Thema 10 DNA

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 3

Welkom!

• Overzicht periode 3 
• Start nieuw hoofdstuk 
• Instructie en vragen beantwoorden

PTA 24-25 

Thema 10 DNA 

Basisstof 1: de bouw en functie van DNA 

Na vandaag kan je de bouw en functie van DNA beschrijven 

DNA

Celkern

Cel

Chromosoom

DNA bevat ...

1. informatie voor de eigenschappen die je ziet
2. chromosomen
3. het genoom
4. informatie voor de erfelijke eigenschappen

DNA is opgebouwd uit ...

1. stikstofbasen
2. stikstofbasen en een fosfaatgroep
3. stikstofbasen, een fosfaatgroep en desoxyribose
4. stikstofbasen en desoxyribose

Wat is het genoom?

Het genoom

Het geheel aan erfelijke informatie in een cel van organismen. 

• kern DNA 
• mitochondriaal DNA 
• chloroplasten DNA
  

Prokaryoten: circulair DNA los in cytoplasma, soms ook plasmiden

Hoe ziet het eruit in BINAS

1. Wat is het verschil tussen het 3' uiteinde en het 5' uiteinde? 
2. Op welke manier zijn de twee strengen DNA met elkaar verbonden? 
3. Welke nucleotide kunnen met elkaar een binding aangaan?

enkelstrengs DNA

ssDNA (ss = single strand)

dubbelstrengs DNA

dsDNA (ds = double strand) 

Eén van de ketens in het DNA-molecuul heeft de volgende structuur:
C - T- G- A- T- A- C (keten 1)
Hoe ziet het volledige DNA-molecuul eruit? Geef de complementaire keten (dit is keten 2).

Wat is de juiste volgorde van groot naar klein?

1. chromosoom , gen, nucleotide, base
2. chromosoom, gen, base, nucleotide
3. gen, chromosoom, nucleotide, base
4. gen, chromosoom, base, nucleotide

Van groot naar klein 

Wat betekent het begrip 'sequentie'

1. de volgorde van nucleotiden
2. de volgorde van nucleosomen
3. de volgorde van stikstofbasen
4. de volgorde van genen

DNA-stikstofbasen

DNA-sequentie: 

• de volgorde waarin de nucleotiden zijn gerangschikt
  
• de volgorde bepaalt welk aminozuur en dus eiwit gevormd worden

Allel:  

• variatie in de DNA-sequentie van een gen

Hoeveel procent van ons DNA bestaat uit genen?

1. 0-5%
2. 10-50%
3. 5-10%
4. 50-80%

Niet coderend-DNA heeft

1. geen functie
2. een regulerende functie
3. verslaving tot gevolg
4. een coderende functie

Niet-coderend DNA

• Op ons DNA liggen 30.000 genen, met vaste plaats (locus)
  
• 1,5% van je DNA bestaat maar uit genen.
  
• 98,5% (rest) is niet coderend-DNA (=vroeger junk-DNA). Deze hebben een regulerende functie bij eiwitsynthese

Tussen welke basenparen bevindt zich de sterkste binding? Waarom?

Adenine kan alleen binden met de stikstofbase Thymine en Cytosine alleen met Guanine. Wat is hier het voordeel van?

1. DNA sequentie verandert niet snel
2. Je hebt maar een klein aantal nucleïnezuren nodig
3. De waterstofbruggen verbreken snel
4. DNA replicatie gaat razendsnel

Kies de juiste woorden.

Het grootste deel van het DNA bestaat uit...... DNA. De functie hiervan is .......

1. coderend , eiwitsynthese
2. niet coderend , eiwitsynthese
3. coderend, reguleren van de eiwitsynthese
4. niet coderend, reguleren van eiwitsynthese

Nabespreken

Je kunt de bouw en functie van DNA beschrijven.

Welkom!

Eerste uur:
Herhaling theorie BS 1 en aan de slag met opdrachten  

Tweede uur: 
Start DNA replicatie  

Basisstof 1: de bouw en functie van DNA 

Na vandaag kan je de bouw en functie van DNA beschrijven 

Het genoom

Het geheel aan erfelijke informatie in een cel van organismen. 

