?
.............................................................................................................................................................................
inkijkexemplaar
d Wat is de functie van de primers in PCR?
.............................................................................................................................................................................
e Hoeveel cycli moet je de PCR laten doorlopen om ongeveer 1 miljoen kopieën van hetzelfde
stuk DNA te verkrijgen?
.............................................................................................................................................................................
63

64
15 Je onderzoekt delende cellen en vindt volgende delingsfiguren.
A B C D E
Zet ze in de juiste volgorde, beschrijf voor elk precies wat er gebeurt en vermeld welke fase
van de mitose ze voorstelt.
volgorde
1
figuur naam fase beschrijving
2
3
4
5
16 Een cel met 16 chromosomen ondergaat drie maal na elkaar mitose. Hoeveel cellen zijn er
dan gevormd? Hoeveel chromosomen bevat elke cel?
....................................................................................................................................................................................
17 Een normale lichaamscel van een mens bevat in de G1-fase van de celcyclus 14 ng DNA.
Hoeveel DNA bevat
a een cel in de S-fase?
b een cel in de anafase van de mitose?
c een cel in de metafase van meiose II?
d een zaadcel?
e een cel in de profase van meiose I?
f een cel in de G2-fase?
g een cel bij het begin van de mitose?
Als de hoeveelheid DNA in de loop van een bepaalde fase verandert, geef je dat aan.
inkijkexemplaar
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................

18 In de levenscyclus van vele organismen komt, naast mitose, bijna altijd meiose voor. Waarom
een tweede soort celdeling?
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
19 De meiose bestaat uit twee delingen na elkaar: meiose I en meiose II. Vat kort samen wat er
in essentie tijdens die twee delingen gebeurt.
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
20 a Benoem elk van de voorgestelde fasen van de meiose. Geef telkens in één zin aan wat
er gebeurt in de betreffende fase.
a
d
b
e
a ........................................................ .................................................................................................................................
.................................................................................................................................
b ........................................................ .................................................................................................................................
inkijkexemplaar
.................................................................................................................................
c ........................................................ .................................................................................................................................
.................................................................................................................................
d ........................................................ .................................................................................................................................
.................................................................................................................................
e ........................................................ .................................................................................................................................
.................................................................................................................................
f ........................................................ .................................................................................................................................
.................................................................................................................................
c
f
65

66
b In welke volgorde komen de voorgestelde fasen voor?
1 2 3 4 5 6
c Waar in het lichaam komt meiose voor? Wat is de precieze functie ervan?
.............................................................................................................................................................................
21 Wat is crossing-over? Wat is het genetisch gevolg ervan?
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
22 Wat is een duplicatie? Hoe ontstaat ze?
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
23 a Waarom gebruikt men altijd delende cellen bij chromosomenonderzoek?
.............................................................................................................................................................................
b In welke fase van de celdeling bekijkt men de cellen het best? Waarom?
.............................................................................................................................................................................
24 Waarom kan je wel kinderen met trisomie 21 tegenkomen maar nooit kinderen met bv.
trisomie 5?
....................................................................................................................................................................................
25 Waarom lopen oudere vrouwen meer risico op de geboorte van een kind met trisomie 21?
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
inkijkexemplaar

omgaan met informatie
1 Zoek op het internet op hoe James Watson en Francis Crick in 1953 de structuur van DNA
ontrafelden.
2 Zoek op het internet op hoe Alfred Hershey en Martha Chase in 1952 aantoonden dat DNA
de drager is van de erfelijke informatie.
3 Zoek op het internet op hoe Archibald Garrod in het begin van de 20ste eeuw ontdekte dat
erfelijkheid iets met eiwitten, meer bepaald enzymen, te maken had.
4 Zoek op welke functies de volgende eiwitten in je lichaam vervullen: hemoglobine, pepsine,
lysozyme, myosine, gamma-globuline.
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
5 a Zoek op welk eiwit zijn functie niet vervult bij patiënten met mucoviscidose.
.............................................................................................................................................................................
b Wat is zijn functie?
.............................................................................................................................................................................
c Door welke mutatie wordt de ziekte in onze streken meestal veroorzaakt?
.............................................................................................................................................................................
6 Zoek op het internet een normaal karyogram, een karyogram van iemand met Downsyndroom,
iemand met Turnersyndroom en iemand met Klinefeltersyndroom. Waarin wijken
de laatste drie van het normale af?
7 Wat is het philadelphia-chromosoom? Voor welke ziekte is het typisch?
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
inkijkexemplaar
....................................................................................................................................................................................
8 Wat is het cri-du-chat-syndroom? Waardoor wordt het veroorzaakt?
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
67

