Erfelijkheid

In dit thema leer je hoe erfelijke eigenschappen doorgegeven worden van generatie op generatie.

 

Chromosoomafwijkingen.

In elke cel van het lichaam van de mens zitten 46 chromosomen. 23 hiervan komen van de vader en 23 chromosomen komen van de moeder. Gezamenlijk vormen ze 23 paar chromosomen. Chromosomen komen voor in paren. De zogenaamde homologe chromosomen. 22 paar van de 23 paar chromosomen noemen we autosomen. Er is een bijzonder paar. Dit paar chromosomen bepaalt het geslacht. Deze chromosomen noemen we de geslachtschromosomen. Een vrouw heeft in elke cel een echt paar geslachtschromosomen. XX. Een man heeft niet echt een paar. Hij heeft een X chromosoom en een Y chromosoom. X en Y lijken helemaal niet op elkaar. Er is geen sprake van homologie.

XenYchromosoom

Het Y-chromosoom zit heel zijn leven, of beter, heel zijn bestaansgeschiedenis in de snel delende kiemcellen in het weefsel van de teelballen. In snel delend weefsel zitten veel schadelijke stoffen als vrije radicalen die vrijkomen bij verbranding. In de mitochondrieën van de cel wordt de energie uit het voedsel omgezet in ATP. Het universele betaalmiddel voor alle energetische processen in de cel. Als er bij verbrandingsactiviteit in de cellen meer vrije zuurstofradicalen worden geproduceerd, dan door het lichaam kunnen worden geneutraliseerd, is er sprake van oxidatieve stress. Vrije radicalen hebben een negatieve invloed op de cel, en de celinhoud. Vrije radicalen zorgen voor celveroudering. Doordat het Y-chromosoom altijd verblijft in dit snel delende weefsel van de teelballen is het genetisch slecht gesteld met het erfelijk matriaal op dit chromosoom. Je zou kunnen speken van een genen kerkhof op het y-chromosoom.  

Het is trouwens goed je te realiseren dat gameten alle genetische informatie waaruit een nieuw organisme moet groeien weer tot hun beschikking moeten hebben. Deze gameten zijn echter ontstaan uit gespecialiseerde cellen, namelijk uit de kiemcellen in de zaadbuisjes (spermatogonium, primaire spermatocyt ed). Dit betekent dat ergens tijdens de ontwikkeling van de zaadcel het geheugen van de spermatogonium gewist moet worden. Er moet een epigenetische schoonmaakbeurt plaatsvinden. Ditzelfde geldt uiteraard ook voor de ontwikkeling van de eicel

Hieronder staat een caryogram van chromosomen van een cel in de metafase I van de meiose. Je ziet 23 paar chromosomen die allemaal bestaan uit twee chromatiden, omdat het DNA is verdubbeld in de S-fase van de interfase. Het zijn de chromosomen van een man. Je ziet dat het 23e paar niet echt een paar is. Je ziet daar een X en een Y-chromosoom.

 BiNaSnamaak70B

De problemen die kunnen ontstaan tussen het Y-chromosoom en het x-chromosoom tijdens crossing-over zijn elders op de website omschreven. In het kort komt het er op neer dat het x-chromosoom een te groot stuk uitwisselt met het Y-chromosoom tijdens de crossing-over en zo het SRY-gen overneemt van het Y-chromosoom.

Genoommutatie

Onderaan deze les kan je in een video-animatie zien hoe door twee meiotische delingen in het lichaam van de man en vrouw uit één diploide cel (2n) vier haploide cellen (n) ontstaan. Deze meiotische delingen vinden bij de man plaats in de teelballen en bij de vrouw in de eierstokken.  Door deze meiotische delingen wordt de hoeveelheid erfelijk materiaal gehalveerd en eerlijk verdeeld over de gameten. Als deze meiotische deling goed verlopen onstaan bij de mens uit één cel met 46 chromosomen 4 gameten (geslachtscellen) met ieder 23 chromosomen. De verdeling van de chromosomen over de gameten gaat echter ook wel eens fout. Er kunnen dan gameten onstaan met teveel of te weinig chromosomen. technisch gesproken is door deze foute verdeling een mutatie opgetreden in het erfelijk materiaal van de betreffende gameet. Als een cel er één heel chromosoom bij krijgt, of één chromosoom tekort komt dan noemen we dat een genoommutatie. 

