Thuis
Contacten

    Hoofdpagina


Zoom. Opgerolde chromosomen zijn goed zichtbaar onder een lichtmicroscoop. Legende bij de figuren a-e

Dovnload 208.37 Kb.

Zoom. Opgerolde chromosomen zijn goed zichtbaar onder een lichtmicroscoop. Legende bij de figuren a-e



Pagina1/4
Datum12.03.2017
Grootte208.37 Kb.

Dovnload 208.37 Kb.
  1   2   3   4



blog entryChromosomen/chromatiden

http://www.vcbio.science.ru.nl/virtuallessons/cellcycle/chromosome/

 


Structuur van chromosomen

illustratie karyogram van een mens


reuzenchromosoom


electronenmicroscopie van miller spreiding


condensatie van dnamolecuul tot mitotisch chromosoom


Een chromosoom bestaat uit

een lang DNA-molecuul, dat ligt opgerold rond eiwitmoleculen. Vooral de histonen (positief geladen regio' s met arginine en lysine-rijke, sterk basische eiwitten) spelen een rol bij het "inpakken" van DNA doordat ze aan het negatief geladen DNA molecuul kunnen binden. Het DNA en de chromosoomeiwitten samen worden ook wel chromatine genoemd (met de uitgang ine).

Tijdens het normale voortbestaan van cellen is het DNA van de chromosomen niet volledig opgerold. Op plaatsen waar het DNA wordt afgelezen is het zelfs helemaal ontrold, zodat de betrokken enzymen erbij kunnen. Pas aan het begin van celdelingen, zowel bij mitose als meiose, wordt het DNA zeer strak en spiraalsgewijs opgerold. Dit proces wordt condensatie of spiralisatiegenoemd en zorgt ervoor dat de chromosomen als compacte pakketen makkelijk verdeeld kunnen worden (Figuur E, of klik voor een Zoom. Opgerolde chromosomen zijn goed zichtbaar onder een lichtmicroscoop).

Legende bij de figuren A-E. (A en E. Computer-gegenereerde illustraties; foto's B-D: J. Derksen). 


A Een karyogram van de mens, Homo sapiens. Deze licht-microscopische preparaten worden standaard gemaakt van metafase stadia van lymfocyten die met Giemsa's gekleurd worden. De twee chromatiden van ieder chromosoom zijn in dit stadium gescheiden zichbaar. De verdubbeling van de chromosomen heeft plaatsgevonden in de voorafgaande S-fase. 
B Reuzechromosoom van de speekselklier van de mug Chironomus tentans. Het chromatine is donkerbruin gekleurd met orceine. Stukken met sterk gecondenseerd chromatine (de banden) wisselen af met stukken minder sterk gecondenseerd chromatine (interbanden). De grote opzwellingen of Balbianiringen zijn plaatsen waar zeer veel RNA gesynthetiseerd wordt. Ze zijn gekleurd met Fast Green. 
C Het ribosomale gen van de nucleolus van Drosophila (het fruitvliegje). (ribosomale genen produceren het RNA voor de ribosomen die in de cel de translatie van het messenger RNA naar het eiwit uitvoeren). De afbeelding laat de typische "kerstboom structuur" zien met als "stam" het gen en daaraan vasthangend talrijke RNA/eiwit ketens die in lengte toenemen naarmate de synthese vordert. Het preparaat is gemaakt door het chromatine in een basische oplossing uiteen te laten vallen en daarna in het electronen microscoop af te beelden ("Miller spreiding"). 
D Afbeelding van een gen dat codeert voor eiwitten; het produceert dus messenger RNA. De afbeelding is op dezelfde wijze gemaakt als in C. In vergelijking met C zijn de zijketens minder talrijk, langer en vaak ingevouwen. 
E Schema van het oprollingsproces van een DNA molecuul tot een gecondenseerd chromosoom gedurende de deling.