• kern DNA 
• mitochondriaal DNA 
• chloroplasten DNA
  

Prokaryoten: circulair DNA los in cytoplasma, soms ook plasmiden

enkelstrengs DNA

ssDNA (ss = single strand)

dubbelstrengs DNA

dsDNA (ds = double strand) 

DNA-stikstofbasen

DNA-sequentie: 

• de volgorde waarin de nucleotiden zijn gerangschikt
  
• de volgorde bepaalt welk aminozuur en dus eiwit gevormd worden

Allel:  

• variatie in de DNA-sequentie van een gen

Aan de slag met opdrachten

Scan blz. 79 t/m 81 basisstof 1 of thema 10

Maak opdracht 1 t/m 10, sla opdracht 9 over 

Opdracht 8 bespreken we om: 

Opdracht 10 bespreken we om:

Leerdoelen basisstof 2 

• Je kunt beschrijven hoe DNA replicatie plaatsvindt
• Je kunt uitleggen op welke manier de basenvolgorde kan worden bepaald.
• Je kunt uitleggen hoe met een bekende basenvolgorde DNA-analyse uit te voeren en verwantschap aan te tonen.
• Je kunt uitleggen hoe de techniek PCR ontwikkeld is op basis van replicatie

Op internet staan veel plaatjes van DNA. Heeft de tekenaar van dit plaatje de basen goed getekend?

1. Ja
2. Nee

In DNA vormen de basen A, G, C en T vaste paren.
Welke paren zijn dat?

1. A - G en T - C
2. A - T en G - C

Ezelsbruggetje:

Apple - Tree 

Car - Garage 

In welk deel van de celcyclus vind DNA replicatie plaats?

1. G1 fase
2. G2 fase
3. S fase
4. M fase

DNA-replicatie

DNA- replicatie (=verdubbeling)

Een replica maken, een exacte kopie.
Nodig voor de celdeling:  2 exact dezelfde kernen.

Bouwstenen van replicatie

dGTP

dTTP

dCTP

Herhaling Basisstof 2 (2)

DNA-replicatie

DNA begint bij een replicatiestartpunt, de waterstofbruggen tussen de basenparen wordt verbroken door het enzym helicase. Als de twee strengen uit elkaar gaan ontstaat een replicatiebel.

DNA replicatie in Binas 

Huiswerk 

- Maak werkblad DNA-replicatie, deze staat bij de lesstof van vandaag!

- Lever in voor de start van de volgende les -> op SOM

- Klaar? Lees Basisstof 2 door van thema 10

Welkom!

• Herhaling DNA replicatie en basisstof 1 
• Oefenen met opdrachten 
• Huiswerk

Aan welke kant van het DNA molecuul bevindt zich het 5' uiteinde?

1. Bij B en D
2. Bij A en D
3. Bij A en C
4. Bij C en D

wat bevindt zich aan het 5' uiteinde van een DNA molecuul? En wat aan het 3' einde?

Uit welke onderdelen bestaat een nucleotide? Sleep die naar het blauwe vlak

Nucleotide

Stikstofbase

Basenpaar

Suikermolecuul

Fosfaatgroep

Chromosomen

DNA-polymerase

KLEIN

GROOT

Nucleotide

Stikstofbase

Gen

Genoom

Chromosoom

Leerdoelen basisstof 2 

• Je kunt beschrijven hoe DNA replicatie plaatsvindt
• Je kunt uitleggen op welke manier de basenvolgorde kan worden bepaald.
• Je kunt uitleggen hoe met een bekende basenvolgorde DNA-analyse uit te voeren en verwantschap aan te tonen.
• Je kunt uitleggen hoe de techniek PCR ontwikkeld is op basis van replicatie

1. De replicatie start bij een replicatie startpunt 
2. Helicase verbreekt de waterstofbruggen --> DNA strengen uit elkaar. Er ontstaat een replicatiebel. 
3. single strand binding proteins (SSBP's) voorkomen dat het DNA weer dubbelstrengs wordt.
4. Primase maakt korte RNA primers die functioneren als startpunt van DNA polymerase
5. DNA polymerase bindt een primer en verlengd deze aan de 3' uiteinde. Langs de leidende streng kan de replicatie onafgebroken doorgaan. Langs de volgende streng worden telkens korte stukken DNA gemaakt, de Okazaki-fragmenten.
6. RNA primers worden vervangen door DNA nucleotiden
7. Ligase verbindt alle Okazaki-fragmenten aan elkaar.

