Eiwitsynthese en genexpressie (Biologie vwo), les 2: Examentraining

• newEditor
• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 4-6

Introduction

Examentraining met vier vraagtypen: van DNA naar aminozuren met de codontabel, gegevens uit een tabel halen, redeneren met een knock-out-gen en rekenen met introns en exons. Elk vraagtype heeft twee vragen in examenstijl.

EIWITSYNTHESE · GENEXPRESSIE

Examentraining

Eiwitsynthese en genexpressie: zo pak je examenvragen aan

Les 2 van 3. Laat leerlingen in tweetallen overleggen bij de open vragen. Image credit: Louisa Howard / Wikimedia Commons, publiek domein

EIWITSYNTHESE · GENEXPRESSIE

Wat ga je kunnen?

Ik kan met de codontabel de aminozuurvolgorde afleiden en gegevens over genexpressie, splicing en knock-outs interpreteren.

EIWITSYNTHESE · GENEXPRESSIE

Zo pak je een examenvraag aan

• 1. Lees: wat is gegeven: matrijsstreng, coderende streng, mRNA of een tabel?

• 2. Richting: let op 3' en 5'. De matrijsstreng lees je van 3' naar 5', het mRNA van 5' naar 3'.

• 3. Reken door: matrijsstreng, dan mRNA, dan codons, dan aminozuren met de codontabel.

• 4. Controleer: past je antwoord bij de gegevens en gebruik je de juiste begrippen?

De standaard codontabel

EIWITSYNTHESE · GENEXPRESSIE

Vraagtype 1: van DNA naar aminozuren

• Schrijf eerst het mRNA op: complementair aan de matrijsstreng.

• Deel het mRNA op in codons, vanaf het startcodon.

• Zoek elk codon op in de codontabel.

• Een stopcodon beëindigt het eiwit en codeert niet voor een aminozuur.

Image credit: Eigen schema, LessonUp

Welke aminozuurvolgorde ontstaat uit deze matrijsstreng?

A

Met-Gly-Lys-Pro

B

Tyr-Pro-Phe-Gly-Thr

C

Trp-Ala-Asn-Leu

D

Ser-Ser-Lys-Arg-Val

mRNA 5'-AUGGGCAAACCUUGA-3': AUG Met, GGC Gly, AAA Lys, CCU Pro, UGA stopcodon. Tyr-Pro-Phe-Gly-Thr ontstaat als je de matrijsstreng zelf als mRNA leest. Trp-Ala-Asn-Leu ontstaat bij een verschoven leesraam, Ser-Ser-Lys-Arg-Val bij het mRNA van achter naar voren lezen. Image credit: Eigen schema, LessonUp

Het coderende mRNA is 300 nucleotiden lang, stopcodon inbegrepen. Hoeveel aminozuren?

A

100

B

297

C

300

D

99

300 nucleotiden zijn 100 codons. Het laatste codon is het stopcodon en codeert niet voor een aminozuur, dus 99 aminozuren. Verwachte fout: 100 (stopcodon meetellen) of 300 (niet delen door 3).

EIWITSYNTHESE · GENEXPRESSIE

Vraagtype 2: gegevens uit een tabel halen

• Lees de kop van de tabel: wat is gemeten, in welke cellen?

• Een hoeveelheid mRNA laat zien welk gen tot expressie komt.

• Trek alleen conclusies die in de tabel staan.

• Geen mRNA betekent niet dat het gen in het DNA ontbreekt.

Welke conclusie over gen A is juist?

A

Levercellen missen gen A

B

Gen A is alleen in spier actief

C

Spier heeft een ander genotype

D

Gen D werkt alleen in spier

In de tabel is alleen in spiercellen mRNA van gen A gemeten. Dat zegt niets over aanwezigheid in het DNA. Gen D komt in alle drie de celtypen tot expressie, dus de optie dat gen D alleen in spier werkt klopt niet. Verwachte fout: concluderen dat een gen ontbreekt als er geen mRNA is. Image credit: Eigen schema, LessonUp

Na zonlicht maken huidcellen meer van een pigmentvormend enzym. Wat is de verklaring?

