BVJ TH 10 DNA Basisstof 5 Genregulatie

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

Bassistof 5 Genregulatie

Leerdoelen

1. Je kunt verschillende manieren van genregulatie bij prokaryoten en eukaryoten noemen. 

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

Deze les

• Ophalen transcriptie en translatie
• Genregulatie vs genexpressie 
• Genregulatie bij prokaryoten
• Genregulatie bij eukaryoten

        - Embryonale ontwikkeling

        - Volwassen

        - Mechanismen

Invulopdracht

1. Het doel van ..... is het maken van (pre)mRNA. Dit proces vindt plaats in ..... door .....

2. Het doel van .... is het vertalen van mRNA naar ..... Dit vindt plaats in .... door .....

Wat kan er binden aan de promotor?

1. DNA-polymerase
2. RNA-polymerase
3. Transcriptiefactoren

Genen kunnen worden aan- en uitgezet. 

Wanneer een gen aanstaat, kan door transcriptie mRNA ontstaan en door translatie een eiwit. 

Genexpressie

Genregulatie

Regulatorgenen

Afhankelijk van milieufactoren (en soms functie v/d cel)

Genregulatie vs Genexpressie

Genregulatie: het aan/uitzetten van een gen
Genexpressie: 

               - als gen 'aan': transcriptie en translatie treden op

               - hangt af van milieufactoren (pr + eu) en celfunctie (eu) 

               - rol van regulatorgenen die coderen voor een repressor (pr) of transcriptiefactoren (eu) 

(eu)= eukaryoot

(pr)= prokaryoot

(eu)= eukaryoot

Genregulatie prokaryoten

• Structuurgenen = genen die informatie bevatten voor het vormen van RNA of eiwit.

• Operon = deel van DNA dat alle genen bevat die de vorming van een eiwit reguleren (promotor + operator + z, y en a genen) 
• Repressors = (regulerende eiwitten) remmen of stoppen genexpressie door binding aan operator 

         - Inactivatie of activatie door binding

- Structuurgenen die samen een functie uitvoeren liggen achter een gezamelijke promotor 

Hoe kan een prokaryoot genexpressie van een operon regularen?

- Regulatorgenen coderen voor regulerende eiwitten = Repressors 

Genregulatie eukaryoten

Hoe kan dit?

Celdelingen 

Genregulatie bij eukaryoten

de ultieme stamcel (omnipotent)

Stamcel kan oneindig vaak delen omdat het gen voor telomerase tot expressie komt.

01:12

Een telomeer wordt dus bij elke replicatie ronde korter omdat het laatste stukjee van de volgende streng (lagging strand)  niet kan worden gekopieerd. 

Er bestaat echter een enzym dat dit probleem kan voorkomen: Telomerase

01:55

Als gevolg van het werk van telomerase wordt een telomeer dus niet korter. Hierdoor wordt een cel onsterfbaar. 

Een kenmerk van kankercellen is dan ook dat deze cellen het gen voor telomerase aan hebben gezet, terwijl dat in de meeste cellen uit staat. 

Celdifferentiatie 

• Vorming van gespecialiseerde cellen uit ongespecialiseerde stamcellen.  
• Genexpressie in stamcellen is afhankelijk van:

        - Locatie stamcellen in embryo

        - Ontwikkelingsfase embryo 

Tijdens embryonale ontwikkeling

Adult (volwassen) stamcellen

• Geprogrameerde celdood
• Cel afbraak door enzymen 
• Vorming handen & voeten, menstruatie

Apoptose 

Genregulatie eukaryoten (volwassen)

• Afhankelijk van functie cel en omstandigheden 
• Hoe? 

        1. Wel of niet plaatsvinden van RNA-transcriptie!

       - Door transcriptiefactoren (repressors of activators)

- Activators binden aan enhancers (speciale DNA-sepquenties)

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

Epigenetica

• Vakgebied dat de invloed bestudeert van de omkeerbare erfelijke veranderingen in de genexpressie 

• Genexpressie kan worden beïnvloed door wijzigingen in chromatine (DNA + eiwitten) zonder dat de nucleotidevolgorde wordt veranderd.

Voorbeeld Epigenetica

"In 1953 eindigde de Britse rantsoenering van suiker. Wie daarna verwekt werd is nu minder gezond" 

Beperkte suikerinname aan het allereerste begin van het leven beschermt mensen op latere leeftijd tegen diabetes en een hoge bloeddruk. (Nieuwsbron: NRC & RTL, Wetenschappelijke bron: Science)

Lees het artikel: https://www.nrc.nl/nieuws/2024/10/31/in-1953-werd-suiker-weer-vrij-verkrijgbaar-britten-die-daarna-verwekt-werden-zijn-nu-minder-gezond-a4871366

Voorbeeld Epigenetica

"Tientallen jaren later heeft die winter vol honger nog steeds gevolgen voor mannen en vrouwen die toen in de buik van hun moeder zaten."

Deze baby's hebben op volwassen leeftijd meer last van hart- en vaatziekten, hoger cholesterol, zijn vaker te zwaar, hebben een slechtere suikerhuishouding en nierfunctie en een hoger risico op depressie. Ook eten zij vaker een dieet dat hoog is in vetgehalte en ervaren zij hun eigen gezondheid slechter. (Nieuwsbron: Volkskrant, Wetenschappelijke bron: AMC)

Lees op Nemo het artikel: https://www.nemokennislink.nl/publicaties/een-gezonde-toekomst-begint-al-voor-de-geboorte/

Hoe vind genregulatie nog meer plaats? (eu)

1. Het wel of niet plaatsvinden van transcriptie!
2. DNA in nucleosomen compact maken door het steviger (of losser) binden van DNA door histoneiwitten 
3. RNA-interferentie (RNAi) 
4. DNA-methylering

RNAi

• Doel: Genregulatie door het remmen van genexpressie 
• Door: Het afbreken of blokkeren van mRNA --> voorkomt translatie
• Met: micro-RNA (miRNA)

         

        

Waar beïnvloedt RNAi die eiwitsynthese?

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

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 mythileringspatroon van de ouders -> eigenschappen van een kind zijn deels beinvloed door de milieufactoren van de ouders.  (Vraag 69B)

Handige links

• NG biologie genregulatie bij prokaryoten https://youtu.be/TXtKOKtRBgQ?feature=shared
• NG biologie genregulatie bij eukaryoten https://youtu.be/xUFg2993zFM?feature=shared
• EXTRA artikel Nemo, Reset je cellen: https://www.nemokennislink.nl/publicaties/reset-je-cellen/