Een chromosoom bestaat echter niet alleen uit genen als dragers van erfelijke informatie. Op chromosomen komen er ook structurele stukken DNA tussen de genen in, met name het telomeer en het centromeer, die beide een bijzondere functie hebben tijdens replicatie en celdelingen:



  1. Het centromeer (centron = midden, meros = deel) is het gebied van het chromosoom waar de na de replicatie gevormde chromatiden bijeengehouden worden. Dit gebied bevat de kinetochoor, een eiwitcomplex waaraan de draden van de kernspoel zich aanhechten tijdens de mitose, dan wel de meiose. Het centromeer blijft relatief ongespiraliseerd tijdens de profase en metafase en verschijnt dan als "primaire insnoering". Bivalenten is de naam voor de paren homologe chromosomen die verstrengeld zijn (in synapsis) gedurende profase I en metafase I van de meiose.

  2. Het telomeer (Gr. telos = eind, meros = deel) is een stukje DNA dat aan de uiteinden van de chromosomen voorkomt en dient ter bescherming tegen afbrokkelen van het DNA. Sterk repeterende zogenaamde satelliet sequenties worden in samenhang gebracht met telomeren. Tijdens de replicatie kunnen de telomeren niet altijd volledig worden gekopieerd waardoor ze na zo'n celdeling een stukje korter worden. Wanneer het enzym telomerase in de cel aanwezig is kunnen de telomeren weer verlengd worden, maar bij te ingerijpende verkorting is wordt het chromosoom onomkeerbaar beschadigd waardoor de cel niet meer correct kan delen en afsterft. Daarentegen kunnen cellen met een actief telomerase zich voortdurend blijven delen.

Chromosomen worden getypeerd op basis van grootte, plaatsing van het centromeer en de aan-/afwezigheid van satellieten.

type chromosomen


n and c


illustration gemaakt n.a.v. een kleuring van telomere sequenties


A. TelocentrischB. Acrocentrisch en C. Metacentrisch chromosoom

2n 1 c betekent twee homologe (diploide) maar ongerepliceerde chromosomen (enkel chromatide). 
1n 1c een enkele chromosoom (haploid) dat ongerepliceerd is. 
2n 2c zijn twee homologe chromosomen (diploid) bestaande elk uit twee zuster-chromatiden (twee gele en twee blauwe). 
1n 2c is een enkel chromosoom waarin DNA gedupliceerd is.

Computer-gegeneerde illustratie gebaseerd op een microfoto: rood = chromosomen en gele fluorescentie = telomeren die met een specifiek probe zijn gemerkt.

Enkelvoudig en tweevoudig n en c

De begrippen over aantallen chromosomen en chromatiden zijn best verwarrend en daarom zetten we ze in deze "opfriscursus" op een rijtje:


    • Het chromosomenaantal in de vorm van chromosomen wordt aangeduid met de kleine letter bnb.

    • Het chromatidenaantal, dat is het aantal sets DNA moleculen, wordt aangegeven met de kleine letter bcb.

    • Normale lichaamscellen van diploide organismen bevatten steeds paren homologe chromosomen. Deze cellen zijn in principe genetisch allemaal gelijk aan elkaar en aan de zygote (het produkt van de bevruchting) waar ze van af stammen. Per set homologe chromosomen is steeds een exemplaar van de moederkant en een andere exemplaar van de vaderkant geerfd. Maar let op, door de meiotische "herrangschikking" (= crossing-overs) is er een andere pool genen aanwezig per sets chromosomen dan bij de vader en bij de moeder!

    • Geslachtscellen hebben slechts een exemplaar van elk chromosoom

    • Een ongerepliceerd chromosoom bevat een enkel dubbelstrengs-DNA-molecuul.

    • Een gerepliceerd chromosoom bevat twee identieke dubbelstrengs-DNA-moleculen, de chromatiden (met de uitgang tiden), die bij het centromeer aan elkaar vast zitten.

    • Door scheiding van het chromatidenpaar tijdens de celdeling (vanaf de anafase bij de mitose of vanaf anafase II bij de meiose) ontstaan de twee enkelvoudige parensets (dochter)chromosomen.

    • Haploid is de aanduiding voor een cel of voor een organisme met maar een enkele chromosomenset (n). Als dit voor al zijn cellen geldt, dan wordt ook het hele organisme als haploid gezien. Een haploide cel blijft na replicatie in wezen n, maar verdubbelt van c naar 2c. Ieder chromosoom bestaat dan uit twee chromatiden.

