17.5 Genregulatie

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 6

Paragraaf 1 Dierenwelzijn

Paragraaf 17.5 Genregulatie

Genexpressie

Genexpressie: welke genen staan aan of uit in welke cel.

Dit bepaalt welke eiwitten worden gemaakt in welke cel.

Genen "activeren" of "silencing"

• Bepaalt de celdifferentiatie/ celspecialisatie
• Bepaalt welke eigenschappen tot uiting komen

Genexpressie

De mate waarin het DNA van een gen vertaald wordt naar mRNA en mRNA vertaald wordt naar een aminozuursequentie

Regelprocessen

• Het gen moet bereikbaar zijn voor RNA polymerase
• Invloed uitoefenen op de splicing van het pre-mRNA
• Bepalen of de ribosomen het mRNA kunnen lezen

Genexpressie

Cellen kunnen de genexpressie regelen door:

• epigenetica - chromatinestructuur
• epigenetica - DNA structuur
• regelen van de transcriptie
• regelen van translatie

Silencing	Enhancing
Heterochromatine	Euchromatine
Compact DNA structuur	Losse DNA structuur
Moeilijk af te lezen DNA	Makkelijk af te lezen DNA
Methylering histonstaarten	Acetylering van histonstaarten
Gen = inactief	Gen = actief

De mate van methylering en acetylering geeft

de epigenetische structuur

Spiralisatie

Donkere plekken in de kern:

sterk gespiraliseerd DNA 

= heterochromatine

-> geen transcriptie

+ nucleolus (kernlichaampje)

(betrokken bij rRNA synthese)

Spiralisatie

Lichte plekken in de kern:

weinig gespiraliseerd DNA

= euchromatine

-> wel transcriptie

B In een celkern van een vrouw (links) is een van beide X-chromosomen sterk gespiraliseerd: het lichaampje van Barr. De cel van een man (rechts) heeft dit niet.

Methylering en acetylering histonen

Methylering (toevoeging van een -CH3 groep) van een histonstaart zorgt voor meer spiralisatie

Methylering en acetylering histonen

Acetylering (toevoeging van een -COCH3 groep) van een histonstaart zorgt voor minder spiralisatie

Alle celtypen hebben hetzelfde genoom (hetzelfde DNA), maar een ander epigenoom; in ieder type cel komt een andere set genen tot expressie, waardoor de celtypen zich verschillend ontwikkelen.

Celdifferentiatie en celspecialisatie!

Methylering DNA

Methylering (toevoeging van een -CH3 groep) van de Cytosine-base bij de promotor (aanhechtingsplaats van RNA polymerase) voorkomt de transciptie (blokkade)

Methylering DNA

Methylering van Cytosine wordt beïnvloed door invloeden van buitenaf (stress/ eetpatroon=epigenetica). 

Methylering DNA

Methylering van Cytosine wordt bij de DNA replicatie meegenomen dus erft het kind het methylering-patroon van de ouders -> eigenschappen van een kind zijn deels beïnvloed door de milieufactoren van de ouders.

Methylering DNA

Genomische imprinting: als de eigenschappen van een kind recessief zijn doordat het dominante gen is uitgeschakeld door epigenetische factoren (1% kans).

epigenetica tijdens ontwikkeling embryo

genexpressie regelt welk gedeelte van het DNA actief wordt voor transcriptie

Meer genexpressie

Minder genexpressie

Methylering

Acetylering

Heterochromatine

Euchromatine

Rode bloedcel

Stamcel

Na deze biologieles vermoed Elsbeth dat haar oogkleur beïnvloed is door genomische imprinting. Welke oogkleur zullen zij en haar ouders hebben?

1. Elsbeth: blauw Ouders: beide blauw
2. Elsbeth: blauw Ouders: beide bruin
3. Elsbeth: bruin Ouders: beide bruin
4. Elsbeth: bruin Ouders: beide blauw

Kinderen die in de hongerwinter van '44 verwekt zijn, hebben een verhoogde kans op overgewicht, diabetes, hartziekten en schizofrenie. Dit is een voorbeeld van:

1. epigenetica
2. genregulatie
3. genexpressie
4. transcriptie

In de levercellen van veel mensen staan de genen voor het enzym alcohol dehydrogenase elk weekend 'aan'. De genen voor het maken van hemoglobine staan standaard 'uit'. Dit is een voorbeeld van...

1. epigenetica
2. genregulatie
3. genexpressie
4. transcriptie

werkblad oefenvragen toetsniveau

herhalen pcr en elektroforese

en vragen over onderwerp van vandaag