DNA replicatie

1. De replicatie start bij een replicatie startpunt

2. Helicase verbreekt de waterstofbruggen --> DNA strengen uit elkaar. Er ontstaat een replicatiebel. 

3. single strand binding proteins (SSBP's) voorkomen dat het DNA weer dubbelstrengs wordt.

4. Primase maakt korte RNA primers die functioneren als startpunt van DNA polymerase

5. DNA polymerase bindt een primer en verlengd deze aan de 3' uiteinde. Leesrichting 3' --> 5'. Maak richting van 5' --> 3'.

5. DNA polymerase bindt een primer en verlengd deze aan de 3' uiteinde. 

- Langs de leidende streng kan de replicatie onafgebroken doorgaan. 

- Langs de volgende streng worden telkens korte stukken DNA gemaakt, de Okazaki-fragmenten.

6. RNA primers worden vervangen door DNA nucleotiden

7. Ligase verbindt alle DNA fragmenten aan elkaar.

Hoe heet het enzym dat nodig is om nieuwe nucleotiden in te bouwen in een DNA molecuul?

1. DNA-synthase
2. DNA-polymerase
3. DNA-helicase
4. DNA-fantastase

DNA helicase is het enzym dat...

1. zal zorgen voor de ontwinding van DNA
2. breekt de DNA keten open
3. houdt de DNA keten open
4. het DNA verdubbelt

Zie plaatje: Hoe noemen we de met 'b' aangegeven lijn van het DNA?

1. Okazaki fragment
2. Volgende streng
3. DNA polymerase III
4. Leidende streng

Wat doet DNA-ligase?

1. De DNA ketens uit elkaar halen
2. De Okazaki fragmenten aan elkaar koppelen
3. Nieuwe nucleotiden inbouwen
4. Startpunt van replicatie

-Bep zegt dat DNA-replicatie plaatsvindt tijdens de interfase.
-Pieter zegt dat na DNA-replicatie een chromosoom uit twee chromatiden bestaat.
Wie heeft (hebben) gelijk?

1. Geen van beiden
2. Alleen Bep
3. Alleen Pieter
4. Beiden

Aan de slag

Thema 10 DNA 

Basisstof 2 DNA Replicatie 

Opdracht 14, 16, 17 en 24

Welkom!

• Korte herhalingvragen
• Opdracht 24 bespreken 
•  Uitleg telomeren
• DNA technieken

wat bevindt zich aan het 5' uiteinde van een DNA molecuul? En wat aan het 3' einde?

Aan welke kant van het DNA molecuul bevindt zich het 5' uiteinde?

1. Bij B en D
2. Bij A en D
3. Bij A en C
4. Bij C en D

Uit welke onderdelen bestaat een nucleotide? Sleep die naar het blauwe vlak

Nucleotide

Stikstofbase

Basenpaar

Suikermolecuul

Fosfaatgroep

Chromosomen

DNA-polymerase

KLEIN

GROOT

Nucleotide

Stikstofbase

Gen

Genoom

Chromosoom

Zet de 7 stappen van replicatie in de juiste volgorde 

1

2

3

4

5

6

7

Primase maakt korte RNA primers die functioneren als startpunt van DNA polymerase

Ligase verbindt alle DNA fragmenten aan elkaar.

RNA primers worden vervangen door DNA nucleotiden

replicatie start bij een ori (replicatie startpunt)

single strand binding proteins voorkomen dat het DNA weer dubbelstrengs wordt.