    • Diploid is de aanduiding voor cellen met een dubbel aantal chromosomen (2n), waarbij de ene set chromosomen homoloog is aan de andere. (De geslachtschromosomen van mensen bijv. vormen hierbij een uitzondering.) Een diploide cel blijft na replicatie in wezen 2n, maar verdubbelt van 2c naar 4c.

    • Mensen hebben gewoonlijk 22 paren homologe chromosomen (autosomen) en als geslachtchromosomen 2 x chromosomen (bij meisjes/vrouwen), of 1 x en 1 y chromosoom (bij jongens/mannen), dus in totaal 46 chromosomen per lichamscel (zie menselijk karyogram; waarbij 2n = 46) en 92 chromatiden per cel na replicatie.

Het mannelijk chromosoom is verder geëvolueerd dan de rest van het menselijk DNA.

Dat suggereert een nieuw onderzoek van Amerikaanse wetenschappers./14 januari 2010



http://www.nu.nl/wetenschap/2162426/mannelijk-dna-blijkt-meest-ontwikkeld.html

Onderzoekers van het gerenommeerde Whitehead Institute in de Amerikaanse stad Cambridge hebben het Y-chromosoom – oftewel het mannelijk chromosoom - van de mens vergeleken met dat van chimpansees.

Uit de studie blijkt dat het Y-chromosoom van de mens voor 30 procent verschilt van het mannelijk chromosoom van chimpansees.

Het Y-chromosoom lijkt daarmee verder geëvolueerd dan het overig menselijk DNA. Het verschil tussen de rest van het menselijk genoom en het DNA van chimpansees bedraagt namelijk maar ongeveer twee procent.

Zes miljoen jaar

De resultaten van de studie zijn gepubliceerd in het wetenschappelijk tijdschrift Nature.

De onderzoekers troffen op het menselijk Y-chromosoom zelfs complete genen aan die ontbraken op het mannelijk chromosoom van chimpansees. Die verschillen moeten in een relatief korte periode zijn ontstaan, omdat de moderne mens en chimpansee slechts zes miljoen jaar geleden uit een gemeenschappelijke voorouder ontstonden.

Snelle evolutie

“Het Y-chromosoom lijkt het snelste te evolueren van alle menselijke chromosomen”, zo verklaart hoofdonderzoeker David Page op Discovery News. “Het is een bijna onophoudelijk proces van genconstructie. Je kunt het vergelijken met een huis dat steeds opnieuw wordt gebouwd.”

Overigens benadrukken de onderzoekers dat de snelle ontwikkeling van het mannelijk chromosoom niet betekent dat mannen genetisch ook meer ontwikkeld zijn dan vrouwen

 

Het ontrafelde Y-chromosoom blijkt zichzelf te kunnen repareren.

Rik Nijland op 21 juni '03

http://www.volkskrant.nl/archief_gratis/article970087.ece/Adam_kwam_uit_Eva?service=PrintWie dacht dat het menselijk genoom allang ontrafeld was - de afgelopen paar jaar is die boodschap immers  met veel bombarie de wereld in gebracht - is eraan voor de moeite 

Uit een artikel in Nature  , blijkt namelijk dat het mannelijk geslachts- of Y-chromosoom, een van de 46 chromosomen in mensencellen, nog even was blijven liggen. Geen wonder misschien ook, want uit de publicatie blijkt dat het een taai, tijdrovend werk is geweest om de basevolgorde van dit chromosoom te ontwarren.

De automatische machines die de basenparen in het DNA op volgorde kunnen leggen, hadden weinig vat op dit chromosoom omdat het uit zoveel zich herhalende stukjes bestaat. Die moesten met een speciale techniek aan elkaar worden gepuzzeld.

Vaak duiden zich herhalende DNA-fragmenten op een weinig opwindende functie in het lichaam. Ook daarom was het Y-chromosoom terzijde geschoven. Maar in dit geval bracht een veertigtal Amerikaanse onderzoekers samen met één Nederlander - drs. Sjoerd Repping van het Centrum voor Voortplantingsgeneeskunde van het AMC in Amsterdam - toch een hoop interessante gegevens boven water.



Zo bevat het Y-chromosoom nog stukken oud DNA van pakweg 300 miljoen jaar geleden, toen het vrouwelijke X-chromosoom en het Y-chromosoom ontstonden uit een gemeenschappelijk sekseloos voorouder-chromosoom. In dit gedeelte bevindt zich een aantal genen die het reilen en zeilen van cellen in het hele lichaam regelen.

