Examentrainer Vragen Erfelijke kaalheid De aanwezigheid of het geheel of gedeeltelijk ontbreken van hoofdhaar (kaalheid) berust op de allelen H n k (niet kaal) en H (kaal). In aanwezigheid van hoge concentraties van het hormoon testosteron is het allel H k dominant over het allel H n, bij lage concentraties testosteron is het allel H n dominant over het allel H k. Een man met genotype H k H n en een vrouw met het genotype H k H n krijgen samen een aantal kinderen. 1 Welk percentage van hun zonen heeft op grond van deze gegevens kans om op latere leeftijd kaal te worden? A 0% B 25% C 33% D 50% E 75% Sommige vrouwen hebben tot ongeveer hun zestigste jaar veel haar en worden daarna geleidelijk kaal. Dit wordt mede veroorzaakt doordat hun testosteronspiegel stijgt. 2 Welk genotype ligt, of welke genotypen liggen aan de kaalheid van die vrouwen ten grondslag? A alleen H k H k B alleen H k H n C alleen H n H n D alleen H k H k en H k H n E alleen H k H n en H n H n F H k H k en H k H n en H n H n Bron: examen vwo 2002-2. 1 Uitgeverij Malmberg
Kleurenblindheid Bij mensen is het gen voor een bepaalde vorm van kleurenblindheid X-chromosomaal. Eén op de zeven niet-kleurenblinde vrouwen is hiervoor heterozygoot. Een man en een vrouw kunnen normaal kleuren zien. Deze twee mensen krijgen een kind. Over hun voorouders zijn geen gegevens bekend. Aangenomen mag worden dat er geen mutatie of crossing-over heeft plaatsgevonden. 3 Hoe groot is de kans dat dit kind die bepaalde vorm van kleurenblindheid heeft? A 0 B 1/196 C 1/49 D 1/28 E 1/14 F 1/4 In afbeelding 1 is de stamboom van een familie gegeven waarin de ziekte agammaglobulinemie voorkomt. Lijders aan deze erfelijke ziekte zijn verhoogd vatbaar voor infecties. Afbeelding 1 Aangenomen mag worden dat er geen mutatie of crossing-over heeft plaatsgevonden. 4 Is het gen dat deze ziekte veroorzaakt dominant of recessief, of is dat uit deze stamboom niet af te leiden? En is het gen X-chromosomaal of niet X-chromosomaal, of is dat uit deze stamboom niet af te leiden? Bron: examen vwo 2001-1. Man of vrouw? Soms is het onduidelijk of iemand een man of een vrouw is. Meestal is er dan ook sprake van onvruchtbaarheid. Soms groeit een genotypische jongen (genotype XY) fenotypisch uit tot een meisje dat onvruchtbaar is. Oorzaak kan zijn de uiterst zeldzame, recessief autosomaal overervende afwijking ADS (5-Alfareductase Deficiëntie Syndroom). Door het ontbreken van een enzym wordt het geproduceerde testosteron niet omgezet in dihydrotestosteron, dat de vermannelijking van de uitwendige geslachtsorganen stimuleert. Bij een andere afwijking, het AOS (Androgeen Ongevoeligheid Syndroom), is er sprake van een afwijking van een gen in het X-chromosoom. Kinderen met dit syndroom hebben het genotype XY, maar het receptoreiwit dat door het afwijkende recessieve gen gecodeerd wordt is niet gevoelig voor testosteron en ook niet voor dihydrotestosteron. Daardoor ontwikkelen ook deze kinderen zich fenotypisch tot een (onvruchtbaar) meisje. 2 Uitgeverij Malmberg
In een roman van Eugenides komt een XY-meisje, Calliope, voor met de afwijking ADS. In afbeelding 2 is de stamboom van haar familie weergegeven. Twee van haar grootouders (nummer 4 en nummer 5) zijn broer en zus. Afbeelding 2 1p 5 Leg uit aan de hand van de stamboom dat Calliope ADS geërfd kan hebben van haar overgrootvader (nummer 2 in de stamboom). 