Helicase verbreekt de waterstofbruggen en maakt van  dubbelstrengs DNA enkelstrengs DNA

DNA polymerase bindt een primer en verlengd deze aan de 3' uiteinde.

biologiepagina.nl

Opdracht 24

• In afbeelding 21 is een helft van een replicatiebel (een zogeheten replicatievork) schematisch weergegeven. Er is een primer aan een van de strengen gebonden. Aan deze primer kan een DNA-polymerase koppelen voor de synthese van een nieuwe DNA-streng.
  
  
• Aan welke kant van de primer kan de DNA-polymerase koppelen, P of Q?
  
  
• Welke streng zal de DNA-polymerase vanaf deze primer synthetiseren, de leading of de lagging streng? Verklaar je antwoord.

5'

5'

3'

5'

3'

Opdracht 24

• In afbeelding 21 is een helft van een replicatiebel (een zogeheten replicatievork) schematisch weergegeven. Er is een primer aan een van de strengen gebonden. Aan deze primer kan een DNA-polymerase koppelen voor de synthese van een nieuwe DNA-streng.
  
  
• Welke streng zal de DNA-polymerase vanaf deze primer synthetiseren, de leading of de lagging streng? Verklaar je antwoord.
  
  

DNA polymerase beweegt in de tegenovergestelde richting als DNA helicase en daarom kan de volgende strand niet in een keer gesynthetiseerd worden

5'

5'

3'

5'

3'

Leerdoelen basisstof 2 

• Je kunt beschrijven hoe DNA replicatie plaatsvindt
• Je weet wat de functie van telomeren is.  
• Je kunt uitleggen hoe met een bekende basenvolgorde DNA-analyse uit te voeren en verwantschap aan te tonen.
• Je kunt uitleggen hoe de techniek PCR ontwikkeld is op basis van replicatie

Telomeren

• Korter na elke celdeling, 
• Niet-coderend repetitief DNA (TTAGGG) --> dus er worden geen genen beschadigd
• Te kort -> cel kan niet meer delen en ondergaat apoptose (celdood)

Waarom worden ze korter?

• RNA primer verwijderd, geen 3' uiteinde, DNA-polymerase kan uiteinde volgende streng niet repliceren

Wat is niet waar over het telomeer?

1. Celdeling is beperkt door de lengte van telomeren
2. De telomeerlengte kan verlengen tijdens het leven.
3. Een telomeer bevat geen coderend DNA
4. Een telomeer is een deel waarin repetitief DNA ligt.

0

DNA polymerase bindt  aan een primer en verlengd deze aan de 3' uiteinde. Leesrichting 3' --> 5'. Maak richting van 5' --> 3'.

Wat is het verschil tussen prokaryoten en eukaryoten?

Prokaryoten hebben geen telomeren. Leg uit waarom dat zo is.

vraag 8

Opdracht 18

In afbeelding 14 zie je hoe een DNA-molecuul bij de DNA-replicatie aan één kant korter wordt.

Leg uit waarom bij een chromatide de telomeren aan beide kanten korter worden.

Leerdoelen basisstof 2 

• Je kunt beschrijven hoe DNA replicatie plaatsvindt
• Je weet wat de functie van telomeren is.  
• Je kunt uitleggen hoe met een bekende basenvolgorde DNA-analyse uit te voeren en verwantschap aan te tonen.
• Je kunt uitleggen hoe de techniek PCR ontwikkeld is op basis van replicatie

Welkom!

• Huiswerk bespreken
• Gel electroforese 
• DNA finger printing 
• Opdrachten

DNA-technieken 

• PCR - DNA vermeerderen 
• gelelektroferese - bepalen nucleotidevolgorde  
• DNA fingerprinting 

Hoe werkt een PCR?

