Vooraf

Aan welke begrippen denk je bij de termen ‘erfelijk’ en ‘genetica’? Noem 5 begrippen. Overleg eventueel met een medeleerling.

1.1 Stamboom van het koningshuis

De onderstaande vragen zijn bedoeld om inzicht te krijgen in wat je al weet over erfelijke eigenschappen. Bekijk de verschillende foto`s in onderstaande stamboom goed. Elk individu is uniek. Toch lijken kinderen op hun ouders: ze hebben eigenschappen geërfd.

1. Welke overeenkomsten zie je tussen mensen? Noem minstens 3 overeenkomsten.

2. Welke verschillen zie je tussen mensen? Noem minstens 3 verschillen.

3. Geef 3 kenmerken waarvan jij denkt dat ze wel erfelijk zijn.

4. Geef 3 kenmerken waarvan jij denkt dat ze niet erfelijk zijn.

5. De prinsessen Amalia, Alexia en Ariane lijken alle drie op hun vader en moeder. Ze hebben uiterlijke eigenschappen geërfd. Leg kort uit hoe de overerving van eigenschappen werkt.

6. Noem een erfelijke eigenschap die je kent uit je eigen omgeving. Dit kan een voorbeeld zijn uit je eigen familie, maar dat hoeft niet (denk ook aan huisdieren, planten enzovoorts).

Het erven van eigenschappen heeft te maken met de genen.
7. Wat zijn genen en waar in je lichaam zitten de genen?

8. Wat is de rol van genen bij doorgeven van eigenschappen naar de kinderen?

9. Wat is de rol van genen bij het ontstaan van eigenschappen?

 

1.2 Tum-Tum-Tellen

Een opdracht over multifactoriële overerving.

De lengte van de klas.

1. Verzamel in een tabel de lichaamslengtes van jezelf en alle klasgenoten. Rond de lengte af op hele centimeters.

2. Geef in de onderstaande tabel aan hoeveel leerlingen een bepaalde lichaamslengte hebben (dus als iemand 153 cm is, komt er één streepje in het vakje naast 151-155 cm).

Lengte (cm)	Aantal	Lengte (cm)	Aantal
141-145		171-175
146-150		176-180
151-155		181-185
156-160		186-190
161-165		191-195
166-170		196-200

 

 

 

 

 

 

3. Maak een staafdiagram van het aantal keer dat bepaalde lichaamslengtes voorkomen (hoe vaker een lengte voorkomt, hoe hoger de staaf). Benoem de assen.

Hoeveel factoren dragen bij aan de lichaamslengte?

Voor dit onderdeel gebruik je een bekertje met tien tumtums. Betekenis van de tumtums:
Groen = je hebt de lengte-factor niet
Niet groen = je hebt de lengte-factor wel

4. Stel dat er maar één factor is die de lichaamslengte bepaalt. Raap 1 tumtum uit je bekertje.
a. Ben je lang of kort?
b. Hoeveel verschillende lengtes zijn mogelijk op deze manier?
c. Is één factor genoeg om het verschil in lengtes in de klas te bepalen?

5. Stel dat er slechts twee factoren de lichaamslengte bepalen. Raap 2 tumtums.
a. Hoe lang zal je ongeveer zijn? Lang, kort of er tussenin?
b. Hoeveel verschillende lengtes zijn mogelijk bij twee lengte-factoren?

6. Hoeveel factoren heb je minimaal nodig om de verschillende lichaamslengtes in de klas te krijgen, zoals ze in het staafdiagram zijn geordend?

Als je de lichaamslengte van alle klasgenoten heel precies zou meten, kom je op nog veel meer verschillen uit. De een is bij een meting 161,3 cm en de ander is 161,2 centimeter. Dit komt omdat er heel veel factoren bijdragen aan de lichaamslengte. Denk hierbij bijvoorbeeld aan dat je 's ochtends heel ietsje langer bent dan 's avonds. Voor de vragen 4 en 5 gaan we uit van 10 erfelijke factoren. Deze erfelijke factoren erf je van je ouders. Laten we de factoren genen noemen. De tumtums in je bekertje zijn dus jouw genen.

