17.5 Genregulatie

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 6

Paragraaf 1 Dierenwelzijn

Paragraaf 17.5 Genregulatie

Doel en begrippen 17.5

17.5 Genregulatie

- Je weet op elke manieren cellen selectief genen (de-)activeren om hun eiwitproductie te regelen; epigenetica.

- Je kunt het verschil tussen structuur- en regulatorgenen benoemen; operon, operator en promotor.

- Je kunt uitleggen wat de verschillen zijn tussen de genregulatie in prokaryotische cellen en eukaryotische cellen.

Genexpressie

Genexpressie: welke genen staan aan/ uit in welke cel -> welke eiwitten worden gemaakt in welke cel 

Bepaalt de celdifferentiatie
en celspecialisatie

.... cel heeft ... DNA en ... genexpressie

1. Elke - hetzelfde - andere
2. Elke - ander - andere
3. Bijna elke - hetzelfde - andere
4. Bijna elke - ander -andere

Genexpressie

Cellen kunnen de genexpressie regelen door:

• epigenetica - chromatinestructuur
• epigenetica - DNA structuur
• regelen van de transcriptie
• regelen van translatie

Epigenetica

Genexpressie kan worden beïnvloed door wijzigingen in chromatine (DNA + eiwitten) zonder dat de nucleotidevolgorde wordt veranderd.

Genexpressie

Cellen kunnen de genexpressie regelen door:

• epigenetica - chromatinestructuur
• epigenetica - DNA structuur
• regelen van de transcriptie
• regelen van translatie

Spiralisatie

Donkere plekken in de kern:

sterk gespiraliseerd DNA 

= heterochromatine

-> geen transcriptie

+ nucleolus (kernlichaampje)

Spiralisatie

Lichte plekken in de kern:

weinig gespiraliseerd DNA

= euchromatine

-> wel transcriptie

Methylering en acetylering histonen

Acetylering (toevoeging van een -COOH groep) van een histonstaart zorgt voor minder spiralisatie

Methylering en acetylering histonen

Methylering (toevoeging van een -CH3 groep) van een histonstaart zorgt voor meer spiralisatie

Meer genexpressie

Minder genexpressie

Methylering

Acetylering

Heterochromatine

Euchromatine

Rode bloedcel

Stamcel

Genexpressie

Cellen kunnen de genexpressie regelen door:

• epigenetica - chromatinestructuur
• epigenetica - DNA structuur
• regelen van de transcriptie
• regelen van translatie

Methylering en acetylering DNA

Methylering (toevoeging van een -COOH groep) van de Cytosine-base bij de promotor (aanhechtingsplaats van RNA polymerase) voorkomt de transciptie

Methylering en acetylering DNA

Methylering van Cytosine wordt beïnvloed door invloeden van buitenaf (stress/ eetpatroon). 

Methylering en acetylering DNA

Methylering van Cytosine wordt bij de DNA replicatie meegenomen dus erft het kind het mythileringspatroon van de ouders -> eigenschappen van een kind zijn deels beinvloed door de milieufactoren van de ouders.

Methylering en acetylering DNA

Genomische imprinting: als de eigenschappen van een kind recessief zijn doordat het dominante gen is uitgeschakeld door epigenetische factoren.

Na deze biologieles vermoed Elsbeth dat haar oogkleur beïnvloed is door genomische imprinting. Welke oogkleur zullen zij en haar ouders hebben?

1. Elsbeth: blauw Ouders: beide blauw
2. Elsbeth: blauw Ouders: beide bruin
3. Elsbeth: bruin Ouders: beide bruin
4. Elsbeth: bruin Ouders: beide blauw

Genexpressie

Cellen kunnen de genexpressie regelen door:

• epigenetica - chromatinestructuur
• epigenetica - DNA structuur
• regelen van de transcriptie
• regelen van translatie

Regulatie transcriptie

Structuurgenen: informatie voor eiwitsynthese (alleen prokaryoot).

