Thema 4 DNA Basisstof 5

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

Thema 4 DNA

Basisstof 1 De bouw en functie van DNA

Basisstof 2 DNA-replicatie

Basisstof 3 Transcriptie

Basisstof 4 Translatie en eiwitsynthese

Basisstof 5 Genexpressie

Basisstof 6 Genetische variatie

Basisstof 7 Biotechnologie

Intro

In de "Live" lessen hebben we basisstof 1 t/m 4 behandeld. In de vorige Lessonup zag je een samenvatting van deze basisstoffen. 

In deze en de volgende Lessonups gaan we verder met BS 5 (al een stukje behandeld) en ronden we het hoofdstuk af met BS 6 en 7.

Herhaling Basisstof 1-4

Deel 1

DNA bevat de informatie voor de erfelijke eigenschappen van een levende cel.

Ogebouwd uit nucleotiden: 

- desoxyribose, fosfaatgroep, stikstofbase: A, C, T, G.

Genoom: het geheel aan erfelijke informatie in een cel van een organisme.

Sequentie: de volgorde waarin nucleotiden in een DNA-molecuul zijn gerangschikt.

DNA-replicatie: vanaf 3'-uiteinde naar '5-uiteinde (afleesrichting): Helicase, primer, DNA-polymerase, Okazaki-fragmenten + DNA-ligase

Telomeren (5'-TTAGGG-3'): beschermen de utieinden van DNA.

Erfelijke ziekten of verwantschap analyseren met PCR en gelelektroforese.

Herhaling Basisstof 1-4

Deel 2

Transcriptie: Langs een deel van een DNA-molecuul wordt RNA gevormd.

RNA: enkelstrengs, suiker ribose, U ipv T.

RNA-processing: verschillende mogelijke mRNA-moleculen kunnen worden gevormd van één pre-mRNA-molecuul (mbv splicing).

Genetische code: de volgorde van nucleotiden in een mRNA-molecuul codeert voor welke aminozuren er in een eiwitmolecuul worden gebouwd.

Eiwitsynthese mbv. Transfer-RNA (tRNA) wordt mRNA afgelezen en aminozuren aan elkaar gekoppeld. Vervolgens worden deze eiwitten nog verder bewerkt.

Belangrijke woorden

Genregulatie

Genexpressie

Structuurgenen

Regulatorgenen

Stamcellen: omnipotent, pluripotent, multipotent

Apoptose

Genregulatie volwassen eukaryoot: Activator, repressor, histonbinding, DNA-methylering, RNA-processing (splicing), RNA-interferentie

Epigenetica

Basisstof 5 Genexpressie

Alle cellen in je lichaam (die een celkern bevatten) hebben hetzelfde DNA. Toch staan genen aan- of uit, afhankelijk van de functie van deze cel.

Gen aan: DNA --> RNA --> eiwit = genexpressie.

 

Afhankelijk van milieu (prokaryoot en eukaryoot) en celfunctie (eukaryoot).

Geregeld door regulatorgenen.

Genregulatie prokaryoot 1

Zie afbeelding: in de afbeelding zie je dat dit DNA molecuul 3 structuurgenen bevat: z, y, a. Deze bevatten de informatie voor het vormen van RNA/eiwit. Dit deel, wat alle genen bevat die de vorming van het eiwit reguleren heet operon.

Een stof die de genexpressie op gang brengt: inductor, in dit geval lactose.

Geen lactose? Dan geen transcriptie van structuurgenen: Er is een repressor (code op regulatorgen) gebonden aan operator  O.

Genregulatie prokaryoot 2

Geen lactose? Dan geen transcriptie van structuurgenen: Er is een repressor gebonden aan operator O. Een regulatorgen codeert voor de repressor.

Een repressor kan niet alleen aan een operator binden, ook aan een inductor. Hier bindt lactose aan de repressor waardoor er wel enzymen worden gesproduceerd voor de vertering en opname van lactose.

Genregulatie prokaryoot 3

Repressors kunnen inactief worden gemaakt:

- Zoals genoemd, gebonden aan inductor

Of actief worden:

- binding met corepressor

Genregulatie eukaryoot  stamcellen

Alle +/- 220 celtypen in een volwassen mens zijn ontstaan uit stamcellen - cellen die nog niet (volledig) zijn gespecialiseerd.

Zaadcelmoedercellen, eicelmoedercellen, stamcellen en kankercellen kunnen zich onbeperkt blijven delen door het enzym telomerase, wat een telomeer weer langer kan maken.

Typen: Omnipotent/totipotent, pluripotent, multipotent --> zie afbeelding.

Celdifferentiatie

Celdifferentiatie van embryonale stamcellen wordt bepaald door de plaats van de cellen in het embryo.

