8.5 Mutaties

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

H8 en H13

Mutaties

Leerdoelen voor vandaag:

• Je kunt de verschillende typen en uitwerkingen van mutaties beschrijven
• Je kunt werken met de codontabel in Binas / ScienceData en zo zelf een DNA-keten vertalen naar een aminozuurketen.

Dus...

Je kunt benoemen......

..... wat een mutatie is.

..... welke mutaties voorkomen.

..... wat de oorzaken van mutaties kunnen zijn.

..... wat de gevolgen van mutaties kunnen zijn.

Begrippen betreffende mutaties

- mutatie

- substitutie

- deletie

- insertie

- puntmutatie

- genoommutatie

- non-disjunctie

- trisomie-21

- mutagene straling

- mutagene stoffen

- DNA-repairsysteem

- nuclease

 - suppressorgen

- proto-oncogen

- oncogen

- goedaardige tumor

- kwaadaardige tumor

- metastase

- recombinatie

- crossing-over

- haplotype

Nog even herhalen...

DNA --> bestaat uit nucleotiden, 

Nucleotide (DNA) --> bestaat uit stikstofbase, desoxyribose en fosfaatgroep.

Nucleotide (RNA) --> bestaat uit stikstofbase, ribose en fosfaatgroep.

De volgorde van basen vormen een code

Codon (3 basen) --> codeert voor één aminozuur.

- Ribosoom leest de codons (in mRNA) en zet de aminozuren in de juiste volgorde --> Productie van eiwitten

https:

Mutaties

Mutaties: veranderingen in basenvolgorde van DNA.

Varianten:

Genmutatie (puntmutatie)-->

chromosoommutatie

genoommutatie / ploïdiemutatie

Genmutatie

Er zijn verschillende typen mutaties, de eerste is de puntmutatie: een verandering in één nucleotidepaar.

Substitutie: vervanging van nucleotiden door andere nucleotiden.

Deletie: nucleotiden zijn uit het DNA verwijderd.

Insertie: nucleotiden zijn aan het DNA toegevoegd.

sem gaf een vis aan els die bij ans zat

Het maakt verschil in hoe codons worden afgelezen, als in deze zin een nucleotide (letter e uit woord 'een') wordt verwijderd:

dan krijg je na mutatie:

sem gaf env isa ane lsd ieb ija nsz at

Er wordt dan een ander eiwit gemaakt, of het gen wordt onleesbaar.

Chromosoommutatie

Wanneer er tijdens de meiose delen van een chromosoom afbreken en zich aan een ander chromosoom hechten, spreken we van een chromosoommutatie.

Elk chromosoom heeft zijn eigen haplotype, de unieke combinatie van allelen die op één chromosoom voorkomt. Dit haplotype kan veranderen bij crossing-over: twee chromatiden van homologe chromosomen kunnen tijdens meiose I stukken DNA uitwisselen, zie rood& blauw in de afbeelding

Mutaties

Chromosoommutaties  -->

chromosoom wordt korter/langer; een stukje chromosoom wordt verplaatst: translocatie

Genoommutatie

Hierbij verandert het aantal chromosomen in een cel. Oorzaken, bij het ontstaan van geslachtscellen:

- Tijdens meiose I blijft een paar homologe        chromosomen aan elkaar 

- Tijdens meiose II gaan de beide chromatiden    van een chromosoom niet uit elkaar. 

--> Non-disjunctie

Meestal is de zygote niet levensvatbaar, wel bij bijv Trisomie 21: syndroom van Down.

Oorzaken mutaties

- Fouten tijdens DNA-replicatie

- Virussen, bacterien en schimmels

- DNA-schade door invloeden van buitenaf: 

- radioactieve-/röntgen-/

UV-straling (mutagene straling)

- chemische stoffen (mutagene stoffen)

Effect van mutaties

Mutaties kunnen in elke cel optreden. 

Maar de mutaties hebben geen effect als:

• maar één cel muteert 
  
• het gemuteerde gen/allel niet gebruikt wordt
  
• de puntmutatie codeert voor hetzelfde aminozuur
• een recessieve mutatie ontstaat

Gevolgen mutaties

Mutant: een organisme waarbij een mutatie in het fenotype te zien is.