6 Leg uit dat Calliope géén AOS geërfd kan hebben van haar overgrootvader (nummer 2 in de stamboom). Bron: examen vwo 2008-2. Spierdystrofie De zogenoemde spierdystrofie van Duchenne is een ernstige erfelijke aandoening, berustend op één gen, die meestal alleen bij jongens voorkomt. Afbeelding 3 geeft een stamboom van een familie waarin deze vorm van spierdystrofie voorkomt. Aangenomen wordt dat geen mutatie en geen crossing-over plaatsvinden. Afbeelding 3 1p 7 Is het gen dat deze vorm van spierdystrofie veroorzaakt, dominant of recessief of is dat uit deze stamboom niet te bepalen? Leg je antwoord uit met behulp van de stamboom in afbeelding 3. 8 Waardoor komt spierdystrofie van Duchenne meestal alleen bij jongens voor? Bron: examen vwo 2001-2. 3 Uitgeverij Malmberg
Erfelijke informatie In 1968 ontvingen de onderzoekers Marshall Nirenberg en Gobind Khorana de Nobelprijs voor hun werk over mrna en de eiwitsynthese. In hun experimenten gebruikten zij onder andere mrna dat langs kunstmatige weg was gevormd en dat uitsluitend was samengesteld uit afwisselend uracil- en cytosine-nucleotiden (poly[uc] n). Dit mrna werd toegevoegd aan een celextract waarin translatie mogelijk was. Het polypeptide dat in dit mengsel werd geproduceerd, bestond uit slechts twee verschillende aminozuren die elkaar telkens afwisselden. 9 Welke aminozuren zijn dit geweest? A arginine en glutaminezuur B arginine en leucine C glutaminezuur en lysine D leucine en serine E lysine en serine Oorspronkelijk wisten de onderzoekers niet of de aminozuurcodons uit een even of een oneven aantal nucleotiden zouden bestaan. 10 Uit hoeveel verschillende aminozuren zou een polypeptide zijn opgebouwd als de codons van het gebruikte mrna (poly[uc] n) uit vier nucleotiden zouden bestaan? A 1 B 2 C 4 D 16 E 64 F 256 Het deel van een mrna-molecuul dat codeert voor de eerste zes aminozuren van een bepaald polypeptide is: UAU AAG UGU UAA UCG GUA. 11 Noem de 5 -kant en geef aan op grond waarvan je bepaalt wat de 5 -kant is. Bron: vwo examen 2001-2. Oorsmeer Japanse onderzoekers hebben aangetoond dat een substitutie van één nucleotide in het genoom van de mens een merkbare verandering in de viscositeit van het oorsmeer tot gevolg heeft. Oorsmeer wordt gevormd door klieren in de uitwendige gehoorgang. Het komt bij mensen in twee vormen voor: de natte en de droge vorm. Nat oorsmeer is bruin en plakkerig, droog oorsmeer is meer grijs van kleur en vlokkig. Het allel voor nat oorsmeer (N) is dominant over het allel voor droog oorsmeer (n). Het verschil tussen deze twee allelen is de substitutie van één nucleotide, op plaats 538 van het ABCC11-gen van chromosoom 16. Een nucleotide met de base guanine (in allel N) is daar vervangen door een nucleotide met adenine (in allel n). Deze substitutie is een 'niet-synonieme' puntmutatie. Dat houdt in dat als gevolg van deze substitutie het codon waarin deze puntmutatie heeft plaatsgevonden, voor een ander aminozuur codeert dan het oorspronkelijke. 4 Uitgeverij Malmberg
Substitutie van het derde nucleotide in het codon 5 AGT 3 in de coderende streng (dus niet de matrijsstreng of template streng) van een willekeurig DNA-molecuul kan een synonieme of een niet-synonieme mutatie veroorzaken. 