BS5: Genexpressie

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

Thema 4: DNA

Basisstof 5:

Genexpressie

Leerdoelen

1. Je kunt verschillende manieren van genregulatie beschrijven bij prokaryoten.
2. Je kunt verschillende manieren van genregulatie beschrijven bij eukaryoten.
3. Je kunt beschrijven wat het belang is van genexpressie voor zelfregulatie en zelforganisatie van een organisme.

Genregulatie bij prokaryoten

Een inductor is een stof die helpt om de genexpressie op gang te brengen.

Genexpressie bij prokaryoten

Een repressor is een stof die genexpressie uitschakelt. 

Structuurgenen bevatten informatie voor het vormen van RNA en eiwitten.

Een regulatorgen codeert voor stoffen die de genexpressie van andere genen regelt. Bijvoorbeeld een repressor.

Lactose werkt hier als een inductor. Een inductor is een stof die helpt de genexpressie op gang te brengen. In dit geval bindt lactose aan de respressor, waadoor deze loslaat van het DNA.

De promotor is een bindingsplek voor RNA-polymerase.

Een operator is een mogelijke bindingsplek voor een repressor.

Al deze genen regelen de vorming van een eiwit dat lactose af kan breken. Dit is het lactose operon (= het deel van het DNA dat alle genen bevat die de vorming van een eiwit regelen)

corepressor actief

corepressor inactief

Telomerase

• Telomerase maakt telomeer weer lang
• Gebruikt RNA-deel om DNA te vormen
• In meeste cellen onderdrukt
• Komt tot expressie in stamcellen, maar ook in bijv. kankercellen

Genregulatie bij eukaryoten

Gespecialiseerde cellen ontstaan door celdifferentiatie.

Celdifferentiatie ontstaat doordat in verschillende cellen verschillende genen tot expressie komen en dus verschillende eiwitten worden gemaakt.

Gespecialiseerde cellen ontstaan uit stamcellen.

Genregulatie eukaryoot Stamcellen

Omnipotent of totipotent:

• Kunnen zich ontwikkelen tot elk celtype. 

Pluripotent:

• Kunnen zich ontwikkelen tot elk celtype van het organisme maar niet differentiëren tot cellen van de placenta of navelstreng

Multipotent:

• Kunnen zich ontwikkelen tot een beperkt aantal celtypen

Omnipotent of totipotent

Pluripotent

Multipotent

Bij eukaryoten is de regulatie van genexpressie ingewikkelder. Wij hebben als mens ongeveer 220 verschillende celtypen, die allemaal zijn ontstaan uit één zygote. Om zoveel verschillende celtypen te kunnen vormen is complexe regulatie nodig.

Regulatorgenen

Regulatorgenen: coderen voor regulatoreiwitten die de genexpressie van andere genen regelen.

Bij prokayoten coderen deze voor een repressor en bij eukaryoten voor transcriptiefactoren.

 

Apoptose

Apoptose is de geprogrammeerde zelfdoding van een cel.

Dit heeft een belangrijke functie tijdens de embryonale ontwikkeling en bij het voorkomen van bijv. kanker.

Genregulatie in volwassen organismen

Belangrijk om RNA-transcriptie te reguleren.

Activator: binden aan enhancers. Bij binding, buigt het DNA en kunnen transcriptiefactoren en DNA-polymerase binden.

Genexpressie is het omzetten van info in het DNA tot een eiwit.

Genregulatie is het aan- en uitzetten van bepaalde genen. 

Methylering

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

Epigenetica

• DNA-methylering vermindert genexpressie 
• Methylering wordt doorgegeven na celdeling en aan nageslacht
• ook histonwinding heeft invloed op genexpressie

Lamarck

Lamarck had ideeën over het doorgeven van eigenschappen die tijdens het leven waren verworven. Na de evolutietheorie van Darwin werd Lamarcks theorie niet meer serieus genomen.  Het DNA zou geen invloed ondervinden van hoe het organisme leefde. Epigenetica is in die zin een bevestiging van de theorie van Lamarck. Het idee dat het DNA kan veranderen tijdens het leven van het organisme en deze eigenschappen doorgegeven kunnen worden aan de volgende generatie.

RNAi

• Streng niet-coderend miRNA (= micro RNA) complementair aan doel-mRNA
• Binding aan eiwitcomplex
• Binding aan doelDNA
• Voorkomt translatie
• vorm van RNA-interferentie (RNAi)

microRNA bindt aan een eiwitcomplex en zorgt ervoor dat het mRNA niet kan worden afgelezen. 

Leerdoelen

1. Je kunt verschillende manieren van genregulatie beschrijven bij prokaryoten.
2. Je kunt verschillende manieren van genregulatie beschrijven bij eukaryoten.
3. Je kunt beschrijven wat het belang is van genexpressie voor zelfregulatie en zelforganisatie van een organisme.