V5 Thema 10 DNA B5 Genregulatie

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

Thema 10

DNA

B5

Genregulatie

Lesprogramma

• Leerdoelen B5  (2 minuten)
• Uitleg deel 1: Genregulatie prokaryoten (15 minuten)
• Zelfstandig opdracht 44 en 45 maken
• Uitleg deel 2: Eiwitsynthese (10 minuten)
• Zelfstandig opdracht 45 t/m 53 maken
• Oefen de Flitskaarten en maak Test Jezelf als laatste

• Lesafsluiter B4  (5 minuten)

Eerder klaar? 

• Neem context 'Ziekte van Alzheimer' door en maak opdracht 54 en 57

Leerdoelen B5

10.5.1 Je kunt verschillende manieren van genregulatie bij prokaryoten beschrijven.

10.5.2 Je kunt verschillende manieren van genregulatie bij eukaryoten beschrijven.

10.5.3 Je kunt uitleggen hoe genregulatie het functioneren van een organisme beïnvloedt.

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

Genregulatie en genexpressie

• Niet alle genen zijn actief in alle cellen en activiteit van genen kan veranderen.
• Genregulatie: genen kunnen worden aan- en uitgezet. 
• Genexpressie: wanneer een gen aanstaat, en wordt omgezet naar eiwit
• Genexpressie aangepast wanneer milieu-factoren veranderen.
• Regulatorgenen: genen die ervoor zorgen dat de juiste genen op het juiste moment en de juiste plaats tot expressie komen

Genexpressie 

prokaryoten 

• Operon: deel van DNA bij prokaryoten dat alle opeenvolgende genen bevat die de vorming van een eiwit reguleren.
  
• Expressie van genen kan tegelijk worden beïnvloed.
• Structuurgenen: bevatten informatie voor het vormen van RNA of eiwitmoleculen.
  
• Promotor: de plaats waar RNA-polymerase kan starten met de transcriptie langs de structuurgenen.
  
• Operator: sequentie tussen de promotor en de bijbehorende structuurgenen. 
• Een repressor kan een binding aangaan met een operator, waardoor RNA-polymerase niet kan binden.
  
• Regulatorgenen: zorgen voor de synthese van repressors. Repressors kunnen actief of inactief zijn. 

Maak opdracht 58 t/m 61

Stamcellen

• Mensen hebben 220 verschillende celtypen
• Stamcellen: zijn nog niet (volledig) gespecialiseerd en kunnen zich onbeperkt delen.
  
• Celdifferentiatie: vorming van gespecialiseerde stamcellen uit ongespecialiseerde stamcellen
• Embryonale stamcellen van de eerste generaties differentiëren tot elk celtype.
  
• Embryonale stamcellen van latere generaties en niet-embryonale stamcellen differentiëren tot een beperkt aantal celtypen.
• Genexpressie in stamcellen afhankelijk van de locatie en  ontwikkelingsfase van het embryo 
• Bij stamcelonderzoek worden de medische toepassingen van stamcellen onderzocht (o.a. stamceltransplantatie).

BiNaS 80A

Genexpressie en celdifferenitatie in embryonale stamcellen bij eukaryoten

1 In de bovenste en onderste stamcel worden verschillende regulatorgenen geactiveerd.

3 Signaalmoleculen binden aan receptoren van naburige cel. Deze cellen worden aangezet om ook weer transcriptiefactoren en signaalmoleculen te maken.

2 De stamcellen maken verschillende transcriptie-factoren en signaalmoleculen die de celdifferentiatie beïnvloeden.

4 Door genexpressie gaan ook deze cellen zich differentiëren.

Apoptose

• Geprogrammeerde celdood: het proces waarin een cel zichzelf doodt.
  