> Geen gevolg (neutrale mutatie)

> Positief gevolg (nieuwe eigenschap)

> Negatief gevolg (verlies van eigenschap)

Effecten:

- eiwit werkt niet meer (bv. bij albinisme)

- stoornissen (syndroom van Down)

- embryo niet meer levensvatbaar (miskraam)

- variatie in genotype van een soort (voordeel in veranderlijk milieu) 

mutatie in lichaamscel / mutatie in geslachtscel

Het DNA-repairsysteem

In cel zijn continu enzymen  op zoek naar fouten in replicatie en worden de fouten hersteld. Eerder kan cel niet delen. Het tumorsuppressorgen zorgt ervoor dat de celcyclus stil komt te liggen.

Bij teveel of onherstelbare schade: apoptose (celdood) gestart

Het DNA-repairsysteem 1

Per dag vinden er een heleboel mutaties plaats, welke continu opgespoord en gerepareerd worden door het DNA-repairsysteem. 

Tijdens de replicatie:

DNA-polymerase merkt verkeerd ingebouwde of kapotte nucleotiden op en zorgt er vervolgens voor dat de juiste worden ingebouwd. Het enzym ligase plakt het nieuwe aan het oude DNA. 

Het DNA-repairsysteem 2

Wanneer DNA-replicatie in een cel plaatsvindt voordat de enzymen hun werk hebben voltooid, zorgt het suppressorgen dat de celcyclus stil komt te liggen en de dochtercellen niet ook dezelfde DNA-schade hebben. Er zijn twee opties: óf diverse eiwitten, gemaakt door expressie van het suppressorgen, voorkomen dat de cel zich deelt voor de schade is hersteld, óf een cel met teveel of onherstelbare schade gaat door diezelfde eiwitten over tot apoptose.

Ontstaan van kanker

• Suppressorgenen en proto-oncogen reguleren celdeling van lichaamscellen
• Na mutatie in suppressorgen geen rem meer op celcyclus. Alle dochtercellen krijgen de mutatie mee
• Proto-oncogen: vóór-kankergen. Door mutatie of toename genexpressie kan proto-oncogen veranderen in oncogen (zorgt voor abnormaal snel groeien en delen van de cel
• Tumorsuppressorgenen: wanneer dit gen er niet voor zorgt dat cel overgaat tot apoptose, kan gezwel (tumor) ontstaan
• Tumor: geen verstoring weefsel en  geen cellen uitzaaien dan goedaardig
• Kanker: kwaadaardige tumor. Weefselstructuur kapot door behoefte aan voeding dus bloedtoevoer en cellen laten los voor elders gezwel

Het ontstaan van kanker

Welke mutaties hebben veelal grotere gevolgen?

1. Mutaties in DNA van lichaamscellen
2. Chromosoommutaties in DNA van geslachtscellen
3. Mutaties in niet-coderend DNA
4. Puntmutaties in coderend DNA

Match het type mutatie met de juiste beschrijving. 

CHROMOSOOM

MUTATIE

GENOOM

MUTATIE

GEN

MUTATIE

Bijv. monosomie of trisomie

Een verandering van het haplotype

Een mutatie in een stuk DNA dat codeert voor een eiwit

Bijv. translocatie

Een mutatie die leidt tot meer of minder dan 46 chromosomen per cel 

Een verandering van één basepaar

Mutaties in genen hoeven geen gevolgen te hebben omdat

1. Niet alle genen voor alle cellen noodzakelijk zijn
2. het inbouwen van een ander aminozuur niet tot een disfunctioneel eiwit hoeft te leiden
3. sommige mutaties tot hetzelfde aminozuur leiden
4. geen idee

Bij het syndroom van Down betreft het een ;

1. genoommutatie
2. Chromosoommutatie
3. puntmutatie

Wanneer treedt er een "frameshift"op

1. Alleen bij een deletie
2. Alleen bij een substitutie
3. Alleen bij een deletie en insertie
4. Bij alle puntmutaties

Frameshift

Puntmutatie

Frameshift

Leg uit dat een frameshift mutatie waarschijnlijk grotere gevolgen heeft dan een base-vervanging

En wat nu?

Zie planner