Regulatorgenen: regelen genexpressie

- repressor (prokaryoot)

- activeren of remmen (eukaryoot)

OPERON: 

- stuk DNA waarin regulatorgen, promotor en structuurgenen liggen 

- alle genen die vorming van eiwit reguleren 

- bij prokaryoten codeert het regulatorgen voor een repressor

Regeling transcriptie - prokaryoten

Voorbeeld: regulatie van genen voor de aanmaak van enzymen om lactose te verteren (bron 21)

Regeling transcriptie - prokaryoten

Structuurgenen coderen voor de eiwitten die lactose kunnen verteren

Regeling transcriptie - prokaryoten

Regulatorgen codeert voor een repressoreiwit

Regeling transcriptie - prokaryoten

Repressoreiwit bindt aan de operator van de structuurgenen en voorkomt de binding van RNA polymerase aan de promotor.

Regeling transcriptie - prokaryoten

Bij aanwezigheid van lactose bindt lactose aan het respressoreiwit en inactiveert het -> het laat los.

Regeling transcriptie - prokaryoten

Zonder repressoreiwit kan RNA polymerase binden aan de promotor en worden de structuurgenen afgelezen.

Regeling transcriptie - eukaryoten (71F)

x

TATA bindende transcriptiefactor (3) bindt aan de TATA-box (niet gen-specifiek)

Regeling transcriptie - eukaryoten (71F)

x

Coactivator-eiwitten (2) zorgen voor koppeling tussen verschillende 

transciptiefactoren en stimuleren de binding van RNA polymerase (niet gen-specifiek)

Regeling transcriptie - eukaryoten (71F)

x

Activatoreiwitten (1) binden aan enhancer-DNA en stimuleren de binding van RNA polymerase aan de promotor (gen-specifiek)

Regeling transcriptie - eukaryoten (71F)

Repressoreiwitten (6) binden aan silencer-DNA en voorkomen de binding van RNA polymerase aan de promotor (gen-specifiek)

Regeling transcriptie - eukaryoten (71F)

Basale transcriptiefactoren (4) zijn nodig voor de binding van RNA polymerase (niet gen-specifiek)

Regeling transcriptie - eukaryoten (71F)

Buigingseiwit is soms nodig om een juiste lus in het DNA te maken zodat het transcriptiecomplex gevormd kan worden. 

Regeling transcriptie - eukaryoten (71F)

Regulerend DNA (7): enhancer DNA en silencer DNA zijn de bindingsplaatsen voor activatoreiwitten en repressoreiwitten. Hier wordt de transcriptie geregeld.

Wat is geen overeenkomst tussen genregulatie van eukaryoten en prokaryoten?

1. Beide maken gebruik van RNA-polymerase
2. Beide maken gebruik van een promotor
3. Beide maken gebruik van transcriptiefactoren
4. Beide maken gebruik van een repressor

Genexpressie

Cellen kunnen de genexpressie regelen door:

• epigenetica - chromatinestructuur
• epigenetica - DNA structuur
• regelen van de transcriptie
• regelen van translatie

Regeling translatie

Hetzelfde pre mRNA kan door verschillende splicing (verwijderen introns) andere mRNA en dus andere eiwitten opleveren.

Regeling

translatie

Translatie kan pas 

beginnen na het 

aanhechten van de poly-A staart (AAAAA staart). Door dit proces te remmen met een eiwit kan de translatie vertraagd worden.

Regeling translatie

micro RNA - kleine stukjes RNA - is complementair aan mRNA en kan hier aan binden. Daardoor kan het mRNA niet worden afgelezen (Hoofdstuk 18).

De DNA code van een stuk gen is:
CCG ATA AAA GCG GCT
Wat is de code van het microRNA dat translatie van dit stuk gen kan blokkeren?

Op welke plek langs het mRNA begint het ribosoom met de eiwitsynthese?

1. promotor
2. tatabox
3. operator
4. startcodon

E.coli a heeft een mutatie in de promotor van een gen. E.coli b heeft een mutatie in de operator van een gen. In welke bacterie wordt het eiwit geproduceerd?

1. in bacterie a en b
2. alleen in bacterie a
3. alleen in bacterie b
4. in geen enkele bacterie

Opdrachten 17.5

Maak opdracht 2 t/m 7, gebruik de bronnen!