Biologie H17 Eiwitsynthese

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 6

Eiwitsynthese

Dit proces bestaat uit twee stappen: transcriptie en translatie.

Door Jewel Meijer en Hanne Heerschap, a6a

Door middel van deze presentatie begrijp je beter hoe een cel informatie uit het DNA omzet naar eiwitten.

Eiwitsynthese

Dit proces bestaat uit twee stappen: transcriptie en translatie

transcriptie

translatie

Inhoudsopgave

Uitleg over eiwitsynthese:

• Transcriptie
• Bewerking van pre-mRNA tot mRNA
• Translatie

Verdieping:

• Waarom heeft een mens eiwitten nodig?
• Waarom drinken bodybuilders een eiwitshake?

Transcriptie 

Binas 71E transcriptie en translatie / Binas 71F schema regeling transcriptie

• Transcriptie is het overschrijven van een gen naar mRNA.
• Dit gebeurt bij het DNA binnen in de celkern.
• Hierbij wijken twee DNA-strengen uiteen, zodat RNA-polymerase kan aankoppelen.

Stap 1

• De twee DNA-strengen breken gedeeltelijk van elkaar af. 
• Hierdoor kan het RNA-polymerase koppelen aan de promotor, de TATA-box, dit is het begin van de promotor.
  
• De promotor voor transcriptie zit altijd aan de matrijsstreng.   

In deze afbeelding zie je dat twee DNA-strengen gedeeltelijk van elkaar los gaan, zodat RNA-polymerase kan koppelen aan de matrijsstreng.

Stap 2 

• Het RNA-polymerase schuift langs het DNA in de afleesrichting 3’ > 5’.
  
• Het gevormde mRNA heeft dezelfde code als de coderende streng, alleen zijn de T’s vervangen door U’s.
  
• Ieder gen begint op de matrijsstreng met de volgorde TAC. Het coderende deel in mRNA begint daardoor altijd met AUG. 

In dit plaatje is te zien dat RNA-polymerase langs de DNA-streng schuift in de richting 3' > 5', dit is de afleesrichting. mRNA wordt dus gevormd in de 5' > 3' richting. In het groene vierkant zie je het startcodon van mRNA. 

Stap 3

• De transcriptie stopt bij het eindsignaal: 3’-TTATTT-5’.
  
• Door dit eindsignaal wordt RNA-polymerase en de mRNA-keten losgekoppeld van de matrijsstreng. 
• Er is nu een compleet gen overgeschreven naar mRNA.  

Op deze afbeelding zie je een schematische weergave van het begin van de promotor, de TATA-box, en wat er voor zrogt dat de trincriptie stopt. Het eindsignaal wat er voor zorgt dat de transcriptie stopt is 3'-TTATTT-5'. Hierdoor koppelen RNA-polymerae en de mRNA-keten van de matrijsstreng en uiteindelijk is er een compleet gen overgeschreven naar mRNA. 

Voor extra uitleg over transcriptie kun je eventueel nog de volgende twee video's kijken in de dia's hierna.

Een korte uitleg over de bewerking van pre-mRNA tot mRNA door middel van het plaatje in de Binas. 

Hier zie je dat er transcriptie heeft plaatsgevonden en dat het coderende DNA is overgeschreven tot pre-mRNA.

Vervolgens verbinden enzymen tijdens de transcriptie aan het 5'-einde van het mRNA met een CH3-groep: de 5'-cap. Dit maakt het mRNA stabieler en hierdoor kan mRNA uit de celkern vervoert worden. Daarnaast krijgt de pre-mRNA-streng aan het 3'-einde een poly-A-staart. 

Bij mRNA van eukaryoten volgt nog het verwijderen van introns: delen die niet coderen voor een eiwit. Dit proces heet splicing. De overblijvende exons koppelen aaneen en vormen samen met de cap en de poly-A-staart het definitieve mRNA dat naar het grondplasma gaan. 

Bewerking van pre-mRNA tot mRNA

Binas 71H introns en exons

• Het gevormde mRNA door transcriptie is nu nog pre-mRNA. 
• De pre-mRNA-streng krijgt een poly-A-staart aan het 3'-einde.
• Tijdens de transcriptie verbinden enzymen een CH3-groep aan het 5'-einde van het mRNA: de 5'-cap.
• Daarna volgt nog het verwijderen van introns. Hierbij blijven alleen de exons over. Dit proces heet splicing.

Translatie

Binas 71J schema translatie, eiwitsynthese 

• Translatie is het aflezen en vertalen van een mRNA-molecuul naar een eiwit.
• Dit gebeurt aan de ribosomen buiten de celkern.
• Uiteindelijk vormt er een polypeptideketen van aminozuren in een volgorde die door mRNA-codons wordt bepaald. 