Genoommutatie

De meeste cellen met een genoommutatie zullen door apoptose sterven. Ook de meeste bevruchte eicellen die ontstaan met een afwijkend aantal chromosomen zullen vroegtijdig in de ontwikkeling afsterven. Soms ontstaan er ondanks de genoommutatie levensvatbare individuen. Een aantal syndromen, die veroorzaakt worden door een genoommutatie worden hieronder besproken.

Trisomie 21

Een bekende afwijking  waar het fout gaat bij het verdelen van het erfelijke materiaal over de cellen is trisomie-21. In de delingsfasen van kiemcel tot zaadcel of eicel (gameet) in het lichaam van de man of vrouw gaat de verdeling van de chromosomen of chromatiden van chromosoom 21 over de dochtercellen niet goed. Een gameet kan na de anafase 1 twee homologe chromosomen ontvangen in plaats van één. Of in de anafase 2 van de meiose krijgt één dochter beide chromatiden en de andere dochter geen. Door deze foute verdeling van erfelijk materiaal onstaan er gemeten met een afwijkend aantal chromosomen. Er onstaan gameten met 22 chromosomen (n-1), en gameten met 24 chromosomen (n+1). In het geval van trisomie-21 heeft de gameet met 22 chromosomen geen chromosoom 21. De gameet met 24 chromosomen heeft dan 2 chromosomen 21. Als de gameet met twee chromosomen 21 versmelt tijdens de bevruchting ontstaat er een embryo waarvan de cellen drie chromosomen 21 bevatten. Hieronder een karyogram van een persoon met trisomie 21. Trisomie is een levensvatbare non-disjunction van twee chromatiden. Down-syndroom komt niet alleen bij mensen voor, maar er zijn ook gegevens bekend van trisomie 21 uit het dierenrjk. 

 trisomie-21(goede foto) 

Het Down syndroom is een aangeboren afwijking. Het ontstaat door een afwijking in het erfelijk materiaal. Elk mens heeft normaliter 46 chromosomen. Deze bevatten de genen die samen alle erfelijke eigenschappen van de mens bepalen. Chromosoom 21 is in alle cellen van het lichaam in tweevoud aanwezig, maar bij het Down syndroom is het in drievoud aanwezig. Daardoor heeft iemand met Down syndroom 47 in plaats van 46 chromosomen. Deze chromosomen zijn in het gehele lichaam aanwezig. Daardoor beïnvloedt Down zowel verschillende lichamelijke kenmerken als verstandelijke vermogens.

Andere namen voor het Downsyndroom zijn het Syndroom van Down en trisomie 21 (tri betekent drie en soma betekent lichaampje). In de volksmond komen ook nog de ouderwetse termen 'mongolisme', 'mongooltjes' of 'mongoloïde mensen' voor. Deze benamingen worden als erg negatief ervaren. Daarom spreken verstandelijk gehandicaptenorganisaties liever over Down syndroom.

Oorzaak van het Down syndroom

De lichaamscellen van een mens horen te bestaan uit 46 chromosomen. Bij Down is er echter een chromosoomafwijking. Deze ontstaat al heel vroeg in de zwangerschap; bij de bevruchting dragen vader en moeder elk 23 chromosomen bij. Samen dus 46. Maar, soms 'ritsen' de chromosomen van de vader of de moeder niet goed los; de twee chromosomen van een chromosomenpaar 21 worden niet goed verdeeld over de geslachtscellen (eicellen of zaadcellen). Zo wordt een extra chromosoom overgedragen, en heeft het kind 47 (2n+1) chromosomen in elke lichaamscel.

trisomie-21Ontstaan 

In de onderstaande animatie zie je hoe bij de ontwikkeling van 4 gameten uit een diploide cel, door disjunction 2 gameten ontstaan met het normale aantal chromosomen, een gameet ontstaat met een chromosoom te weinig, en een gameet ontstaat met een chromosoom 21 teveel.