• Speelt belangrijke rol in embryonale ontwikkeling (bv. handen en voeten) 
• In de cel altijd enzymen aanwezig die de cel kunnen doden, bij activatie.
• Cytoskelet wordt afgebroken door enzymen, waardoor cel ineenzakt en contact verliest met omliggende cellen.
• DNA in stukjes geknipt en cel valt uiteen en resten worden opgeruimd (mbv lysosomen)

BiNaS 71L

Genregulatie bij volwassen eukaryoten

• Genexpressie afhankelijk van functie cel en omstandigheden
• Alle stappen in genexpressie kunnen worden gereguleerd, maar belangrijkste is: RNA-transcriptie
• RNA-polymerase heeft hulp nodig van transcriptiefactoren
• Transcriptiefactoren: binden aan een specifieke sequentie in het DNA, waardoor het DNA buigt en andere transcriptie-factoren en RNA-polymerase kunnen binden aan de promotor.
  
• Repressors: remmen/blokkeren de transcriptie door te binden aan een bepaalde sequentie in het DNA.
• Activators: verhogen de genexpressie
•  Doordat DNA in nucleosomen steviger kan binden, wordt genexpressie geblokkeerd. Het gen staat uit. 

BiNaS 71F

RNA-interferentie

(RNAi)

• Een kort type RNA, micro-RNA (miRNA) remt de expressie van genen.
• De miRNA-moleculen binden  complementair met een mRNA-molecuul.
• Translatie van het mRNA voorkomen doordat binding aan ribosomen wordt voorkomen of het mRNA wordt afgebroken. 

DNA-methylering

• Methylgroepen (CH3-) binden aan de stikstofbasen in het DNA (meestal aan cytosine), waardoor het niet meer kan worden afgelezen. 
• Volgorde van de nucleotiden verandert hierdoor niet, maar genen kunnen hierdoor worden aan- of uitgezet
• Wanneer bij een organisme bepaalde genen zijn gemethyleerd, wordt bij elke celdeling de nieuwe DNA-streng die na replicatie is ontstaan, ook gemethyleerd. Op deze manier kunnen methyleringspatronen zelfs worden doorgegeven aan het nageslacht
• Zwangere vrouwen tijdens de Hongerwinter van 1944-45 bepaalde methyleringspatronen, veroorzaakt door ondervoeding, overdroegen op hun ongeboren kinderen. Deze kinderen hadden hierdoor op latere leeftijd meer kans op overgewicht en diabetes.

Epigenetica

• 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 van het DNA. 
• Deze eigenschappen kunnen erfelijk zijn, ondanks het feit dat ze niet als genetische informatie in het DNA zijn opgeslagen. 
• Ze spelen dus ook een potentiële rol in de evolutie van organismen.

Voorbeelden:

• Het steviger of losser binden van DNA door histoneiwitten
• RNAi 
• DNA-methylering. 

Huiswerk

• Maak opdracht 62 t/m 70

• Oefen de Flitskaarten en controleer de leerdoelen 

van B5 met de Test Jezelf

Klaar?

• Neem de Context 'Verandering van vachtkleur' door en 

maak opdracht 71

Lesafsluiter B5

10.5.1 Je kunt verschillende manieren van genregulatie bij prokaryoten beschrijven.

10.5.2 Je kunt verschillende manieren van genregulatie bij eukaryoten beschrijven.

10.5.3 Je kunt uitleggen hoe genregulatie het functioneren van een organisme beïnvloedt.

Het aan- en uitzetten van een gen

1. genexpressie
2. genregulatie

Wanneer een gen aan staat, kan door transcriptie RNA ontstaan en door translatie een eiwit

1. genexpressie
2. genregulatie

Wat zijn regulatorgenen?

Wat zijn structuurgenen?

Welke uitspraak is onjuist over genregulatie van eukaryoten en prokaryoten?

1. Beide maken gebruik van RNA-polymerase
2. Beide maken gebruik van een promotor
3. Beide maken gebruik van transcriptiefactoren
4. Beide maken gebruik van een repressor

Waar beïnvloedt RNAi die eiwitsynthese?

1. Na translatie
2. Voor replicatie
3. Voor transcriptie
4. Na transcriptie

examengemak.nl