Erfelijkheid: DNA, chromosomen, genen en allelen

Erfelijke en niet-erfelijke eigenschappen

Sommige eigenschappen krijg je mee bij je geboorte. Je bloedgroep, je haarkleur en de vorm van je gezicht liggen vast in de genetische informatie die je van je ouders hebt gekregen. Dat zijn erfelijke eigenschappen.

Andere eigenschappen leer je of pik je later op. Welke taal je spreekt, welke sport je doet en welk eten je lekker vindt, hangt af van waar je opgroeit en wat je tijdens je leven tegenkomt.

Bij veel eigenschappen spelen erfelijke aanleg en omgeving allebei een rol. Je erfelijke aanleg vormt de basis, maar je omgeving bepaalt mede hoe een eigenschap uiteindelijk uitpakt. Dat kun je goed zien bij lengte. Twee kinderen met een vergelijkbare erfelijke aanleg kunnen uiteindelijk toch verschillen in lengte, bijvoorbeeld doordat hun voeding of gezondheid tijdens de groei verschilt.

Van chromosomen en DNA naar genen en allelen

In de kern van bijna alle lichaamscellen liggen 46 chromosomen, verdeeld over 23 paren. Een chromosoom is een lange, opgerolde streng DNA.

In dat DNA staat de erfelijke informatie, in een soort code die de cel kan aflezen. Een stukje DNA met de informatie voor één eigenschap heet een gen. Op één chromosoom kunnen duizenden genen achter elkaar liggen. De studie van erfelijkheid heet genetica of erfelijkheidsleer.

Een gen kan in verschillende varianten voorkomen. Zo’n variant heet een allel. Een voorbeeld is de bloemkleur bij een erwtenplant: het gen voor die bloemkleur heeft een allel voor paars en een allel voor wit. Genen en allelen zijn dus niet hetzelfde. Het gen bepaalt om welke eigenschap het gaat, het allel bepaalt welke versie je ervan hebt.

Het DNA van elk mens is net iets anders, eigenlijk net als een vingerafdruk. Aan het DNA kun je daarom iemand herkennen. Bij DNA-onderzoek maakt een laboratorium uit een spoor van iemands bloed, speeksel of haren een DNA-profiel. Hiermee kun je ook achterhalen of twee mensen familie van elkaar zijn. Alleen een eeneiige tweeling levert vrijwel hetzelfde DNA-profiel op.

Je krijgt allelen van beide ouders

Bij de bevruchting komt de ene helft van je chromosomen uit de eicel en de andere helft uit de zaadcel. Daardoor heb je van de meeste genen twee allelen, meestal één van je moeder en één van je vader. Samen vormen die twee allelen een allelenpaar.

Zijn de twee allelen in een allelenpaar gelijk, dan ben je voor die eigenschap homozygoot. Verschillen de allelen, dan ben je heterozygoot. Dat is per gen anders. Voor de ene eigenschap kun je homozygoot zijn en voor de andere heterozygoot.

Welke allelen een kind meekrijgt van de ouders, kan per kind verschillen. Bij het maken van eicellen en zaadcellen gaat van elk chromosoompaar telkens één chromosoom mee de geslachtscel in. Daardoor kunnen geslachtscellen verschillende combinaties van allelen bevatten. Dat verklaart mede waarom broers en zussen wel op elkaar lijken, maar niet identiek zijn.

Het verschil tussen genotype en fenotype

Je genotype is de verzameling allelen die je hebt; het wordt ook wel je erfelijke aanleg genoemd. Je fenotype bestaat uit de eigenschappen die bij jou tot uiting komen, zoals de kleur van je ogen, je lengte en je bloedgroep.

Je kunt aan het fenotype niet altijd zien welk genotype een organisme heeft. Om te beginnen komt niet elk allel tot uiting in het fenotype, waardoor het niet altijd zichtbaar is dat je een bepaald allel hebt. Daarnaast heeft de omgeving invloed op hoe eigenschappen zich ontwikkelen. Een beukennootje heeft de aanleg om uit te groeien tot een grote boom, maar op arme zandgrond kan de boom toch klein blijven. En het omgekeerde kan ook: twee erwtenplanten met even paarse bloemen kunnen een verschillend genotype hebben.