Pluripotente stamcellen beïnvloeden elkaar, in hun DNA komen regulatorgenen tot expressie die coderen voor transcriptiefactoren.

 

Apoptose

= Geprogrammeerde celdood. 

Wanneer een cel ongewenst is, zullen enzymen de cel doden. Elke cel cel bevat deze enzymen, die hun werk doen zodra ze worden geactiveerd. 

Ongewenste cellen kunnen cellen zijn met een fout of in de embryonale ontwikkeling --> afbeelding.

Het cytoskelet wordt afgebroken en het DNA van de cel wordt in stukjes geknipt.

Genregulatie volwassen organismen 1

Ook bij volwassen eukaryoten is de genexpressie afhankelijk van het milieu van de cel en de functie van de cel.

Alle stappen in de genexpressie kunnen worden gereguleerd, belangrijkste is het wel/niet laten plaatsvinden van RNA-transcriptie (transcriptional control in de afbeelding hiernaast).

Genregulatie volwassen organismen 2

In dit laatste gedeelte van de Lessonup uitleg, komen de volgende typen genregulatie aan bod: 

- Activator 

- Repressor 

- Histonbinding 

- DNA-methylering 

- RNA-processing (splicing) 

- RNA-interferentie met miRNA

Activator / Repressor

RNA-polymerase heeft de hulp nodig van transcriptiefactoren om de transcriptie te kunnen beginnen.

-Activators binden aan een specifieke DNA-sequentie genaamd enhancer.

-Repressors binden aan bepaalde sequenties in het DNA en blokkeren daardoor de

Histonbinding +

DNA-methylering

Bepaalde stoffen kunnen de histonen ertoe aanzetten om het DNA steviger of juist losser te binden: dat bepaalt de mate waarin het DNA is af te lezen.

Als het DNA op bepaalde plaatsen niet meer is af te lezen omdat er methylgroepen (meestal aan cytosine) zijn gebonden, noem je dat DNA-methylering. De volgorde van nucleotiden verandert niet, dit kan wel worden doorgegeven aan het nageslacht!

Epigenetica

De wetenschap van de epigenetica houdt zich bezig met het bestuderen van omkeerbare veranderingen in de activiteit van genen, die niet het gevolg zijn van veranderingen in de nucleotidevolgorde in het DNA.

Dus o.a. de histonbinding en DNA-methylering uit de vorige slide. Een voorbeeld hiervan is de hongerwinter: kinderen die geboren zijn uit moeders die de hongerwinter doormaakten, kunnen spaarzamer omgaan met de voedingsstoffen die zij binnenkrijgen

Alternatieve splicing

Zoals al in Basisstof 3 genoemd, zijn er verschillende mogelijkheden voor splicing van een pre-mRNA-molecuul. Hierdoor kunnen verschillende mRNA-moleculen worden gevormd en kan één gen coderen voor verschillende eiwitten. 

De omgeving en functie van de cel bepaalt welk eiwit er wordt gemaakt.

RNA-interferentie 

(RNAi)

Ten slotte het laatste type genregulatie: RNA-interferentie of RNAi. Een kort type RNA: micro-RNA (miRNA) remt de expressie van genen door het afbreken of blokkeren van mRNA-moleculen zodat geen translatie kan plaatsvinden.

Hierna komen nog twee opdrachten, een korte samenvatting en twee filmpjes. Vervolgens het huiswerk voor dinsdag 12/01.

Noem een verschil en overeenkomst tussen genexpressie bij prokaryoten en eukaryoten.

Sleep de juiste definitie naar de juiste uitleg....

Aan- of uitzetten van genen in een cel

DNA - RNA - eiwit

Cellen die zich kunnen ontwikkelen tot elk celtype

Geprogrammeerde celdood

Bestudeert omkeerbare veranderingen in DNA  zonder verandering in  nucleotiodevolgorde

Genregulatie

Genexpressie

Apoptose

Stamcellen

Epigenetica

Korte samenvatting

Genregulatie: het aan- of uitzetten van een gen.

Genexpressie: wanneer een gen aan staat, kan door transcriptie mRNA ontstaan en door translatie een eiwit.

Stamcellen: zijn nog niet (volledig) gespecialiseerd en kunnen zich onbeperkt delen.

Apoptose is het proces waarin een cel zichzelf doodt.

Epigenetica is de wetenschap die zich bezighoudt met het bestuderen van omkeerbare veranderingen in de activiteit van genen, die NIET het gevolg zijn van veranderingen in de nucleotidevolgorde van het DNA

Lezen / Maken:

Lezen: Basisstof 5 blz 99 t/m 108

Maak: Opdracht 28 t/m 38 

Bekijk BINAS 71 F+H en evt 71 L (apoptose)

Bekijk ook de samenvatting van basisstof 5 (leerdoel 7, 8 en 9) op bladzijde 136 van je tekstboek.