7. Je krijgt met een klasgenoot (bijvoorbeeld degene die naast je zit) een kind. Pak allebei 5 tumtums uit je bekertje en leg deze bij elkaar. Jullie kind heeft nu tien genen die van invloed zijn op de lengte. Hoe lang zal jullie kind worden? Gebruik model 1 uit onderstaande figuur.

    

8. Uit onderzoek blijkt dat verschillende genen een verschillende bijdrage leveren. Bovendien kunnen genen samenwerken, elkaar stimuleren of remmen. In figuur 2 is een nieuw model gemaakt. Bereken opnieuw hoe lang jullie kind zal worden. Gebruik nu model 2 uit onderstaande figuur.

Andere invloeden

In model 1 zag je dat veel factoren / genen bijdragen aan de lichaamslengte.
In model 2 zag je dat de factoren / genen verschillende bijdrages leveren en ook elkaar kunnen
beïnvloeden.

De tumtums in model 1 en 2 staan voor de genen die jullie kind heeft. Naast de genen zijn er nog
andere factoren die bijdragen aan de lengte. In model 2 stond al een voorbeeld van zo`n factor: het
alcoholgebruik van de moeder tijdens de zwangerschap. Dit is een voorbeeld van een invloed vanuit
de omgeving. Ook de eigen leefstijl kan invloed hebben op de lichaamslengte.
Let op!: Voor de onderstaande vragen tellen de tumtums niet meer als genen. De tumtums die je nu
raapt zijn omgevingsfactoren:

9. Hoe lang zal jullie kind uiteindelijk worden? Tel de uitkomst van model 2 en de bovenstaande 4
antwoorden bij elkaar op.

10. Tussen alle gekleurde tumtums zitten geverfde tumtums verstopt. Deze tumtums representeren een gen dat een normale invloed heeft op de lichaamslengte. Maar als het kind twee van deze genen erft van de ouders is het niet levensvatbaar. Zo’n combinatie van genen heet een ‘lethale factor’.
a. Wie in de klas hadden zelf één gekleurde tumtum?
b. Wat was de kans dat er in jouw klas een kind met een lethale factor geboren zou worden?

Verdiepingsvraag: 11. Bovenstaande omgevingsfactoren zoals stress en gezonde voeding zijn gebaseerd op de situatie in Nederland. Je kunt je voorstellen dat als jullie kind opgroeit in een land met minder welvaart, de kansen verschuiven. a. In Nederland is de verdeling niet voldoende eten versus wel voldoende eten 1:6. Wat zou deze verdeling worden als jullie kind in bijvoorbeeld de droge gebieden van Somalië zou opgroeien? Leg je antwoord kort uit. b. Kun je een kansverdeling, met bijbehorende toename of afname van centimeters, opstellen voor ‘geen hygiëne’ versus ‘goede hygiëne’ voor als jullie kind 300 jaar geleden zou opgroeien? Aan het begin van deze opdracht heb je, samen met je klasgenoten, een staafdiagram gemaakt van jullie lichaamslengtes. Vaak resulteert deze grafiek in een zogenoemde ‘normale verdeling’. (Vraag bij je wiskundedocent na wat een ‘normale verdeling’ precies is als je dit niet (meer) weet.) Verdiepingsvraag: 12. Maak eenzelfde staafdiagram (als uit opdracht 3) van alle kinderen die de klas heeft gekregen. Ontstaat er wederom een ‘normale verdeling’?

 

13. Geef een inschatting hoe groot de bijdrage van genen en de bijdrage van de omgeving is op de volgende eigenschappen. In het voorbeeld zie je dat de bijdrage van de genen aan de lengte van je haren klein is. Omgevingsinvloeden zoals mode en vrienden hebben veel meer invloed.

Conclusies

Veel genen hebben invloed op de lichaamslengte.
Het kan zijn dat het kind uit jullie opdracht een opvallende lichaamslengte heeft gekregen: heel lang of heel kort. Dit komt omdat we lang niet alle factoren hebben meegerekend. Op dit moment zijn er ongeveer 180 genen bekend die je lichaamslengte beïnvloeden. Ga daar maar eens aan rekenen!

Veel genen hebben maar een beetje invloed:
- HMGA2-gen: mensen met een variant* van dit gen zijn gemiddeld 1 cm langer.
- ESR1-gen: mensen met een variant* van dit gen zijn gemiddeld 0,9 cm langer. Dit telt alleen voor mannen…
Er zijn ook genen die heel veel invloed hebben:
- FGFR3-gen: mensen met een (zeldzame) variant* van dit gen hebben dwerggroei en worden gemiddeld maar 120 cm lang.

