V5 T4 B5: Genexpressie

• Biologie
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 5

Begintaak (herhaling begrippen thema DNA)

Je hebt een DNA-molecuul met de volgende DNA-volgorde:

TAC TCG TTC (streng 1)

ATG AGC AAG (streng 2)

1. Hoe ziet het DNA-molecuul eruit na de DNA-replicatie? 

2. Is het nieuwe molecuul enkel- of dubbelstrengs?

3. Hoe ziet het mRNA-molecuul eruit als streng 1 wordt afgelezen?

4. Hoe heet het proces waarbij dit stukje DNA (gen) wordt gekopieerd?

5. Welke aminozuren worden ingebouwd op basis van de code van streng 1?

6. Hoe heet het proces waarbij het mRNA-molecuul wordt afgelezen?

Antwoorden

1. Na DNA-replicatie krijg je precies hetzelfde DNA-molecuul:

TAC TCG TTC (streng 1)

ATG AGC AAG (streng 2)

2. Het nieuwe molecuul is ook dubbelstrengs.

3. Het mRNA-molecuul ziet er zo uit:  AUG AGC AAG

4. Het proces waarbij dit stukje DNA (gen) wordt gekopieerd heet: Transcriptie

5. De ingebouwde aminozuren zijn: MET - SER - LYS

6. Het proces waarbij het mRNA-molecuul wordt afgelezen heet: Translatie

Wat zien we hier?

Genexpressie

Expressie

Pro- vs Eukaryoot

Genregulatie in een prokaryoot 

(gen staat uit)

Genregulatie in een prokaryoot 

(gen staat aan)

phet.colorado.edu

Genexpressie in eukaryoten

Thema 4 DNA BS. 5

*tijdens de embryonale ontwikkeling: celdifferentiatie

*in volwassenen: alleen maken wat nodig is per specifieke cel

 op verschillende punten kan de aanmaak van eiwitten gestopt                                       worden

    

genregulatie bij eukaryoten

Dit is belangrijk:

celdifferentiatie

Stamcellen

Uni-/ multipotente stamcellen

beperkt aantal opties. gelimiteerd door het weefsel waar de cel in ligt.

Pluripotente stamcellen

Kunnen zich ontwikkelen tot elk celtype van het organisme .

Omni-/ totipotente stamcellen

Kunnen zich ontwikkelen tot elk celtype, ook tot cellen die niet bij het embryo horen (bijv. placenta).

Celdifferentiatie

Gespecialiseerde cellen ontstaan door celdifferentiatie.

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

Bij de mens ongeveer 220 celtypen.

De meeste cellen kunnen zich niet eeuwig delen.

Hoe komt dat?

Denk aan: DNA replicatie

Telomeren

Aan het uiteinde van een chromosoom zitten de telomeren.

  

Telomeren bestaan uit repetitief DNA, dus herhalingen van TTAGGG

DNA polymerase kan telomeren niet goed kopiëren.

Bij elke celdeling zullen de telomeren dus ook steeds korter worden

Wanneer de telomeren te kort worden zal de cel doodgaan (apoptose).

Apoptose noemen ook geprogrammeerde celdood.

telomeer

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

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.

Methylering en acetylering histonen

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

Methylering en acetylering histonen

Acetylering (toevoeging van een -COCH3 groep) van een histonstaart zorgt voor minder spiralisatie

Methylering DNA

Methylering (toevoeging van een -CH3 groep) van meestal de Cytosine-base bij de promotor (aanhechtingsplaats van RNA polymerase) voorkomt de transcriptie

Epigenetica

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

RNAi

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

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

Het aan- en uitzetten van een gen noemen we

1. genexpressie
2. genregulatie

Wanneer een gen aan staat, kan door transcriptie RNA ontstaan en door translatie een eiwit

1. juist
2. onjuist

Waarom is het voor E. coli (prokaryoot) gunstig om deze enzymen niet altijd te maken?

1. Als er te veel zijn is het giftig
2. Zonder lactose zijn ze niet nodig
3. De omgeving maakt deze enzymen ook

De enzymen voor de afbraak van lactose worden alleen gemaakt als er lactose als voedingsstof aanwezig is. Als de enzymen zouden worden afgeschreven terwijl er geen lactose aanwezig is, kost dit kostbare bouwstoffen (RNA, aminozuren), terwijl het enzym niks te doen heeft. Het kost dan dus bouwstenen en energie om het enzym te maken, maar de cel krijgt er niks voor terug.

Wat is de situatie?

1. Veel lactose, repressor inactief
2. Veel lactose, repressor actief
3. Weinig lactose, repressor inactief
4. Weinig lactose, repressor actief

Er is veel lactose en de repressor is inactief. Dit kan je zien aan het feit dat de structuurgenen worden afgelezen. De structuurgenen worden alleen afgelezen als de repressor inactief is, en de repressor is alleen inactief als er veel lactose is. 

Wat is een mogelijke functie van een regulatorgen bij prokaryoten?

1. Het codeert voor een stof die RNA-polymerase blokkeert
2. Het codeert niet voor een stof maar bindt transcriptie factoren
3. Het leidt RNA-polymerase naar promotor
4. Het codeert voor stofwisselingsenzymen

Hoe vaak kan een stamcel zich delen?

1. maximaal 1 keer
2. een beperkt aantal keer
3. oneindig vaak

In stamcellen is telomerase actief. de telomeren worden dus bij elke deling verlengd, waardoor de cel kan blijven delen. 

Wanneer een gen aan staat, kan door transcriptie RNA ontstaan en door translatie een eiwit

1. juist
2. onjuist

Hoe noem je transcriptiefactoren die leiden tot meer genexpressie?

1. enhancer
2. repressor
3. activator

Zet de stappen van genexpressie in de juiste volgorde

Stap 1

Stap 3

Stap 2

Stap 4

Naam van proces stap 1 naar stap 2

Naam van proces stap 2 naar stap 3

RNA

Eiwit

DNA

Aminozuren

Transcriptie

Translatie

Aan de slag

58 t/m 61

en

66 t/m 70