68
9 Wat zijn telomeren? Wat hebben ze te maken met het ontstaan van kanker?
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
10 Wat is de functie van het BRCA1-gen in je cellen? Wat gebeurt er als het niet naar behoren
werkt?
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
....................................................................................................................................................................................
practica
1 Bereiding van dna uit kiwi
Materiaal
Bereiding kiwi­extract
• kiwi
• weegschaal
• NaCl (keukenzout)
• afwasmiddel
• gedistilleerd water (of water uit een fles)
• 2 bekerglazen (250 ml)
• groot, scherp mes en snijplank
• waterbad 60 °C (kan gewoon een kom met
water op 60 °C zijn)
• klokje
• ijs, in een grote beker
• roerstaafje
• koffiefilter
• trechter
Bereiding
Bereiding van het kiwi­extract
Scheiding van het DNA uit het kiwi­extract
• zuigpeertje
• pipet (10 ml)
• kiwi-extract (zie onder werkwijze)
• reageerbuis (of een ander recipiënt)
• reageerbuisrek
• 9 ml ijskoude alcohol 96 %
• lange glasstaaf
inkijkexemplaar
a Meng 3 gram zout met 10 ml afwasmiddel. Vul aan met water tot 100 ml.
b Snij de (gepelde) kiwi klein in stukjes van ruwweg 5 mm. Doe de stukjes in een beker en giet
er het afwasmiddel/zoutmengsel op.

c Meng het geheel door draaibewegingen met de beker te maken. Plaats het gedurende 15
minuten op 60 °C (in een waterbad).
d Laat dit mengsel een beetje afkoelen.
e Plaats de koffiefilter in de trechter. Giet het mengsel erdoor en vang het op in de tweede
beker (= filtraat). Pas goed op dat het schuim op het oppervlak het filtraat niet verontreinigt.
Dit filtraat is het kiwi-extract dat oplosbare eiwitten en DNA bevat.
Scheiding van het DNA uit het kiwi­extract
a Breng 6 ml van het kiwi-extract in een reageerbuis.
b Giet heel voorzichtig een laag ijskoude alcohol bovenop het extractmengsel (giet de alcohol
langzaam in de schuin gehouden buis). Laat dit geheel 2 tot 3 minuten staan zonder
aan te raken.
c Draai zachtjes met het glasstaafje op het scheidingsvlak. Let er goed op dat je de verschillende
lagen niet al te zeer verstoort, want zo zou het fragiele DNA kunnen breken. Er is een
wit web van slijmerig DNA (lijkt op snot) te zien.
2 microscopie: mitose
Bestudeer een microscopisch preparaat van de worteltop van een ui. Wortel- en stengeltoppen
zijn groeizones in planten: de ideale plaats dus om delende cellen te vinden (mitose). Zoek de
verschillende fasen van de meiose op, teken en benoem ze.
3 microscopie: meiose
Bestudeer een microscopisch preparaat van de meeldraden van de lelie. De stuifmeelkorrels
worden in de helmhokjes gevormd door meiose.
a Maak een overzichtstekening van een dwarsdoorsnede door een helmhokje (zwakke vergroting).
b Zoek de verschillende fasen van de meiose op, teken en benoem ze. Handig om weten:
2n=24 bij de lelie.
inkijkexemplaar
69