17.5 Genregulatie

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 6

Paragraaf 1 Dierenwelzijn

Paragraaf 17.5 Genregulatie

Voorkennisvragen

1. Heeft elke cel in het menselijk lichaam hetzelfde DNA?

2. Waaruit bestaan chromosomen?

3. Waar bindt de RNA polymerase aan het DNA bij de transcriptie?

4. Waarom kan 1 stuk DNA coderen voor verschillende eiwitten?

Genetische modificatie

Genetische modificatie 

                                        BINAS 71M1

Genetische modificatie

Genetische modificatie

Genetische modificatie

Doel 17.5

☐ Je kunt beschrijven hoe prokaryote cellen selectief genen (de)activeren om hun eiwitproductie te regelen.

☐ Je kunt beschrijven hoe eukaryote cellen selectief genen (de)activeren om hun eiwitproductie te regelen.

Genexpressie

Genexpressie: welke genen staan aan/uit in welke cel -> welke eiwitten worden gemaakt in welke cel.

Genen activeren/silencen.

Bepaalt de celdifferentiatie/celspecialisatie.

Bepaalt welke eigenschappen tot uiting komen.

Genexpressie regelen:

-> Regelen van transcriptie door

• Chromatinestructuur wijzigen
• DNA-structuur wijzigen
• Regulatorgenen (prokaryoten)
• Regulatorgenen (eukaryoten)

-> Regelen van translatie

Voorwaarde transcriptie:

RNA polymerase bindt aan een promotor

Genexpressie regelen:

Regelen van transcriptie door

• Chromatinestructuur 
• DNA-structuur 
• Regulatorgenen (prokaryoten)
  
• Regulatorgenen (eukaryoten)
  

Regelen van translatie

Chromatinestructuur

DNA (1 molecuul is bijna 2

meter lang) zit met eiwitten 

(histonen) opgekruld tot een

chromatinedraad.

Goed kijken naar tabel

70A.

Spiralisatie

Donkere plekken in de kern:

sterk gespiraliseerd DNA 

= heterochromatine

 nucleolus (kernlichaampje)

Spiralisatie

heterochromatine

-> geen transcriptie want 

RNA-polymerase kan niet

binden

Spiralisatie

Lichte plekken in de kern:

weinig gespiraliseerd DNA

= euchromatine

-> wel transcriptie want 

RNA-polymerase kan wel 

binden

Spiralisatie

De mate van 

spiralisatie wordt 

bepaald door de 

histonen aan te 

passen.

Methylering en acetylering histonen

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

Methylering en acetylering histonen

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

Spiralisatie

Methylering en 

acetylering

in tabel 70A

Genexpressie

Regelen van transcriptie door

• Chromatinestructuur 
• DNA-structuur 
• Regulatorgenen (prokaryoten)
  
• Regulatorgenen (eukaryoten)
  

Regelen van translatie

Methylering DNA

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

Methylering DNA

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

Methylering DNA

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

Epigenetica

Het methyleren/acetyleren van histonen en het methyleren van DNA zijn voorbeelden van epigenetica. 

De genexpressie (en dus eigenschap van een individu) wordt dan beïnvloed door wijzigingen in het chromatine (DNA + eiwitten) zonder dat de nucleotidevolgorde verandert. 

Epigenetica

Deze wijzigingen zijn deels overerfbaar, dit komt doordat de methylering van DNA bij de DNA-replicatie kan worden overgenomen.

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

Aan de slag 

Lezen blz. 30-32 

Leestip: Stop na elke 4-5 regels even met lezen en vraag jezelf af wat je net hebt gelezen. Je bent totaal iets langer bezig met lezen,  maar het zorgt ervoor dat je het veel beter onthoudt en dus op de lange termijn veeel effectiever. 

Na het lezen: 

Maken 17.5 opdrachten  51 t/m 54

Les 2 Genregulatie bij pro- en eukaryoten

Reflectievragen vorige les:

1. Hoe kan de cel de genexpressie regelen?

2. Welke van onderstaande modificaties zorgt voor het despiraliseren van het chromatine:
A. Acetylering van histonen

B. Methylering van histonen

C. Methylering van DNA

3. Welke epigenetische modificatie is overerfbaar?

A. Acetylering van histonen

B. Methylering van histonen

C. Methylering van DNA

4. Hoe noemen we sterk gespiraliseerd DNA?

Genexpressie

Regelen van transcriptie door

• Chromatinestructuur 
• DNA-structuur 
• Regulatorgenen (prokaryoten)
  