12 In welk geval betreft het hier een synonieme mutatie? Als het laatste nucleotide van dit codon verandert in een nucleotide met de base A adenine B cytosine C guanine Het eiwit dat door het allel voor nat oorsmeer gecodeerd wordt, speelt een rol bij het transport van stoffen door membranen. Ten gevolge van slechts één ander aminozuur werkt dit genproduct niet meer. 13 Leg uit hoe de verandering van slechts één aminozuur kan leiden tot een onwerkzaamheid van dit genproduct. Leg uit hoe een ander type oorsmeer daarvan het gevolg kan zijn. In afbeelding 4 is de nucleotidenvolgorde (alleen van de exons) in het DNA van het allel voor nat oorsmeer weergegeven. Onder de nucleotidenvolgorde is de aminozuurvolgorde weergegeven van het eiwit waarvoor dit allel codeert. Afbeelding 4 1 atgactagga agaggacata ctgggtgccc aactcttctg gtggcctcgt gaatcgtggc 61 atcgacatag gcgatgacat ggtttcagga cttatttata aaacctatac tctccaagat 121 ggcccctgga gtcagcaaga gagaaatcct gaggctccag ggagggcagc tgtcccaccg 181 tgggggaagt atgatgctgc cttgagaacc atgattccct tccgtcccaa gccgaggttt 241 cctgcccccc agcccctgga caatgctggc ctgttctcct acctcaccgt gtcatggctc 301 accccgctca tgatccaaag cttacggagt cgcttagatg agaacaccat ccctccactg 361 tcagtccatg atgcctcaga caaaaatgtc caaaggcttc accgcctttg ggaagaagaa 421 gtctcaaggc gagggattga aaaagcttca gtgcttctgg tgatgctgag gttccagaga 481 acaaggttga ttttcgatgc acttctgggc atctgcttct gcattgccag tgtactcggg 541 ccaatattga ttataccaaa gatcctggaa tattcagaag agcagttggg gaatgttgtc 601 catggagtgg gactctgctt tgcccttttt ctctccgaat gtgtgaagtc tctgagtttc 661 tcctccagtt ggatcatcaa ccaacgcaca gccatcaggt tccgagcagc tgtttcctcc 721 tttgcctttg agaagctcat ccaatttaag tctgtaatac acatcacctc aggagaggcc 781 atcagcttct tcaccggtga tgtaaactac ctgtttgaag gggtgtgcta tggaccccta 841 gtactgatca cctgcgcatc gctggtcatc tgcagcattt cttcctactt cattattgga 901 tacactgcat ttattgccat cttatgctat ctcctggttt tcccactggc ggtattcatg 961 acaagaatgg ctgtgaaggc tcagcatcac acatctgagg tcagcgacca gcgcatccgt 1021 gtgaccagtg aagttctcac ttgcattaag ctgattaaaa tgtacacatg ggagaaacca 1081 tttgcaaaaa tcattgaaga cctaagaagg aaggaaagga aactattgga gaagtgcggg 1141 cttgtccaga gcctgacaag tataaccttg ttcatcatcc ccacagtggc cacagcggtc 1201 tgggttctca tccacacatc cttaaagctg aaactcacag cgtcaatggc cttcagcatg 1261 ctggcctcct tgaatctcct tcggctgtca gtgttctttg tgcctattgc agtcaaaggt 1321 ctcacgaatt ccaagtctgc agtgatgagg ttcaagaagt ttttcctcca ggagagccct 1381 gttttctatg tccagacatt acaagacccc agcaaagctc tggtctttga ggaggccacc 1441 ttgtcatggc aacagacctg tcccgggatc gtcaatgggg cactggagct ggagaggaac 1501 gggcatgctt ctgaggggat gaccaggcct agagatgccc tcgggccaga ggaagaaggg 1561 aacagcctgg gcccagagtt gcacaagatc aacctggtgg tgtccaaggt agccttgttc 1621 aggccacgca ggcaggccag ctgccaggct ctcaggacct ga "MTRKRTYWVPNSSGGLVNRGIDIGDDMVSGLIYKTYTLQDGPWS QQERNPEAPGRAAVPPWGKYDAALRTMIPFRPKPRFPAPQPLDNAGLFSYLTVSWLTP LMIQSLRSRLDENTIPPLSVHDASDKNVQRLHRLWEEEVSRRGIEKASVLLVMLRFQR TRLIFDALLGICFCIASVLGPILIIPKILEYSEEQLGNVVHGVGLCFALFLSECVKSL SFSSSWIINQRTAIRFRAAVSSFAFEKLIQFKSVIHITSGEAISFFTGDVNYLFEGVC YGPLVLITCASLVICSISSYFIIGYTAFIAILCYLLVFPLAVFMTRMAVKAQHHTSEV SDQRIRVTSEVLTCIKLIKMYTWEKPFAKIIEDLRRKERKLLEKCGLVQSLTSITLFI IPTVATAVWVLIHTSLKLKLTASMAFSMLASLNLLRLSVFFVPIAVKGLTNSKSAVMR FKKFFLQESPVFYVQTLQDPSKALVFEEATLSWQQTCPGIVNGALELERNGHASEGMT RPRDALGPEEEGNSLGPELHKINLVVSKVALFRPRRQASCQALRT" 5 Uitgeverij Malmberg
14 Leid uit de gegevens in afbeelding 4 af of de nucleotidenvolgorde is weergegeven van de coderende streng of van de daaraan complementaire matrijsstreng (template-streng) van het gen. Wordt deze streng gebruikt voor transcriptie? Weergave A de coderende streng B de coderende streng C de matrijsstreng D de matrijsstreng Gebruikt voor transcriptie? ja nee ja nee Met behulp van de gegevens in de inleiding en in afbeelding 4 kun je bepalen welk aminozuur, als gevolg van de beschreven puntmutatie in allel N, in het genproduct vervangen wordt door een ander aminozuur. 