A

Het gen voor dat enzym komt sterker tot expressie

B

Er zijn extra genen voor het enzym bijgekomen

C

De huidcellen hebben een ander genotype gekregen

D

Het enzym wordt rechtstreeks uit het DNA gemaakt

De omstandigheden (zonlicht) bepalen hoeveel een gen tot expressie komt. Het DNA zelf verandert niet. Verwachte fout: denken dat er genen bijkomen of dat een eiwit zonder mRNA ontstaat.

EIWITSYNTHESE · GENEXPRESSIE

Vraagtype 3: redeneren met een knock-out-gen

• Welk gen is uitgeschakeld en welk eiwit ontbreekt daardoor?

• Vergelijk het fenotype van de knock-out met een gewoon organisme.

• Het verschil in fenotype laat zien wat het eiwit normaal doet.

• Beredeneer de keten: geen gen, geen mRNA, geen eiwit, ander fenotype.

Muizen met een uitgeschakeld gen T hebben een witte vacht. Wat volgt hieruit?

A

Gen T codeert voor een eiwit dat de vacht wit maakt

B

Alle genen van deze muizen zijn uitgeschakeld

C

Het eiwit van gen T is nodig voor een gekleurde vacht

D

Gen T komt alleen in witte muizen tot expressie

Zonder het eiwit van gen T ontbreekt de kleur, dus het eiwit is nodig voor een gekleurde vacht. Verwachte fout: de redenering omdraaien en denken dat het gen de witte kleur veroorzaakt.

Vul in

Bij een knock-out-gen ontstaat geen mRNA, dus er is geen translatie en het fenotype kan veranderen.

knock-out-gen

translatie

fenotype

splicing

exon

Een knock-out-gen levert geen mRNA, dus er volgt geen translatie en het fenotype kan veranderen. Verwachte fout: transcriptie en translatie verwisselen.

EIWITSYNTHESE · GENEXPRESSIE

Vraagtype 4: introns, exons en cDNA

• Een gen bestaat uit exons en introns, het mRNA na splicing alleen uit exons.

• Tel bij een berekening alleen de exons mee voor de lengte van het mRNA.

• cDNA is gemaakt met mRNA als mal en bevat dus geen introns.

• Bacteriën kunnen geen introns uit RNA verwijderen.

Het mRNA na splicing bestaat alleen uit exons. Hoeveel nucleotiden is dat?

A

540

B

600

C

2100

D

2700

Exons: 120 + 240 + 180 + 60 = 600. 2100 is de som van de introns (700 + 500 + 900), 2700 is het hele gen, 540 ontstaat als je het laatste exon vergeet. Verwachte fout: het hele gen of alleen de introns optellen. Image credit: Eigen schema, LessonUp

Waarom bevat cDNA geen introns?

Een goed antwoord: cDNA is gemaakt met mRNA als mal en uit het mRNA zijn de introns bij splicing al verwijderd. Verwachte fout: zeggen dat cDNA zelf introns verwijdert.

Welk vraagtype vind jij het lastigst?

1

Van DNA naar aminozuren

2

Gegevens uit een tabel halen

3

Redeneren met een knock-out-gen

4

Introns, exons en cDNA

Bespreek het vraagtype met de meeste stemmen na met een voorbeeld.

EIWITSYNTHESE · GENEXPRESSIE

Tips voor op het examen

• Schrijf bij een DNA-opgave eerst op welke streng gegeven is en in welke richting je leest.

• Het mRNA is complementair aan de matrijsstreng en gelijk aan de coderende streng, met U in plaats van T.

• Een stopcodon codeert niet voor een aminozuur: tel het niet mee bij de lengte van het eiwit.

• Trek bij tabellen alleen conclusies die in de gegevens staan: geen mRNA is niet hetzelfde als geen gen.