Thema 4 DNA Basisstof 6

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

Thema 4 DNA

Basisstof 1 De bouw en functie van DNA

Basisstof 2 DNA-replicatie

Basisstof 3 Transcriptie

Basisstof 4 Translatie en eiwitsynthese

Basisstof 5 Genexpressie

Basisstof 6 Genetische variatie

Basisstof 7 Biotechnologie

Intro

Deze basisstof gaat over verschillende typen en uitwerkingen van mutaties.  Een mutatie is een verandering in de nucleotide-volgorde van het DNA of RNA van een cel. Mutaties kunnen positief, negatief of neutraal zijn voor een organisme en vergroten de genetische variatie in een populatie.

We starten eerst met herhaling van BS 5 en een filmpje over een aantal bijzondere mutaties, niet voor gevoelige kijkers!!

Herhaling Basisstof 5

Genregulatie: het aan- of uitzetten van een gen.

Genexpressie: wanneer een gen aan staat, kan door transcriptie mRNA ontstaan en door translatie een eiwit.

Stamcellen: zijn nog niet (volledig) gespecialiseerd en kunnen zich onbeperkt delen.

Apoptose is het proces waarin een cel zichzelf doodt.

Epigenetica is de wetenschap die zich bezighoudt met het bestuderen van omkeerbare veranderingen in de activiteit van genen, die NIET het gevolg zijn van veranderingen in de nucleotidevolgorde van het DNA. Vb: histonbinding, DNA-methylering.

Belangrijke woorden

Mutatie

DNA-repairsysteem

Nuclease

Suppressorgen

Puntmutatie: substitutie, deletie, insertie

Genoommutatie, non-disjunctie

Crossing-over, haplotype

Kanker: mutatie in supperssorgen of proto-oncogen

Mutagene invloeden

Puntmutatie

Er zijn verschillende typen mutaties, de eerste is de puntmutatie: een verandering in één nucleotidepaar.

Substitutie: vervanging van nucleotiden door andere nucleotiden.

Deletie: nucleotiden zijn uit het DNA verwijderd.

Insertie: nucleotiden zijn aan het DNA toegevoegd.

Het maakt verschil in hoe codons worden afgelezen, als in deze zin een nucleotide (letter e uit woord 'een' verwijdert):

sem gaf een vis aan els die bij ans zat

dan krijg je: 

sem gaf env isa ane lsd ieb ija nsz at

Er wordt een ander eiwit gemaakt, of het gen wordt onleesbaar.

Genoommutatie

Hierbij verandert het aantal chromosomen in een cel. Oorzaken, bij het ontstaan van geslachtscellen:

- Tijdens meisose I blijft een paar homologe        chromosomen aan elkaar 

- Tijdens meiose II gaan de beide chromatiden    van een chromosoom niet uit elkaar. 

--> Non-disjunctie.

Meestal is de zygote niet levensvatbaar, wel bij bijv Trisomie 21: syndroom van Down.

Chromosoommutatie

Wanneer er tijdens de meiose delen van een chromosoom afbreken en zich aan een ander chromosoom hechten, spreken we van een chromosoommutatie.

Elk chromosoom heeft zijn eigen haplotype, de unieke combinatie van allelen die op één chromosoom voorkomt. Dit haplotype kan veranderen bij crossing-over: twee chromatiden van homologe chromosomen kunnen tijdens meiose I stukken DNA uitwisselen, zie rood&blauw in de afbeelding->

Recombinatie

Tijdens de meiose ontstaat genetische variatie door recombinatie van allelen. In deze cel zijn 6 chromosomen te zien, 3 paren (3 rood, 3 blauw, zie dezelfde vorm = homologe chromosomen). Bij de mens kunnen er uit 23 chromosomenparen 2^23 = 8 388 608 verschillende combinaties van geslachtscellen ontstaan.

Door crossing-over (vorige dia) neemt de recombinatie toe en ontstaan er meer verschillende geslachtscellen.

Het DNA-repairsysteem 1

Per dag vinden er een heleboel mutaties plaats, welke continu opgespoord en gerepareerd worden door het DNA-repairsysteem. 