1. Wat is PCR en waar wordt PCR voor gebruikt?

2. Beschrijf de drie stappen van PCR.

3. Leg uit waarom het specifieke stukje DNA/RNA van de ziekteverwekker wordt beschreven als de speld in de hooiberg.

4. Verklaar waarom DNA-extractie moet plaatsvinden voordat PCR-onderzoek uitgevoerd kan worden.

5. Leg uit waarom het DNA/RNA van de gewenste ziekteverwekker als bekend moet zijn om PCR uit te voeren.

6. Leg uit of er tijdens PCR-gebruik gemaakt wordt van menselijke DNA polymerase of een DNA polymerase afkomstig van een ander organisme.

PCR (polymerase chain reaction) = kunstmatige DNA replicatie

doel: DNA

vermeerderen 

PCR (kunstmatige DNA replicatie)

• DNA verhit, DNA strengen gaan uit elkaar (denaturatie)
• Primers hechten zich aan DNA strengen
• DNA-polymerase gaat vanaf primer op 3'-uiteinde keten verlengen
• Twee dubbele strengen ontstaan
• BINAS 71M2

www.bioplek.org

PCR: welke twee primers kunnen gebruikt worden voor replicatie van dit gen?

1. 5' ATA 3' 5' GCC 3'
2. 3' ATA 5' 3'GCC 5'
3. 3' TAT 5' 3' GGG 5'
4. 5' TAT 3' 5' GGG 3'

Hoeveel PCR-cycli zijn weergegeven in tabel 71M3?

1. 3
2. 4
3. 5
4. 6

DNA-technieken 

• PCR - DNA vermeerderen 
• gelelektroferese - bepalen nucleotidevolgorde  

Sequencen en Gel-elektroforese

Sequencen: bepalen nucleotiden volgorde in DNA

• - geladen DNA-fragmenten bewegen richting + geladen pool
• Kleinere fragmenten bewegen sneller dan grotere fragmenten

doel: bepalen nucleotide-

volgorde 

www.bioplek.org

DNA fingerprinting

Aan de slag! 

Scan BS 2 door voor de verschillende DNA technieken

Maak opdracht: 19, 20, 21, 25

Welkom!

• Huiswerk check
• Examenopdracht 
• Start translatie 

Terugblik naar het huiswerk

Uit het dubbelstrengs DNA van afbeelding 22 moet het rode gedeelte worden vermeerderd door PCR.

a Noteer de nucleotidevolgorde van de primers die nodig zijn voor PCR. Ga ervan uit dat ze uit drie nucleotiden bestaan. Noteer de volgorde van 5' naar 3'.

In werkelijkheid is de ideale lengte van een primer voor PCR 18 tot 22 nucleotiden lang.

bWaardoor is een primer die uit drie nucleotiden bestaat, niet geschikt voor PCR?

Examenvragen

• Sluiten aan bij basisstof 1 en 2 van thema 10
• Vraag 13 sluit aan bij genetica
• 10 vragen dus 25 minuten de tijd
• Gebruik je Binas!

Na basisstof 3 kan je 

... beschrijven hoe transcriptie plaatsvindt

Weet je nog?

Een enkelstrengs DNA-molecuul wordt als volgt weergeven:

3'-ATGGTTACT-5'.

Noteer op dezelfde manier de streng die aan deze streng kan binden. 

De bouw van DNA

De bouw van DNA

DNA heeft een 5' C uiteinde en een 3'C uiteinde. 

In de helix structuur liggen de nucleotidestrengen in tegengestelde richting. 

Genexpressie

Een gen komt tot uiting wanneer de genetische code van het DNA wordt omgezet naar RNA (transcriptie), waar vervolgens een aminozuurketen (translatie) van wordt gemaakt. 

Bouw van RNA

• DNA is dubbelstrengs, RNA is enkelstrengs
  
• DNA is opgebouwd uit desoxyribose, RNA is opgebouwd uit ribose


• Thymine wordt vervangen voor uracil in RNA

DNA moet zich ontvouwen om transcriptie mogelijk te maken

Een aantal histonen vormt samen met het eromheen gewikkelde DNA een nucleosoom. 

Uiteindelijk vormt dit samen tot een chromosoom.