Wat opvalt, aldus de onderzoekers, is dat een deel van deze genen slecht of helemaal niet lijkt te functioneren.



Vergelijkbare genen op het X-chromosoom met dezelfde achtergrond werken beter en zijn minder aangetast door allerlei mutaties.

In die zin is het Y-chromosoom een wat gedegenereerde kopie van het X-chromosoom. Alsof Adam een verlopen versie is van Eva.

Daarnaast bestaat Y uit stukjes X-chromosoom die meer recent in de historie de overstap hebben gemaakt naar het mannelijke chromosoom. Hierin bevinden zich volgens Repping een tweetal genen waarvan de betekenis nog onduidelijk is.

Het meest interessante en grootste gedeelte wordt gevormd door een merkwaardige groep zeer overeenkomstige stukken DNA, door de onderzoekers palindromen genoemd (denk aan woorden als parterretrap). Het zijn pal naast elkaar zittende DNA-strengen die vrijwel identiek zijn. Hier bevinden zich genen die van belang zijn voor de mannelijke voortplanting.

Volgens Repping was al bekend dat het Y-chromosoom vier gebieden bevat die invloed hebben op de kwaliteit van het sperma, en dus de mannelijke vruchbaarheid. De tientallen genen hierin komen alleen in de testis tot expressie. Afwijkingen hierin beïnvloeden de vruchtbaarheid.

'Het Y-chromosoom is in honderden miljoenen jaren een soort safe haven geworden voor dergelijke genen. Daar zitten ze ook op de juiste plaats. In een vrouw hebben ze niets te zoeken, of zijn ze misschien zelfs nadelig.'

De palindromen zijn ook om een andere reden van belang. Ze wisselen af en toe gedeelten uit om fouten in het DNA te herstellen. Normale chromosomen doen dat ook, maar 'pikken' daartoe bij de zaadcelvorming een goed stukje van hun counterpart, het vergelijkbare chromosoom dat van de andere ouder komt.

Het Y-chromosoom heeft echter geen partner.

Waarschijnlijk, aldus onderzoeksleider David Page, kunnen de palindromen genen aan elkaar overdragen waarbij fouten worden gerepareerd. Daardoor kan het Y-chromosoom goed blijven functioneren.



Hij verwacht dat de genetische kaart van dit chromosoom op termijn misschien ook inzicht verschaft in verschillen in gevoeligheid tussen man en vrouw voor bepaalde ziekten.

Tot nu toe werden die toegeschreven aan hormoonverschillen en niet aan de geslachts-chromosomen. Maar die aanname werd gedaan, aldus Page, toen nog veel mensen dachten dat er geen genen op het Y-chromosoom voorkwamen.




http://www.nrc.nl/W2/Lab/DNA/chromosomen.html

 

Chromosomen



De 22 geslachtsongebonden chromosomen en de geslachtsbepalende chromosomen X en Y vormen samen het humane genoom. Het verband tussen chromosoomafwijkingen en ziekte is al decennia bekend uit microscopisch onderzoek. Zo is het syndroom van Down (mongolisme), waarbij iemand met drie chromosomen 21 leeft, onder de microscoop vast te stellen. De afgelopen 10 jaar is daarnaast de ligging van steeds meer ziekteverwekkende genen op de chromosomen bekend geworden.

Een tamelijk willekeurige selectie staat in het overzicht van alle chromosomen. Nu de basevolgorde van het DNA op de chromosomen is vastgesteld, zullen binnen korte tijd nog veel meer koppelingen tussen genen en ziekten plaatsvinden.

De chromosomen zijn in graphics weergegeven in klassieke bandpatroontjes die ontstaan als de chromosomen voor microscopisch onderzoek worden gekleurd.