(*Een variant is een bepaald allel. De lengte geldt alleen voor mensen die homozygoot zijn: deze mensen hebben dit allel twee keer (zie hoofdstuk 2).)

De omgeving heeft invloed op de lichaamslengte.
Naast de genen heeft ook de omgeving invloed op de lichaamslengte. Daardoor is het voorspellen van lichaamslengte nog veel moeilijker.

Multifactoriële eigenschappen.
De meeste eigenschappen ontstaan door de invloed van verschillende factoren: één of meerdere genen én invloeden uit de omgeving (milieu). Dit soort eigenschappen noemen we multifactoriële eigenschappen.

Van multifactorieel naar monogeen
Of en hoe een multifactoriële eigenschap overerft en ontwikkelt is moeilijk precies te voorspellen. Toch kunnen we wel voorspellingen doen: als jij lange ouders hebt, is de kans dat je zelf ook lang bent heel groot*. De kans is groot, maar niet zeker. Er is een kleine kans dat je heel klein bent. Door de genen te bestuderen kunnen we eens steeds betere voorspelling maken.

(*Voor een voorspelling voor de lichaamslengte: tel de lengte van je vader en moeder bij elkaar op en deel door 2. Ben je een jongen, tel er dan 11 cm bij op. Ben je een meisje, trek er dan 2 cm vanaf. Grote kans dat je ongeveer op je eigen lichaamslengte uitkomt…)

Ondanks dat de meeste eigenschappen multifactorieel zijn, kijken we in de genetica veel naar monogene eigenschappen. Dit zijn eigenschappen waarbij één gen een heel groot effect heeft en de omgeving geen of weinig invloed heeft. Deze monogene eigenschappen geven inzicht hoe de overerving van ouder op kind gaat.. Daarnaast zijn monogene eigenschappen heel geschikt om het effect van een gen in het lichaam te bestuderen.

Voorbeelden van monogene eigenschappen:

• Bepaalde erfelijke ziekten zoals CF (cystische fibrose ofwel taaislijmziekte) en PKU.
• Het hebben van witte vlekken bij katten.
• Rode, witte of roze bloemen bij erwtenplanten.
• AB0-bloedgroep bij mensen.
• ...

14. Achterin de leerlingenhandleiding staat een termenlijst. Achter iedere term kun je in eigen woorden een omschrijving geven van de term. Zijn er al termen die je nu kunt invullen?
Als je nog geen termen kunt invullen is dat niet erg. Verderop in deze lessenserie komt deze opdracht regelmatig terug en kun je achteraf missende termen alsnog aanvullen.

 

1.3 Conceptmap

Een conceptmap is een schema van begrippen (=concepten). In een conceptmap staat altijd een vraag centraal waarop het schema antwoord geeft. In onderstaande conceptmap staat het antwoord op “Hoe erven eigenschappen over?”.

1. Hieronder staan de basisconcepten die horen bij hoofdstuk één van deze lessenserie. Ook de pijlen staan gegeven. Probeer met behulp van onderstaande concepten en pijlen een conceptmap te maken die aansluit bij hetgeen wat je dit hoofdstuk hebt geleerd. De conceptmap moet antwoord geven op de vraag: “Hoe erven eigenschappen over?”

Controleer jouw gemaakte conceptmap met behulp van Prezi. Je kunt hem online vinden via: http://prezi.com/cl-mbi0lanvr
Klik om de Prezi verder te bekijken op de pijl naar rechts. Je kunt de Prezi ook op volledig scherm zetten met de knop rechtsonderin (fullscreen:  ).

Later in de lessenserie komen we nog terug op deze conceptmap. En gaan we proberen de conceptmap verder uit te bouwen in meer detail.
De Prezi eindigt met drie modellen: monogeen, polygeen en multifactorieel. In de biologie worden modellen gebruikt om ingewikkelde processen te vereenvoudigen zodat we ze beter snappen.

2. Beschrijf in eigen woorden waar de drie modellen inzicht in geven.
3. Welke van de drie modellen begrijpje het makkelijst? Leg je antwoord uit.

- Klik bovenin het menu op 2. Allel om verder te gaan -