Transcriptie

• RNA-Polymerase bindt aan een specifieke volgorde van nucleotide = Promoter 
• De promoter bindt (meestal) begin van een gen. 
• Aan de promoter binden 
• Transcriptiefactoren (eiwitten) , waardoor RNA-polymerase (enzym) kan binden

Transcriptie

• RNA-polymerase verbreekt de waterstofbruggen in de DNA-helix
• RNA-polymerase bindt vrije RNA-nucleotiden uit het kernplasma door complementaire basenparing aan de DNA-nucleotiden van de template-streng / matrijsstreng (keten met promoter)
• De andere streng heet de Coderende streng
• RNA polymerase leest van 3' naar 5' en synthetiseert van 5' naar 3' 

Transcriptie

RNA-polymerase verschuift langs het DNA totdat het eindsignaal wordt bereikt

Transcriptie

• Template/matrijs streng van DNA wordt afgelezen van 3' naar 5'
• RNA wordt opgebouwd van 5' naar 3'

Even oefenen

In een gen heeft de matrijsstreng de volgende DNA-code: 

3'- TTG TCC AAG AAT CCG TAA -5' 

Wat is het mRNA kopie van dit gen?

In een gen heeft de coderende streng de volgende DNA-code: 

5'- TAC GGC ACG CGC AAT TCT -3'

Wat is het mRNA kopie van dit gen?

Splicing

Splicing 

Aan de slag

Thema 10 

Basisstof 3

30, 32, 33, 34 en 35

Welkom!

• Eiwit synthese :))))) 

biologiepagina.nl

Transcriptie

• RNA-Polymerase bindt aan een specifieke volgorde van nucleotide = Promoter 
• De promoter bindt (meestal) begin van een gen. 
• Aan de promoter binden 
• Transcriptiefactoren (eiwitten) , waardoor RNA-polymerase (enzym) kan binden

Transcriptie

• RNA-polymerase verbreekt de waterstofbruggen in de DNA-helix
• RNA-polymerase bindt vrije RNA-nucleotiden uit het kernplasma door complementaire basenparing aan de DNA-nucleotiden van de template-streng / matrijsstreng (keten met promoter)
• De andere streng heet de Coderende streng
• RNA polymerase leest van 3' naar 5' en synthetiseert van 5' naar 3' 

Transcriptie

RNA-polymerase verschuift langs het DNA totdat het eindsignaal wordt bereikt

Splicing

Enkele feiten

• In mRNA zijn 4 verschillende stikstofbasen (A, U, C, G)
• Voor één aminozuur worden drie opeenvolgende nucleotiden gebruikt (triplet of codon)
• Genetische code: de vertaling van nucleotidenvolgorde naar aminozuren met behulp van codons
• mRNA wordt afgelezen van 5'- naar 3'-uiteinde
• Elk eiwit start met het startcodon methionine, op mRNA AUG 5' naar 3'. 
• De codes UAA, UAG en UGA zijn stopcodons

Codon en drielettercodes

• Codon  = triplet (3 basen bijv. ATT)
• De synthese van een aminozuurketen begint altijd bij het ''start'' codon en stopt bij het ''stop'' codon.
• Start codon is altijd AUG, er zijn meerdere stopcodonnen. Zoek eens een code op van een stop codon.

BINAS Tabel 71G

https:

tRNA

• Enkelstrengs RNA-molecuul
• CCA aan 3'-uiteinde kan aminozuur binden
• Drie nucleotiden (onderin) vormen anticodon, binden aan codon mRNA

tRNA

Bijvoorbeeld:

• codon voor Serine = AGC, 
• worden gelezen door tRNA met anticodon UCG 

tRNA-molecuul

Ribosoom

• twee delen
• drie tRNA-bindingsplaatsen
• mRNA-bindingsplaats
• mRNA afgelezen van 5' naar 3'

A = Arrival

P = Placement

E = Exit

DNA-replicatie en transcriptie altijd van 3' 

naar 5'- kant aflezen,

Translatie is van 5' naar 3-kant aflezen!!