15 Welk aminozuur wordt vervangen in het genproduct? A arginine B glycine C proline D threonine E valine De Japanse genetici onderzochten een persoon Q die voor het gen voor oorsmeer heterozygoot was, en droog oorsmeer maakte. Eén van de allelen voor oorsmeer van persoon Q had een deletie van 27 nucleotiden (D27) aan de 3 kant van plaats 538. De onderzoekers veronderstelden dat daardoor het translatieproduct van dit allel onwerkzaam zou zijn. 1p 16 Waardoor produceert persoon Q dan droog oorsmeer? In afbeelding 5 zijn van drie ouderparen de genotypes, wat betreft de ABCC11 allelen in chromosoom 16, schematisch weergegeven. De afkortingen G en A staan voor respectievelijk Guanine en Adenine op plaats 538. Met een teken wordt de deletie D27 in dit gen aangegeven en met een + teken de intacte nucleotidenvolgorde. Afbeelding 5 1 vader G + G moeder G + G 2 vader G + A + moeder G A + 3 vader G A + moeder A + A + 17 Welke combinatie geeft of welke combinaties geven mogelijk de ouders van persoon Q weer? A alleen 1 B alleen 2 C alleen 3 D 1 en 2 E 1 en 3 F 2 en 3 Bron: examen vwo 2012-1. 6 Uitgeverij Malmberg
Antwoorden en uitleg Erfelijke kaalheid 1 Omdat het om zonen gaat, is er sprake van een hoge concentratie testosteron. Dit betekent dat het allel H k dominant is over het allel H n. Uit de cruising H k H n H k H n komt het volgende nageslacht: 1/4 H k H k : 2/4 H k H n : 1/4 H n H n. 75% van het nageslacht heeft in ieder geval het allel H k en is dus kaal. Het juiste antwoord is dus: E (2 punten). THEMA 4 BASISSTOF 4 2 Na de menopauze stijgt het testosterongehalte. Dit hormoon wordt onder andere door de bijnierschors gemaakt. Het hormoon oestrogeen dat de werking van het mannelijke geslachtshormoon tenietdeed, wordt na de menopauze niet meer gemaakt. Vóór de menopauze was het testosterongehalte dus laag en was het allel H n dominant over het allel H k. Omdat de vrouwen later kaal worden, moeten zij behalve het allel H n ook het allel H k hebben. Het juiste antwoord is dus: B (2 punten). THEMA 4 BASISSTOF 4 Kleurenblindheid 3 Het gaat om de kruising X K X k X K Y. Het kind moet een jongen zijn, want alle meisjes krijgen het dominante allel X K van hun vader en zijn niet kleurenblind. De kans op een jongen die kleurenblind is: 1/2 (Y van de vader) 1/2 (X k van de moeder) 1/7 (kans op heterozygoot) = 1/28. Het juiste antwoord is dus: D (2 punten). THEMA 4 BASISSTOF 5 4 Omdat twee gezonde ouders drie gezonde kinderen en een ziek kind krijgen, wordt de ziekte veroorzaakt door een recessief gen (1 punt). Het gen kan autosomaal (= niet-x-chromosomaal) overerven. Als de grootvader heterozygoot (Aa) is en de grootmoeder homozygoot recessief (aa) dan kunnen de kinderen heterozygoot of ziek zijn, zoals in de stamboom ook is te zien. Het fenotype van de twee ouderparen (tweede generatie) en de kleinkinderen (derde generatie) is op deze manier ook te verklaren. De linkerouders van de tweede generatie zijn ieder heterozygoot en kunnen gezonde en zieke kinderen krijgen. De rechterouders van de tweede generatie zijn aa en AA (of Aa). Hun kinderen kunnen allen gezond zijn door het dominante allel A van de moeder. Als de ziekte X-chromosomaal overerft, dan klopt de stamboom ook. De grootouders zijn dan X a X a en X A Y. De zonen zijn dan ziek (X a Y) en de dochters gezond(x A X a ). Ook voor de volgende generatie klopt het. De ouders met de vier kinderen zijn dan X A Y en X A X a. De dochters zijn gezond (zij hebben altijd de X A van hun vader) en de zonen kunnen gezond (X A Y) of ziek zijn (X a Y). De rechterouders zijn dan X a Y en X A X A (of X A X a ). Hun kinderen zijn dan gezond door het dominante allel van de moeder (X A ). Het juiste antwoord is dus dat het niet is af te leiden of het gen X-chromosomaal of niet X-chromosomaal is (1 punt). THEMA 4 BASISSTOF 4-5 7 Uitgeverij Malmberg