Dominante en recessieve allelen

Als er in een allelenpaar twee verschillende allelen zitten, dan bepaalt meestal één van beide het fenotype. Dat allel heet dominant. Het andere is recessief. Het recessieve allel komt niet tot uiting in het fenotype zolang er ook een dominant allel aanwezig is.

Om dominant en recessief binnen een allelenpaar te beschrijven, geven we de allelen vaak een letter. Het dominante allel krijgt dan een hoofdletter en een recessief allel dezelfde kleine letter. Bijvoorbeeld: bij erwtenplanten staat P voor paarse en p voor witte bloemen. Het allel voor paarse bloemen is dan dominant, en dat voor witte bloemen is recessief.

Een erwtenplant met genotype PP of Pp krijgt paarse bloemen, want in beide genotypen is minstens één dominant allel aanwezig. Alleen genotype pp geeft witte bloemen. Zie ook de afbeelding hierboven.

Bij iemand met één recessief allel komt het recessieve kenmerk niet tot uiting in het fenotype. Diegene kan het kenmerk echter wel doorgeven aan zijn nakomelingen. Zo iemand heet een drager. Twee dragers samen kunnen een kind krijgen bij wie het recessieve kenmerk wel tot uiting komt.

Instinker: dominant betekent niet dat een eigenschap vaker voorkomt. Het betekent alleen dat een dominant allel bij een heterozygoot allelenpaar het fenotype bepaalt. Hoe vaak een allel voorkomt, heeft daar niets mee te maken. Er bestaan dus zeldzame kenmerken met een dominant allel en heel gewone kenmerken met een recessief allel.

Hoe werkt een kruisingsschema?

We begonnen hierboven niet toevallig over erwtenplanten. De monnik Gregor Mendel kruiste in de negentiende eeuw duizenden erwtenplanten met elkaar. Hij ontdekte dat bepaalde kenmerken in vaste verhoudingen terugkwamen bij de nakomelingen.

Met een kruisingsschema kun je uitrekenen welke nakomelingen twee ouders kunnen krijgen. De allelen van de ene ouder zet je boven de kolommen, en de allelen van de andere ouder zet je voor de rijen. In elk hokje combineer je die tot een genotype.

Kruis je twee heterozygote erwtenplanten, allebei met genotype Pp, dan levert dat vier combinaties op. Eén kolom met een P en één met een p, en hetzelfde bij de rijen; dan krijg je een tabel met vier hokjes:

Drie van de vier hokjes bevatten minstens één P. Dat betekent dat er een allel aanwezig is dat dominant is voor paarse bloemen. Die planten krijgen dus paarse bloemen. Alleen de combinatie pp geeft witte bloemen.

De verhouding in de tabel is dus 3 paarse bloemen tegenover 1 witte bloem. Dat is een kans, geen garantie. Bij vier zaadjes kunnen er toevallig vier paarse planten uit komen.

Geslachtschromosomen: X en Y

Je hebt 23 chromosoomparen. Eén paar daarvan zijn de geslachtschromosomen. Bij vrouwen zijn dat meestal twee X-chromosomen, bij mannen een X en een Y.

Een eicel bevat een X-chromosoom. Een zaadcel kan ofwel een X, ofwel een Y bevatten. Komt er bij de eicel een zaadcel met een X, dan wordt het chromosomenpaar XX; komt er een Y bij, dan wordt het XY. De combinatie hangt dus af van de zaadcel. Beide uitkomsten zijn bij elke bevruchting ongeveer even waarschijnlijk, want ongeveer de helft van de zaadcellen bevat een X, en de andere helft een Y.

Erfelijkheid is een lastig onderwerp, want je hebt allerlei begrippen die je moet kennen: DNA, chromosomen, allelen, fenotype, genotype… En dan moet je ook nog kunnen rekenen met kruisingsschema’s. Wil je dit goed kunnen op je toets, dan is het belangrijk om voldoende te oefenen. Neem daarom ook eens een kijkje bij onze oefentoetsen voor biologie!

Deel deze pagina met je vrienden