9.2 Tweelingonderzoek

• Biologie
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 5

9.2 Tweelingonderzoek

Inleiding

Alle cellen van een organisme hebben hetzelfde DNA in de celkern. Toch is de bouw en functie van bijvoorbeeld zenuwcellen, kraakbeencellen en spiercellen heel verschillend. Hoe is dat mogelijk?

Stamcel

Huidcel

Darmcel

Alvleesklier-cel

Zenuwcel

Myeline

Insuline

Enzymen

Keratine

?

Genregulatie

Het aan- en uitzetten van een gen

Genexpressie

Zodra een gen aan staat, kan door transcriptie (het aflezen van de genetische code, het maken van mRNA) en translatie (het vertalen van de code) een eiwit worden gevormd. 

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

Translatie: de vertaling van de nucleotide volgorde (AUG) in RNA naar de aminozuurvolgorde van een eiwit (door ribosoom).

Regulatorgenen

Sturen de genexpressie aan door de structuurgenen aan of uit te schakelen. Soort hoofdschakelaar dus.

Structuurgenen

Genen die de informatie bevatten voor het vormen van een eiwit.

Regulatorgenen

Regulatorgenen: coderen voor regulatoreiwitten die de genexpressie (= aanmaak van RNA, dus aanmaak van een eiwit) van andere genen regelen.

Regulatorgenen schakelen structuurgenen aan of uit.

Structuurgenen zorgen voor genexpressie van specifieke genen.

(structuur)-genen staan uit

 (structuur)-genen staan aan

Genregulatie bij eukaryoten in ontwikkeling

Elk mens is ontstaan uit 1 bevruchte eicel

Deze cel is gaan delen 

de nieuwe cellen zijn gaan zich gaan specialiseren door cel differentiatie

Eukaryoten

Stamcellen zijn cellen die nog niet (volledig) gespecialiseerd zijn.

Embryonale stamcellen kunnen zich ontwikkelen tot elke type cel. 

Adulte stamcellen kunnen zich nog tot een aantal beperkte celtypen ontwikkelen

Mens bevat ongeveer 220 verschillende typen cellen

Genexpressie is belangrijk voor de specialisatie van cellen 

(= celdifferentiatie)

Celdifferentiatie: uit stamcellen ontstaan gespecialiseerde cellen

Celdifferentiatie

Gespecialiseerde cellen ontstaan door celdifferentiatie.

Celdifferentiatie ontstaat doordat in verschillende cellen verschillende eiwitten worden gemaakt.

Door genregulatie staan sommige genen uit en anderen aan. 

Genregulatie en celdifferentiatie in embryonale stamcellen

Epigenetica

• DNA-methylering vermindert genexpressie 
• Methylering wordt doorgegeven na celdeling en aan nageslacht
• ook histonwinding heeft invloed op genexpressie

Epigenetica

Onderzoek naar beinvloeden genactiviteit.

Aangezette of uitgezette genen (methylering) blijken geërfd te kunnen worden.

Epigenetica

Door milieuomstandigheden kunnen bepaalde genen aan- of juist uitgezet worden. Hierdoor is er meer/minder expressie van een gen.

Dit is wat de epigenetica inhoudt. De DNA code blijft identiek, alleen bijvoorbeeld hoeveel enzym dat geproduceerd wordt verschilt, dus invloed op snelheid van vertering.

Expressie van gen heeft te maken met methylering van DNA. Deze methylering kan doorgegeven worden aan kind.

Er verandert niets aan het DNA zelf (de code)!

Regulatie van de genexpressie tijdens ontwikkeling van een fruitvlieg

regulatie embryonale ontwikkeling

Epigenetica, nog een keer

DNA-methylering of DNA-methylatie is een epigenetisch proces waarbij een methylgroep (CH3-groep) aan cytosine in een CG-groep binnen het DNA-molecuul wordt toegevoegd. Hierdoor verandert de structuur van het DNA, dat dan veranderd afleesbaar wordt tijdens bijvoorbeeld een transcriptie. 

Methylering van DNA lijkt een belangrijke rol te spelen bij de ontwikkeling van bepaalde ziekten zoals kanker, doordat het de expressie van bepaalde genen afremt. 

Aan de slag

lees en maak par 9.2