5H 9.4 Genexpressie

• Biologie
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 5

STARTOPDRACHT 

Je hebt een DNA-molecuul met het 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 2x 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

DNA

Oriëntatie

9.1 DNA
9.2 DNA-replicatie
9.3 Eiwitsynthese
9.4 Genexpressie
9.5 Mutaties
9.6 DAN-technieken

Leerdoelen 9.4

• Je kunt beschrijven wat het belang van genexpressie voor een organisme is
• Je kunt enkele manieren van genregulatie bij prokaryoten beschrijven
• Je kunt enkele manieren van genregulatie bij eukaryoten beschrijven

Genregulatie en genexpressie

Genregulatie = het aan- of uitzetten van genen in een cel. 

Genexpressie = het synthetiseren (maken) van een eiwit d.m.v. transcriptie en translatie van een gen dat aan staat.

Genexpressie reguleren --> alleen eiwitten 

die op dat moment nodig zijn worden 

gemaakt, aanpassing wanneer milieufactoren 

veranderen met regulatorgenen = genen die 

coderen voor eiwitten die de genexpressie beïnvloeden.

Genregulatie bij prokaryoten

• Structuurgenen bevatten de informatie voor de eiwitsynthese. B.v. enzymen van E.coli die lactose verteren. 
• Genexpressie wordt geregeld door 1 regulatorgen --> mRNA wordt gevormd waarmee ribosomen een repressor (eiwit) maken. 
• Geen lactose aanwezig? --> de repressor blokkeert de transcriptie van de structuurgenen (er kan dus geen mRNA gevormd...)
• Wel lactose aanwezig? --> lactose bindt aan de repressor --> verandert van vorm en kan niet meer binden aan DNA --> mRNA kan worden gevormd.  

Een operon is een stuk DNA waarin het regulatorgen en structuurgenen liggen. 

* alleen bij prokaryoten

REGULATORGEN = stukje DNA dat codeert voor het maken van een eiwit (repressor) dat ervoor zorgt dat structuurgenen niet tot expressie komen. 

Genregulatie in een prokaryoot 

(structuur)genen staan uit

genregulatie in een prokaryoot 

(structuur)genen staan aan

structuurgenen bevatten de informatie voor eiwitten

3.06 start stukje genexpressie prokaryoten

Genexpressie 

bij eukaryoten

Genexpressie is belangrijk voor specialisatie cellen oftewel,

Celdifferentiatie --> elke cel heeft zijn eigen vorm en functie

Genexpressie in de stamcellen is afhankelijk van de locatie van de stamcellen in het embryo --> bepaald welke regulatorgenen tot expressie komen.   --> transcriptie en translatie  --> eiwit dat de expressie van andere genen in de stamcel.

• Afhankelijk van ontwikkelingsfase embryo. 

Regulatorgenen zijn genen die coderen voor eiwitten die de genexpressie beïnvloeden.

Stamcellen

• Kunnen zich oneindig delen
• Embryonale stamcellen

     kunnen ontwikkelen tot elk 

     celtype.

• Adulte stamcellen zijn al gespecialiseerd voor 1 celtype. Voortdurende vernieuwing van cellen met korte levensduur

Celdifferentiatie: in cellen die differentiëren worden regulatorgenen door signaaleiwitten van buurcellen aangezet. 

Die signaaleiwitten worden gemaakt door regulatorgenen.

Apoptose

Het proces waarbij een cel zichzelf laat afsterven, waardoor overbodige en ongewenste weefsels verdwijnen --> geprogrammeerde zelfdood. 

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

Tijdens de embryonale ontwikkeling: celdifferentiatie

Bij volwassenen: op verschillende punten kan de aanmaak van eiwitten gestopt worden.

Genexpressie is afhankelijk van de functie van de cel en van milieuomstandigheden.   

Genregulatie 

bij eukaryoten

Belangrijkste regulatiemechanisme in genexpressie want zonder transcriptie worden er geen eitwitten gemaakt. Eukaryotische repressoren hechten zich aan specifieke DNA-sequenties en remmen zo de transcriptie. (net zoals bij prokaryoten)

Er zijn regulatorgenen die zorgen voor eiwitten (die de transcriptie  van andere genen blokkeren (repressoren) of juist stimuleren. 

Methylering DNA

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

Epigenetica

• Epigenetica = omkeerbare veranderingen in de activiteit van genen bestuderen.
• Factoren die de genexpressie beïnvloeden en die niet komen door veranderingen van de nucleïne-base volgorde --> methylering en histon acetylering (strak oprollen van DNA rond het eiwit). 
• De invloed van drugs, voeding, stress enz.  
• Kan gunstig of ongunstig zijn 
• Kan erfelijk zijn.

Door genen voor langere tijd aan of uit te zetten, kunnen organismen aan de veranderde omgeving  waardoor de overlevingskansen toenemen. 

Huiswerk

Lezen 9.4

Maken opdracht 32 t/m 38

Herhalen en/of extra oefenen

Playlist video's DNA 

afbraak van lactose met behulp van enzym

bij E.coli (een bacterie/prokaryoot)

Lactose bindt aan de repressor waardoor de structuurgenen wel tot expressie kunnen komen.

op verschillende momenten in ontwikkeling  worden verschillende genen aan gezet

signaaleiwitten binden aan regulatorgenen: aan of uit

meer LICHT

lichtreceptoren in oog/huid

impulsen in hypothalamus

hormoon melatonine

eiwit pigment melanine

volwassen eukaryoten

Startopdracht

Zie vraag 30 boek