Man of vrouw? 5 Uit het antwoord moet blijken dat: het allel voor ADS dat bij haar overgrootvader voorkomt, via haar beide grootouders (nummers 4 en 5) en beide ouders (nummers 7 en 8) in Calliope is terechtgekomen ( 1 punt); zodat Calliope homozygoot is voor het recessieve allel (en de afwijking zich openbaart) (1 punt). THEMA 4 BASISSTOF 9 6 Uit het antwoord moet blijken dat het afwijkende (X-chromosomale) allel bij haar overgrootvader tot onvruchtbaarheid zou hebben geleid / tot een vrouwelijk fenotype zou hebben geleid, waardoor haar grootouders niet geboren zouden zijn (en Calliope dus niet zou bestaan) (1 punt). THEMA 4 BASISSTOF 9 Spierdystrofie 7 Het gen is recessief (1 punt). In een juiste uitleg wordt vermeld dat uit de stamboom blijkt dat ouders die de spierziekte niet hebben, een kind met deze spierziekte kunnen krijgen (1 punt). THEMA 4 BASISSTOF 4 8 De ziekte is X-chromosomaal, omdat meer jongens dan meisjes de ziekte hebben (1 punt). THEMA 4 BASISSTOF 5 Erfelijke informatie 9 Zie Binas. Het gaat om het mrna UCUCUCUCUC enzovoort. Dit betekent dat er twee codons UCU en CUC beschikbaar zijn voor translatie. Uit Binas blijkt dat zij coderen voor de aminozuren serine en leucine. Het juist antwoord is dus: D (2 punten). 10 We gaan weer uit van de mrna streng UCUCUCUCUC enzovoort. Bij een code van vier nucleotiden is er sprake van maar één aminozuur, namelijk het aminozuur dat hoort bij UCUC. Het juiste antwoord is dus: A (2 punten). 8 Uitgeverij Malmberg
11 De 5 -kant is rechts (1 punt), want dat is de kant waar zich het startcodon (AUG) bevindt / want als de 5 -kant links zou zijn, is UAA een stopcodon waardoor er geen zes aminozuren worden gecodeerd (1 punt). Oorsmeer 12 Zie Binas. AGT levert een codon op van AGU met als aminozuur Serine (ser). AGA levert een codon op van AGA en een aminozuur Arginine (arg). AGC levert een codon op van AGC en een aminozuur ser. AGG levert een codon op van AGG en een aminozuur arg. De substitutie van het derde nucleotide T in C verandert het aminozuur dus niet. Het juiste antwoord is dus: B (2 punten). 13 Door de verandering in de aminozuurvolgorde / de primaire structuur verandert de ruimtelijke / tertiaire structuur van (de actieve plaats van) het eiwit (1 punt) waardoor een bepaalde stof die nodig is bij de vorming van oorsmeer niet meer wordt opgenomen / afgegeven (met als gevolg een veranderde samenstelling van het oorsmeer) (1 punt). 14 Het eerste triplet ATG behoort tot de coderende streng. De template-streng zou AUG als eerste triplet hebben voor het aminozuur M (methionine). De coderende streng wordt dus niet gebruikt voor de transcriptie, want dit zou AUG moeten zijn. Het juiste antwoord is dus: B (2 punten). HEMA 4 BASISSTOF 8 15 Zie Binas. Op plaats 538 wordt G vervangen door A. Kijk op het einde van de regel die begint met 481! Het triplet verandert dus van GGG in AGG. Het oorspronkelijke triplet in de template-streng is CCC en het oorspronkelijke codon GGG. Dit betekent dat het genproduct glycine is vervangen. Het juiste antwoord is dus: B (2 punten). 16 Het andere (recessieve) allel dat codeert voor droog oorsmeer is intact / Deze persoon bezit geen allel N (1 punt). THEMA 4 BASISSTOF 4 17 Persoon Q heeft als genotype G A +. Ouders 1 vallen direct af, omdat zij geen allel hebben voor droog oorsmeer. Daarvoor is A + nodig. Ouders 2 en 3 hebben beiden de mogelijkheid om G en A + te geven aan hun kind. Het juiste antwoord is dus: F (2 punten). THEMA 4 BASISSTOF 6 9 Uitgeverij Malmberg