Stap 1

• Het ribosoom koppelt aan mRNA en schuift vervolgens in de 5' > 3' richting.
• Het startcodon (AUG) is het eerste codon van een mRNA-molecuul dat codeert voor het eerste aminozuur, hier begint de translatie. 

Op dit plaatje zie je dat een ribosoom gekoppelt is aan het mRNA. Ook zie je het startcodon, AUG, dat codeert voor het aminozuur methionine. Hier begint de translatie.

Stap 2

• tRNA transporteert aminozuren naar het ribosoom.
• Aan het startcodon (AUG) van het mRNA koppelt een tRNA met een anticodon (UAC).
• Door middel van een anticodon koppelt tRNA aan een passend mRNA-codon.

Hier zie je dat een ander tRNA koppelt aan het codon GUU, dit codeert voor het aminozuur Val. Methionine vormt nu een dipeptide met het nieuwe aangevoerde aminozuur. Op deze manier groeit de peptideketen / het eiwit. 

Stap 3

• Het ribosoom schuift op langs het mRNA.
  
• Er hecht een nieuw tRNA aan mRNA. Het ribosoom koppelt het aminozuur los van het vorige tRNA en verbindt het met het nieuwe aangevoerde aminozuur. 
• Zo schakelen aangevoerde aminozuren aan elkaar door de mRNA-codons bepaalde volgorde.

Een nieuw tRNA met een aminozuur hecht aan het volgende mRNA-codon. In het plaatje is dat codon GGG. Het tRNA heeft het passende anticodon, CCC. Dit nieuwe tRNA brengt het nieuwe aminozuur, Gly, naar het mRNA en zo wordt de polypeptideketen langer.  

Stap 4

• Het lege tRNA laat los van het ribosoom en kan een nieuw aminozuur koppelen. Het ribosoom schuift vervolgens drie nucleotiden op.
  
• Dit proces herhaald zich en er wordt een polypeptideketen/eiwit gevormd.
  
• Zodra een van de stopcodons afgelezen wordt bindt een ontkoppelingseiwit aan het mRNA. Hierdoor komen het polypeptideketen en het mRNA los van het ribosoom.
  

Het ribosoom schuift elke keer drie nucleotiden op, dit gebeurt in de 5' > 3' richting. Elke keer laat een leeg tRNA los van het ribosoom en koppelt er weer een nieuwe tRNA aan dat een nieuw aminozuur met zich meebrengt. Uiteindelijk wordt er een stopcodon bereikt, hier bindt een ontkoppelingseiwit aan het mRNA. De translatie stopt en er is een eiwit gevormd. 

Voor extra uitleg over translatie kun je eventueel nog de volgende video kijken in de dia hierna. 

Waarom heeft een mens eiwitten nodig?

• Eiwitten zijn belangrijke bouwstoffen van het lichaam.
  
• Eiwit is een voedingsstof en levert aminozuren. Aminozuren in eiwitten zorgen voor het versterken en herstellen van lichaamscellen. Om gezond te kunnen leven is het belangrijk voldoende eiwitten binnen te krijgen. 

Waarom heeft een mens eiwitten nodig?

• Eiwitten zijn essentieel voor de aanmaak van spierweefsel. Als het lichaam onvoldoende eiwitten binnenkrijgt, zal het eiwitten uit de spieren gaan gebruiken om het tekort aan te vullen. Dit gaat dan ten koste van de spiermassa.
• Eiwitten zijn betrokken bij verschillende regelprocessen. Enzymen (soort eiwit) maken bijvoorbeeld de spijsvertering mogelijk en  sommige cellen bevatten receptoreiwitten en eiwitten spelen zo ook een rol bij signaaloverdracht.

Waarom drinken bodybuilders een eiwitshake?

• Voor het opbouwen van spiermassa heeft je lichaam dagelijks ongeveer 2,2 tot 2,5 gram eiwitten per kilogram lichaamsgewicht nodig (als bodybuilder), het kan lastig zijn om deze hoeveelheid uit je normale voeding te halen en daarom kunnen eiwitshakes een handige aanvulling zijn om aan je dagelijkse hoeveelheid eiwitten te komen.
• Bodybuilders die gaan droogtrainen en hun koolhydraat- en/of vetinname gaan verlagen dwingen hun lichaam om meer eiwitten te verbranden om aan energie te komen en moeten hierdoor dus ook meer eiwitten binnenkrijgen om te voorkomen dat het lichaam de eiwitten uit de spieren gaat halen en het te koste gaat van de spiermassa.
• Je krijgt door eiwitshakes met minder voeding, een grotere hoeveelheid eiwitten binnen wat voordelig en/of makkelijker kan zijn.

THE END

Aan de hand van deze informatie kun je antwoord geven op de vragen over hoe informatie uit de cel wordt omgezet naar eiwitten en waarom eiwitten zo belangrijk zijn voor het menselijk lichaam.

Wij hopen dat hierdoor het proces van transcriptie en translatie duidelijker is geworden!