 

http://www.nrc.nl/w2/lab/dna/1chrom350.gif

Tot nu toe zijn 131 genen op chromosoom 1 gevonden die de oorzaak van een ziekte kunnen zijn als er een foutje in is geslopen. Enkele aan chromosoom 1 gebonden ziekten zijn: maculadegeneratie bij veroudering, aangeboren staar, een type hartspierziekte, melanoom, een dominant overerfende doofheid, ziekte van Hirschsprung (een ernstige aangeboren darmziekte), ziekte van Gaucher (vaak dodelijke ziekte waarbij hersenvetten zich ophopen in organen en botcellen), een spierdystrofie, een van de darmkankergenen, twee vormen van erfelijke prostaatkanker, een van vier tot nu toe bekende Alzheimerveroorzakende genen, milde vorm van het Ushersyndroom (doofheid en kokerzien).

http://www.nrc.nl/w2/lab/dna/2chrom350.gif

Twee dominant overerfende hartspierafwijkingen; een aantal collageenafwijkingen die tot bot- of bindweefselziekten leiden, staar die ontstaat door fouten in het gen voor het ooglenseiwit crystalline, de aanleg van meer dan vijf vingers of tenen, aanleg voor vetzucht en voor zwangerschapsvergiftiging horen bij de ziekten die met 88 genen op chromosoom 2 in verband zijn gebracht. Ook een van beide genen voor het Waardenburgsyndroom ligt op 2. Dat syndroom is genoemd naar de Nederlandse oogarts P. Waardenburg (1886-1979), de grondlegger van de klinische genetica in Nederland. Patiënten zijn vaak doof, hebben ‘adelaarswenkbrauwen', een brede neuswortel, helderblauwe irissen en één witte haarlok.

 

http://www.nrc.nl/w2/lab/dna/3chrom350.gif

80 tot nu toe op chromosoom 3 gevonden genen veroorzaken - als er een fout in zit - ziekte. Drie van die ziekten dragen mooie namen, maar zijn tamelijk gruwelijk. Het Cornelia-de-Langesyndroom is een zeldzame neurologische kinderziekte waarbij autisme, groeiachterstand en zwakzinnigheid samengaan. Charcot-Marie-Tooth neuropathie type 2B is een syndroom waarbij bewegings- en gevoelszenuwen verloren gaan. De toevoeging ‘type 2B' geeft aan dat inmiddels bekend is dat varianten van het syndroom door verschillende genen worden veroorzaakt. Bij Von Hippel-Lindau syndroom ontstaan bloedvatgezwelletjes in het netvlies, in hersendelen en in de huid en er groeien cysten in de nieren en pancreas.

 

http://www.nrc.nl/w2/lab/dna/4chrom350.gif

Op het topje van de korte arm van chromosoom 4 ligt het gen voor de ziekte van Huntington, een dominant overgerfde erfelijke neurologische ziekte die pas tegen het 50ste levensjaar begint. Het gen werd na jarenlang speurwerk in 1993 gevonden. De patinten krijgen bewegingsstoornissen, dementeren en sterven meestal binnen enkele jaren. Nu het gen is gevonden kan worden getest en met zekerheid worden voorspeld wie ziek zal worden of niet. Een ethisch dilemma dat daarbij rijst is dat iemand soms niet wil weten of hij wel of niet ziek wordt, maar wel wil weten of eventuele kinderen gevaar lopen. Andere ziekten van chromosoom 4: een leukemie die wordt veroorzaakt doordat een losgeraakt deel van chromosoom 11 aan chromosoom 4 bindt. Daardoor ontstaat een ziekmakend gen. Er zijn 50 ziektegenen op 4 bekend.

 

http://www.nrc.nl/w2/lab/dna/5chrom350.gif

Chromosoom 5 is het langste chromosoom waarvan de volgorde in ruwe versie (draft) klaar is. Een chromosoom is ‘ruw' af als minstens 90% van de volgorde vijfmaal is bepaald. De gouden standaard voor ‘af' is tienmaal sequensen, waardoor de nauwkeurigheid nog toeneemt. De volgorde 5 is bepaald door het Joint Genome Institute in Walnut Creek, California. Dat instituut wordt betaald door het Amerikaanse Department of Energy, een van de grote sponsors van het humane genome project. Het Joint Genome Institute heeft de chromosomen 5, 16 en 19 ‘gedaan'.

Op chromosoom 5 zijn 61 bij ziekten betrokken genen bekend. En gen voor een hormoonreceptor bepaalt zowel een gevoeligheid voor astma als voor vetzucht. Een ander bepaalt de vatbaarheid voor een difterie-infectie.