Ribosomen

Ribosoom

Snel, veel eiwitten maken

Polyribosomen: clusters van ribosomen

Release-factor: bindt aan stopcodon in mRNA = loslaten aminozuurketen + ribosoom valt uiteen

Polyribosoom

• meerdere ribosomen binden hetzelfde mRNA
• ribosoom klaar met translatie bij stopcodon, bindt direct weer bij startcodon
• releasefactor zorgt dat aminozuurketen loslaat

Aan de slag 

Thema 10 DNA 

Basisstof 4 translatie (eerst even scannen)

Opdracht 44, 45, 46, 47 en 48

Welkom!

• Terugblik naar lesstof 
• huiswerk bespreken 
• Overzicht replicatie, transcriptie en translatie

Opdracht 49

De coderende streng van een gen heeft de volgende DNA-sequentie:

5’- GATGCGGAGACATGGTGTGACTACGTAA-3’

Hoe ziet de aminozuurketen eruit na transcriptie en translatie van dit gen?

Tijd voor overzicht

• Gebruik je boek BS 2 - 4 om het schema in te vullen.
• Hoe meer details, des te fijner voor jezelf
• Huiswerk voor morgen 

Welkom!

• Bespreken overzicht opdracht
• Inzicht opdracht BS 4 afmaken
• Examenopdrachten 

20 731 nucleotiden lang, bevat het introns?

Welk frame geeft de aminozuursequentie weer die onderdeel uitmaakt van het werkelijke eiwit?

Op welke positie (pijl 1-4) zou het start codon zijn?

Examenopdrachten

• DNA & Evolutie gecombineerd 
• Mutaties: insertie, deletie, subsisitutie, puntmutatie
• Hardy Weinberg -> Binas 93D
• 15 punten = +/ 30 minuten de tijd

Welkom!

• Start theorie basisstof 5
• Intermezzo je eigen eiwit maken
• Oefenen

BS 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 versus genexpressie

Genregulatie = aan- of uitzetten van genen 

Genexpressie=  wanneer een gen aanstaat, kan door transcriptie mRNA worden gevormd en door translatie een eiwit 

01:17

Leg in je eigen woorden uit wat er wordt bedoeld met het reguleren van genexpressie.

01:49

In de video hebben ze het over een positieve transcriptiefactor en een negatieve transcriptiefactor. Leg in je eigen woorden uit wat deze doen.

03:47

Een operator kan ook wel worden gezien als de uit- of aanknop van het gen. Leg uit.

Lac-operon

Lees de tekst op blz. 100 en 101 en bekijk figuur 49. Probeer te begrijpen hoe de expressie van lactase wordt gereguleerd. Ga dan door naar de volgende opdrachten in de slides.

Stel je voor je drinkt een glas melk (=hoge concentratie lactose). Vindt er dan wel of geen transcriptie plaats van lactase? Leg je antwoord uit.

Opdracht

Hiernaast staat het lac-operon schematisch weergegeven. Elk onderdeel is genummerd. Geef aan wat elk onderdeel moet voorstellen door de naam naar het juiste nummer te slepen.

Repressor

Operator

LacA

LacZ

RNA polymerase

Promotor

LacY

Lactose

Stel je voor, er vindt een mutatie plaats in de promotor zodat de code heel anders is. Wat gebeurt er dan met de genexpressie? Leg je antwoord uit.

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

Aan de slag

Thema 10 DNA 

Basisstof 5 Genregulatie

Opdracht: 58, 59, 61 en 65 

Tijd tot:

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

Regulatorgenen

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

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

 

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.

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.

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 eukaryoten

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.

03:47

Een operon vormt het deel van het DNA waar genexpressie wordt gereguleerd, dit bestaat o.a. uit een promotor en operator.
Juist of onjuist?

1. Juist
2. Onjuist

03:47

RNA-polymerase kan niet beginnen met het synthetiseren van RNA zonder een repressor. Juist of onjuist?

1. Juist
2. Onjuist

Aan de slag

Thema 10 DNA

Basisstof 5 Genregulatie

Opdracht 66, 67, 68 en 69

Tijd tot:

learn.genetics.utah.edu