• Regulatorgenen (eukaryoten)
  

Regelen van translatie

Regeling transcriptie - prokaryoten

Voorbeeld: regulatie van genen voor de aanmaak van enzymen om lactose te verteren (bron 21)

- in afwezigheid van lactose staat het gen uit

- in aanwezigheid van lactose staat het gen aan

Regeling transcriptie - prokaryoten

Structuurgenen coderen voor de eiwitten die lactose kunnen verteren

Regeling transcriptie - prokaryoten

Regulatorgen codeert voor een repressoreiwit

Regeling transcriptie - prokaryoten

Repressoreiwit bindt aan de operator van de structuurgenen en voorkomt de binding van RNA polymerase aan de promotor.

Regeling transcriptie - prokaryoten

Bij aanwezigheid van lactose bindt lactose aan het respressoreiwit en inactiveert het -> het laat los.

Regeling transcriptie - prokaryoten

Zonder repressoreiwit kan RNA polymerase binden aan de promotor en worden de structuurgenen afgelezen.

Genexpressie

Regelen van transcriptie door

• Chromatinestructuur 
• DNA-structuur 
• Regulatorgenen (prokaryoten)
  
• Regulatorgenen (eukaryoten)
  

Regelen van translatie

Regeling transcriptie - eukaryoten (71F)

Luister naar de uitleg en kijk mee in de BINAS.

Meeschrijven hoeft niet, alle termen staan in de BINAS.

Zorg dat je het begrijpt.

Regeling transcriptie - eukaryoten (71F)

Regulatorgenen coderen voor eitwitten die  de binding van RNA-polymerase aan de promotor van het gen regelen.

Sommige eiwitten zijn noodzakelijk voor de binding van RNA polymerase aan de promotor (voor elk gen hetzelfde)

Sommige eiwitten stimuleren de binding van RNA polymerase -  activatoreiwitten (gen specifiek)

Sommige eiwitten blokkeren de binding van RNA polymerase - repressoreiwitten (gen specifiek)

Transcriptie - eukaryoten (71F)

x

Voorwaarde voor transcriptie: vorming van het transcriptiecomplex.

Transcriptie - eukaryoten (71F)

x

TATA bindende transcriptiefactor (3) bindt aan de TATA-box (niet gen-specifiek)

Transcriptie - eukaryoten (71F)

x

Coactivator-eiwitten (2) zorgen voor koppeling tussen verschillende 

transciptiefactoren en stimuleren de binding van RNA polymerase (niet gen-specifiek)

Transcriptie - eukaryoten (71F)

x

Activatoreiwitten (1) binden aan enhancer-DNA en stimuleren de binding van RNA polymerase aan de promotor (gen-specifiek) - binden aan enhancer DNA (soms ver van het gen)

Transcriptie - eukaryoten (71F)

Repressoreiwitten (6) binden aan silencer-DNA en voorkomen de binding van RNA polymerase aan de promotor (gen-specifiek) - binden aan silencer DNA (soms ver van het gen)

Transcriptie - eukaryoten (71F)

Basale transcriptiefactoren (4) zijn nodig voor de binding van RNA polymerase (niet gen-specifiek)

Transcriptie - eukaryoten (71F)

Buigingseiwit is soms nodig om een juiste lus in het DNA te maken zodat het transcriptiecomplex gevormd kan worden. 

Genexpressie

Regelen van transcriptie door

• Chromatinestructuur 
• DNA-structuur 
• Regulatorgenen (prokaryoten)
  
• Regulatorgenen (eukaryoten)
  

Regelen van translatie

Regeling translatie

Hetzelfde pre mRNA kan door verschillende splicing (verwijderen introns) andere mRNA en dus andere eiwitten opleveren.

Regeling

translatie

Translatie kan pas 

beginnen na het 

aanhechten van de poly-A staart (AAAAA staart). Door dit proces te remmen met een eiwit kan de translatie vertraagd worden.

Regeling translatie

micro RNA - kleine stukjes RNA - is complementair aan mRNA en kan hier aan binden. Daardoor kan het mRNA niet worden afgelezen (Hoofdstuk 18).

Aan de slag

17.5 Opdracht 40 t/m 50

Doel 17.5

☐ Je kunt beschrijven hoe prokaryote cellen selectief genen (de)activeren om hun eiwitproductie te regelen.

☐ Je kunt beschrijven hoe eukaryote cellen selectief genen (de)activeren om hun eiwitproductie te regelen.

Juist of onjuist