Erfelijke aspecten van de menselijke celdeling

Alle levende wezens kunnen zicht voortplanten. Hierbij is het opvallend dat nakomelingen een sterke gelijkenis vertonen met hun ouders, respectievelijk voorouders. Lees in dit artikel meer over het hoe en wat over ons indrukwekkende DNA.

Alle levende wezens kunnen zicht voortplanten. Hierbij is het opvallend dat nakomelingen een sterke gelijkenis vertonen met hun ouders, respectievelijk voorouders. Men kan dus concluderen dat er van generatie op generatie informatie wordt doorgegeven. De overdracht van informatie vindt plaats door middel van genen. Een gen is een erfelijk deeltje, dat wil zeggen de stoffelijke drager van de aanleg van een erfelijke eigenschap. De genen bevinden zich in de chromosomen en zijn dus onzichtbaar.

De chromosomen bestaan uit DNA en eiwitten. De stof DNA (deoxyribonucleic acid (Engels); desoxyribonnuclëinezuur (Ned.)) blijkt het erfelijke materiaal (de genen) te zijn. Een gen is dus chemisch gezien een stukje van een DNA-molecuul.

Wanneer een cel zich deelt moeten eerst alle chromosomen zich "verdubbelen" omdat de twee dochtercellen evenveel chromosomen moeten hebben als de moedercel. De verdubbeling staat bekend als het replicatieproces. Ieder DNA-molecuul wordt hierbij opengeritst en vervolgens met de bouwstenen volgens een bepaald patroon aangevuld. Zo ontstaan er twee nieuwe DNA-moleculen waarvan de volgorde van de basenparen identiek is aan de volgorde vóór de replicatie.

Via een ingewikkeld proces worden daar aminozuren aan elkaar gekoppeld tot eiwitten. De volgorde van de aminozuren in het eiwit wordt uiteindelijk bepaald door de basenvolgorde van het DNA. Op deze wijze komt het DNA (dus de genen) tot expressie. Deze genexpressie is dus voor iedereen uniek.

Alle genen van een organisme samen, dus de totale erfelijke aanleg, noemt men het genotype. De eigenschappen die men waarneemt, dus de verschijningsvorm, wordt het fenotype genoemd. Hierbij moet opgemerkt worden, dat de begrippen genotype en fenotype ook worden gehanteerd voor ieder kenmerk afzonderlijk.

Het onzichtbare genotype (de aanleg) leidt tot een bepaald fenotype. Hierbij speelt het milieu dikwijls een belangrijke rol.

Wanneer een kind de erfelijke aanleg heeft om een pianovirtuoos te worden zal het mede van de opvoeding afhangen of deze aanleg later tot uiting komt. Zonder muziekonderricht en instrumentarium zal dit waarschijnlijk nooit gebeuren. Omgekeerd zal het wel duidelijk zijn dat wanneer er geen muzikale aanleg aanwezig is, een kind (zelfs met het beste muzikale onderricht) nooit tot een virtuoos zal kunnen uitgroeien. Men kan eenvoudig het volgende stellen: wat er genotypisch niet in zit, kan er fenotypisch nooit uitkomen. Het milieu heeft natuurlijk niet altijd invloed op de vorming van het fenotype vanuit het genotype. Zo zijn bloedgroep en oogkleur voorbeelden van erfelijke eigenschappen waarop het milieu (fenotype) geen invloed heeft.

Tijdens de ontwikkeling van een organisme zal het fenotype voortdurend veranderen in tegenstelling tot het onveranderlijke genotype. Het genotype, en dus enigzins ook de toekomst van het organisme, ligt reeds vast vanaf het moment dat de eicel en de zaadcel met elkaar versmelten. De verschillende cellen van het menselijk lichaam hebben allemaal dezelfde aanleg, dus hetzelfde genotype. Wanneer er een verandering optreedt in het genotype, is er sprake van een mutatie. Mutaties kunnen in iedere cel optreden; ze zijn van zeer grote invloed op het organisme wanneer ze optreden in de moedercel van de gameten, in de gameten zelf en in de bevruchte eicel.

Men onderscheidt kunstmatige en spontane mutaties. In het algemeen zijn de genen vrij stabiel, waardoor spontane mutaties zeer zelden voorkomen. Kunstmatige mutaties kunnen vooral ontstaan door inwerking van straling (ioniserende, röntgenstraling, en ultraviolette ((UV)) straling). De meeste mutaties zijn verliesmutaties, dat wil zeggen dat deze schadelijk zijn of soms zelfs dodelijk.

