17.5 Genregulatie

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 6

Paragraaf 1 Dierenwelzijn

Paragraaf 17.5 Genregulatie

Doel en begrippen 17.5

17.5 Genregulatie

- Je weet op elke manieren cellen selectief genen (de-)activeren om hun eiwitproductie te regelen; epigenetica.

- Je kunt het verschil tussen structuur- en regulatorgenen benoemen; operon, operator en promotor.

- Je kunt uitleggen wat de verschillen zijn tussen de genregulatie in prokaryotische cellen en eukaryotische cellen.

Genexpressie

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

Bepaalt de celdifferentiatie/ celspecialisatie

Bepaalt welke eigenschappen tot uiting komen

Genexpressie

Cellen kunnen de genexpressie regelen door:

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

Epigenetica

De genexpressie (en dus eigenschap van een individu) kan worden beinvloed door wijzigingen in het chromatine (DNA + eiwitten) zonder dat de nucleotidevolgorde wordt veranderd.

Genexpressie

Cellen kunnen de genexpressie regelen door:

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

Spiralisatie

Donkere plekken in de kern:

sterk gespiraliseerd DNA 

= heterochromatine

-> geen transcriptie

+ nucleolus (kernlichaampje)

Spiralisatie

Lichte plekken in de kern:

weinig gespiraliseerd DNA

= euchromatine

-> wel transcriptie

Methylering en acetylering histonen

Acetylering (toevoeging van een -COOH 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

Genexpressie

Cellen kunnen de genexpressie regelen door:

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

Methylering en acetylering DNA

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

Methylering en acetylering DNA

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

Methylering en acetylering DNA

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

Methylering en acetylering DNA

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

Genexpressie

Cellen kunnen de genexpressie regelen door:

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

Regulatie transcriptie

Structuurgenen: informatie voor eiwitsynthese (alleen prokaryoot).

Regulatorgenen: regelen genexpressie

- repressor (prokaryoot)

- activeren of remmen (eukaryoot)

OPERON: 

- stuk DNA waarin regulatorgen, promotor en structuurgenen liggen 

- alle genen die vorming van eiwit reguleren 

- bij prokaryoten codeert het regulatorgen voor een repressor

Regeling transcriptie - prokaryoten

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

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.

Regeling transcriptie - eukaryoten (71F)

x

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

Regeling transcriptie - eukaryoten (71F)

x

Coactivator-eiwitten (2) zorgen voor koppeling tussen verschillende 

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

Regeling transcriptie - eukaryoten (71F)

x

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

Regeling transcriptie - eukaryoten (71F)

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

Regeling transcriptie - eukaryoten (71F)

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

Regeling transcriptie - eukaryoten (71F)

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

Regeling transcriptie - eukaryoten (71F)

Regulerend DNA (7): enhancer DNA en silencer DNA zijn de bindingsplaatsen voor activatoreiwitten en repressoreiwitten. Hier wordt de transcriptie geregeld.

Genexpressie

Cellen kunnen de genexpressie regelen door:

• epigenetica - chromatinestructuur
• epigenetica - DNA structuur
• regelen van de transcriptie
• 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).

Wat is de promotor van een gen?

1. Een sequentie op het DNA, nodig voor terminatie
2. Een sequentie op het DNA, essentieel voor elongatie
3. Een sequentie op het DNA, nodig voor initiatie
4. een sequentie op het RNA

Over het aan- en uitzetten van de vijf genen die coderen voor enzymen die betrokken zijn bij de productie van tryptofaan in E. coli, worden de volgende beweringen gedaan:
1 De repressor wordt in een inactieve vorm geproduceerd en blijft inactief in afwezigheid van tryptofaan;
2 De actieve vorm van de repressor bindt zich aan de operator waardoor het operon inactief wordt;
3 Als de operator in de 'uit-stand' staat, is er geen mRNA-productie van het operon.

1. alleen bewering 1
2. alleen de beweringen 1 en 2
3. alleen de beweringen 1 en 3
4. de beweringen 1, 2 en 3

Op welke plek langs het mRNA begint het ribosoom met de eiwitsynthese?

1. promotor
2. tatabox
3. startcodon
4. operator

Wat is geen overeenkomst tussen 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

Bij prokaryoten bindt RNA-polymerase aan de promotor als daar ook transcriptiefactoren gebonden zijn

1. waar
2. niet waar

Hoe heet het stuk DNA waar de transcriptiefactoren en RNA-polymerase aan binden?

1. Promotor
2. Primer
3. mRNA
4. Startcodon

E.coli a heeft een mutatie in de promotor.
E.coli b heeft een mutatie in de operator. In welke bacterie wordt beta-galactosidase geproduceerd?

1. in bacterie a en b
2. alleen in bacterie a
3. alleen in bacterie b
4. in geen enkele bacterie

Beschrijf zoveel mogelijk verschillen tussen prokaryoten en eukaryoten mbt de regulatie van de transcriptie

De DNA code van een stuk gen is:
CCG ATA AAA GCG GCT
Wat is de code van het microRNA dat translatie van dit stuk gen kan blokkeren?

Uitlegfilmpjes

Snap je het goed?

Ga dan huiswerk maken (17.5)

Vind je het nog lastig?

Kijk dan de uitlegfilmpjes op de volgende dia's

Genregulatie bij prokaryoten (8min)

Genregulatie bij eukaryoten (8min)