Afwijkingen in de geslachtschromosomen 

Bij de vorming van zaadcellen in de spermatogenese en de vorming van eicellen in de oogenese kan er veel fout gaan bij de verdeling van de chromosomen tussen de dochtercellen. Door fouten in de meiose I of meiose twee kunnen er gameten ontstaan  met teveel of te weinig chromosomen. Bij cellen die teveel of te weinig chromosomen hebben is er sprake van een genoommutatie. De meeste cellen met een genoommutatie zullen direct, of zeer snel na het ontvangen van een niet juist aantal chromosomen apoptose (geprogrammeerde celdood) ondergaan. Maar sommige genoommutaties  leveren levensvatbare cellen, en ontwikkelen deze cellen met een fout aantal autosomen zich tot individuen. Een bekend voorbeeld daarvan is trisomie 21, waarbij het individu 3 chromosomen (autosomen) nummer 21 heeft in plaats van 2. De fenotypische verschijningsvorm van deze genoommutatie is een mongooltje. Een kind met het syndroom van Down.

Het kan ook voorkomen dat de geslachtscellen teveel of te weinig geslachtschromosomen ontvangen. Als geslachtscellen met teveel of te weinig geslachtschromosomen met elkaar versmelten onstaan er individuen met een afwijkend aantal geslachtschromosomen. Het Syndroom van Turner en het Syndroom van Klinefelter zijn fenotypische verschijningsvormen van individuen met een afwijkend aantal geslachtchromosomen in alle cellen van het lichaam.

Syndroom van Turner

Het syndroom van Turner is een aangeboren aandoening die alleen meisjes kunnen hebben. Chromosomen zitten in alle lichaamscellen. Onze cellen zijn de bouwstenen van het lichaam. De chromosomen dragen ons erfelijk materiaal. Normaal hebben vrouwen twee X chromosomen (XX) en mannen een X- en een Y-chromosoom (XY). Maar bij het syndroom van Turner ontbreekt één van de X-chromosomen. Of één van de twee X-chromosomen heeft een andere vorm. Meestal is dit zo in alle cellen in het lichaam. Maar soms gaat het om een deel van de cellen. Dit heet mozaïcisme. Vrouwen met het syndroom van Turner zijn bijna altijd kort van stuk. Sommige vrouwen hebben aandoeningen van het hart en de nieren. Ook kunnen ze een brede, korte nek en opgezette handen en voeten hebben.Bij het opgroeien blijft de ontwikkeling van de borsten en menstruatie vaak achter. Dit komt doordat de eierstokken niet genoeg ontwikkeld zijn. Hierdoor worden te weinig geslachtshormonen gemaakt. Dat heeft invloed op de vruchtbaarheid. Heel soms kunnen vrouwen met het syndroom van Turner kinderen krijgen.

Turnersyndroom

Syndroom van Klinefelter 

Het Syndroom van Klinefelter (SvK) is een geslachtsgebonden chromosoomafwijking die alleen bij jongens en mannen voorkomt. Gewoonlijk heeft een mens in totaal 46 chromosomen, waarvan 2 geslachtschromosomen. Jongens en mannen hebben karyotype 46-XY. Meisjes en vrouwen hebben karyotype 46-XX. Jongens en mannen met SvK hebben naast een Y-chromosoom meerdere X-chromosomen. Dit wordt aangeduid als 47-XXY, of 48-XXXY, of 49-XXXXY, enz. Het is ook mogelijk dat men een combinatie heeft. Een deel van de lichaamscellen heeft dan bijvoorbeeld 46-XY en een ander deel van de cellen heeft bijvoorbeeld 47-XXY (46-XY/47-XXY). Dit noemt men Mozaïek Klinefelter Syndroom. Het Syndroom kent dus meerdere varianten. Van alle varianten komt 47-XXY het meest voor.

Naar schatting 1 op de 500 jongens wordt geboren met deze chromosoomafwijking. Het is daarmee de meest voorkomende chromosoomafwijking. Toch is de aandoening erg onbekend. "Syndroom" betekent een verzameling van meerdere symptomen. Het Klinefelter Syndroom kent een enorme variëteit aan symptomen die zich voor kunnen doen. De ernst van de symptomen kan ook enorm verschillen tussen jongens en mannen. Omdat veel van de symptomen ook kunnen voorkomen bij jongens en mannen zonder het Syndroom van Klinefelter is het lastig om de diagnose te stellen. Typerend voor het Syndroom van Klinefelter is echter de combinatie van meerdere symptomen. 

Klinefeltersyndroom