Voor iedere eigenschap is een dubbele aanleg aanwezig op een bepaalde plaats van de homologe chromosomen, namelijk een gen (allel) in het chromosoom van de moeder en een gen (allel) op de overeenkomstige plaats in het homologe chromosoom van de vader.

Wanneer men bijvoorbeeld het allel voor bruine ogen voorstelt door het symbool B en het allel voor blauwe ogen door het symbool b, dan zijn er de volgende mogelijkheden voor het genotype en het fenotype:

- Genotype BB; fenotype: bruine ogen
- Genotype bb; fenotype: blauwe ogen
- Genotype Bb; fenotype: bruine ogen.

De genotypen BB en bb noemt men homozygoot, omdat hierbij sprake is van twee identieke allelen voor de oogkleur. Bb noemt men heterozygoot omdat de allelen voor de oogkleur niet identiek zijn. In dit voorbeeld is de aanleg voor bruine ogen (B) dominant over de aanleg voor blauw ogen (b): blauw is recessief.

Kinderen geboren uit ouders met blauwe ogen hebben derhalve altijd blauwe ogen. Een dominant overervende eigenschap behoeft slechts eenvoudige aanwezig te zijn om herkenbaar (fenotypisch 'zichtbaar') te worden. Enkele andere voorbeelden van dominante eigenschappen zijn: donker haar ten opzichte van blond haar, krulhaar ten opzichte van sluik haar en bloed met resusfactor ten opzichte van bloed zonder resusfactor.

De mens heeft in alle cellen (behalve de rode bloedcellen, die geen kern en dus geen chromosomen bezitten) 23 paar chromosomen en wel:

- 22 paar autosomen: waarbij de beide chromosomen van ieder paar gelijk aan elkaar zijn.
- 1 paar geslchatschromosomen (heterosomen). Ze zijn bij man en vrouw verschillend: vrouwen hebbe in alle cellen twee X-chromosomen (XX) en mannen in alle cellen één X-chromosoom en een veel korter Y-chromosoom (mannen zijn XY). Het Y-chromosoom bevat vrijwel geen genen (genetisch 'leeg').

Een vrouw heeft per cel (44 + XX) en een man (44 + XY) chromosomen. Eicellen bevatten dus altijd één X-chromosoom naast 22 autosomen. Zaadcellen bevatten naast de 22 autosomen of één X-chromosoom, óf één Y-chromosoom. Het geslchat van een kind wordt dus uitsluitend bepaald door de zaadcel van de vader. Eigenschappen waarvan de genen zijn gelokaliseerd in het X-chromosoom worden sex-linked (geslachtsgebonden) genoemd of aangeduid met de betere term X-chromosomaal (gebonden), zoals de genen voor de eigenschappen kleurenblindheid en hemofilie (bloederziekte) die allebei recessief overerven. Een man die het gen voor bloederziekte heeft, is een bloeder. Een vrouw is pas bloedster, wanneer ze in beide X-chromosomen de aanleg voor hemofilie heeft. Dit komt in de praktijk nauwelijks voor. Heeft een vrouw het gen éénmaal, dan is ze draagster (carrier) voor dat gen. Ze kan deze eigenschap dan overdragen op haar zoons.

In de praktijk blijkt dat er, hoewel in geringe mate, afwijkingen voorkomen ten aanzien van het aantal autosomen en geslchatschromosomen.

Bij het syndroom van Down (mongool, mongoloïde idiotie) is er sprake van een afwijkend aantal autosomen. Bij de meeste Down-patiënten (mongooltjes) is er sprake van trisomie 21, dat wil zeggen dat er in iedere cel drie chromosomen van het nummer 21 zijn, dus in totaal 47 chromosomen per cel. Het syndroom van Downd berust meestal op het feit dat het homologe chromosomenpaar 21 tijdens de meiose I bij de vorming van de eicel niet uit elkaar gaat. De kans hierop neemt toe bij het ouder worden van de vrouw. Van de geslchatschromosomale afwijkingen noem ik de volgende voorbeelden voor U:

Er zijn vrouwen die per cel slechts één X-chromosoom bezitten, aangeduid met XO. Er zijn dus per cel slechts 45 chromosomen. Bij deze vrouwen ontbreken de ovaria: syndroom van Turner.

Er zijn vrouwen die XY zijn, dat wil zeggen dat hun geslchatschromosomen van het mannelijke type zijn. Veel van deze vrouwen hebben in het verleden in de sport furore gemaakt omdat ze opvielen door hun lichamelijke prestaties.

Er zijn mannen die per cel een X-chromosoom te veel hebben: ze zijn XXY. Ze hebben onder andere borstontwikkeling: syndroom van Klinefelter.

Er zijn ook mannen met per cel een Y-chromosoom te veel: ze zijn XYY.