 

http://www.nrc.nl/w2/lab/dna/6chrom350.gif

Een van de meestgezochte genen is ‘het' schizofrenie-gen. Gevonden is het nog niet en het zijn er waarschijnlijk meerdere. Er zijn twee genen op chromosoom 6 die belangrijke kandidaat zijn, maar de meest recente publicatie wees weer naar chromosoom 1. Duidelijk is dat schizofrenie, een van de belangrijke psychiatrische aandoeningen, in families voorkomt en een genetische component heeft.

Een aantal genen die de vatbaarheid voor suikerziekte verhogen zijn op chromosoom 6 gelokaliseerd. Het zijn genen die coderen voor een deel van het afweersysteem, wat het vermoeden versterkt dat diabetes op jonge leeftijd kan ontstaan als na een gewone infectie het afweersysteem zo wordt geactiveerd dat de insulineproducerende cellen in de pancreas als schadelijke indringers worden beschouwd en worden aangevallen. Op 6 zijn 75 ziektegenen bekend.

 

http://www.nrc.nl/w2/lab/dna/7chrom350.gif

Onder de 62 ziekteveroorzakende genen op chromosoom 7 zitten twee klassiekers: gen voor cystische fibrose en voor leptine.

Cystische fibrose (taaislijmziekte) is de meest voorkomende (1 op 2.500 baby's) erfelijke ziekte onder blanken. Na een frustrerend lange zoektocht werd in 1989 de basevolgorde van het gen vastgesteld. Een therapie op basis van de genetische kennis is er echter nog niet. Wel is de diagnostiek sterk verbeterd.

Leptine, het eiwit dat wordt gemaakt door het obesegen, is een tweede hit. Het werd gevonden dankzij een muizenmutant die zich steevast moddervet eet. Het patent op het obesegen was in het najaar van 1994 20 miljoen dollar waard, maar bij proeven in mensen lijkt leptine een beperkt effect te hebben.

 

http://www.nrc.nl/w2/lab/dna/8chrom350.gif

Op de chromosomen 5, 8 en 19 liggen genen die waarschijnlijk een rol spelen bij de koortsstuipen die kleine kinderen soms krijgen. In Europa maken 2 tot 5% van de peuters ooit een koortsstuip door, maar in Aziis het wel 20%. Een ziektemechanisme is nog onbekend. Ook van een gevonden epilepsiegen op chromosoom 8 is de functie nog onbekend.

Hoe zeldzaam sommige genetische ziekten zijn blijkt bij erythrokeratolysis hiemalis, ofwel de huidziekte van Oudtshoorn. Die veroorzaakt huidschilfering in de winter en was alleen in Zuid-Afrika bekend. Alle patinten hebben dezelfde genafwijking op chromosoom 8. Er is dus ooit 챕챕n (blanke) founder geweest. De vondst van een Duitse familie met de ziekte deed een Duitse oorsprong vermoeden, maar de Duitsers hebben een andere mutatie. Op chromosoom 8 zijn 50 ziektegenen gevonden.

CHROMOSOOM  8

 

  1   2   3   4

  • Structuur van chromosomen
  • Een chromosoom bestaat uit
  • Bivalenten
  • A. Telocentrisch , B. Acrocentrisch en C. Metacentrisch
  • Het mannelijk chromosoom is verder geëvolueerd dan de rest van het menselijk DNA.
  • Overigens benadrukken de onderzoekers dat de snelle ontwikkeling van het mannelijk chromosoom niet betekent dat mannen genetisch ook meer ontwikkeld zijn dan vrouwen
  • Geen wonder misschien ook, want uit de publicatie blijkt dat het een taai, tijdrovend werk is geweest om de basevolgorde van dit chromosoom te ontwarren.
  • Het zijn pal naast elkaar zittende DNA-strengen die vrijwel identiek zijn. Hier bevinden zich genen die van belang zijn voor de mannelijke voortplanting
  • Ze wisselen af en toe gedeelten uit om fouten in het DNA te herstellen. Normale chromosomen doen dat ook, maar pikken daartoe bij de zaadcelvorming een goed stukje van hun
  • Hij verwacht dat de genetische kaart van dit chromosoom op termijn misschien ook inzicht verschaft in verschillen in gevoeligheid tussen man en vrouw voor bepaalde ziekten.

  • Dovnload 208.37 Kb.