Tijdens de replicatie:

DNA-polymerase merkt verkeerd ingebouwde of kapotte nucleotiden op en zorgt er vervolgens voor dat de juiste worden ingebouwd. Het enzym ligase plakt het nieuwe aan het oude DNA. 

Het DNA-repairsysteem 2

Wanneer DNA-replicatie in een cel plaatsvindt voordat de enzymen hun werk hebben voltooid, zorgt het suppressorgen dat de celcyclus stil komt te liggen en de dochtercellen niet ook dezelfde DNA-schade hebben. Er zijn twee opties: óf eiwitten, gemaakt door expressie van het suppressorgen, voorkomen dat de cel zich deelt voor de schade is hersteld, óf een cel met teveel of onherstelbare schade gaat door diezelfde eiwitten over tot apoptose.

Het DNA-repairsysteem 2

Wanneer DNA-replicatie in een cel plaatsvindt voordat de enzymen hun werk hebben voltooid, zorgt het suppressorgen dat de celcyclus stil komt te liggen en de dochtercellen niet ook dezelfde DNA-schade hebben. Er zijn twee opties: óf eiwitten, gemaakt door expressie van het suppressorgen, voorkomen dat de cel zich deelt voor de schade is hersteld, óf een cel met teveel of onherstelbare schade gaat door diezelfde eiwitten over tot apoptose.

Oorzaken van mutaties

Mutaties kunnen spontaan plaatsvinden, maar ook door blootstelling aan mutagene invloeden:

- Mutagene straling --> o.a. radioactieve,   röntgen, uv-straling.

- Mutagene stoffen --> o.a. stoffen in       sigarettenrook en asbest

- Virussen

De effecten van mutaties

De effecten van mutaties op een organisme kunnen neutraal, positief of negatief zijn.

Neutraal: een verandering in het genotype maar niet in het fenotype, een recessief gen, slechts in één chromosoom of in een uitgeschakeld gen.Positief: overlevingskans van organisme wordt vergroot.

Negatief: geslachtscel, bevruchte eicel, embryo cel.

Mutaties kunnen ook leiden tot kanker...

Ontstaan van kanker 1

Zoals gezegd reguleren suppressorgenen de celdeling van lichaamscellen, ook proto-oncogenen spelen hierbij een rol.

Door een mutatie in een suppressorgen is er geen rem meer op de celcyclus waardoor schade aan DNA niet meer wordt hersteld voordat de cel zich deelt.

De cel ondergaat geen apoptose en zo komen er steeds meer cellen met DNA-schade bij.

Ontstaan van kanker 2

Proto-oncogenen coderen voor eiwitten die de celgroei en de celdifferentiatie stimuleren, door een mutatie of door toename van de genexpressie kan een proto-oncogen veranderen in een oncogen. Dit leidt tot het abnormaal snel groeien en delen van de cel: het gaspedaal is stuk en de deling gaat sneller.

Een gezwel/tumor kan ontstaan welke goedaardig kan zijn: er laten geen cellen los en het verstoort de bouw van het weefsel niet.

Kwaadaardige tumoren / metastase

Bij kanker ontstaan kwaadaardige tumoren, waarvan de cellen een afwijkende vorm hebben, de celdeling is hoger dan bij een goedaardige tumor en, ze verstoren de omliggende weefsels en er worden bloedvaten aangelegd die de tumor voorzien van voedingsstoffen en zuurstof.

De primaire tumor is het eerste gezwel wat ontstaat, helaas kunnen de cellen zich ook uitzaaien via bloed of lymfe naar andere lichaamsdelen: metastaseren

Welke puntmutatie zie je hieronder?
AAT GAG TTG AAA TTT CGG
AAT GAC TTG AAA TTT CGG

1. Insertie
2. Deletie
3. Substitutie

Sleep de juiste mutatie naar de juiste uitleg....

Een verandering in het aantal chromosomen in de cel

Een verandering in de unieke combinatie van allelelen van homologe chromosomen

Een verandering in één nucleotidepaar

Puntmutatie

Genoommutatie

Chromosoommutatie

Korte samenvatting 1

Mutatie: een verandering in de nucleotidevolgorde van het DNA of RNA van een cel

Het aantal mutaties in een cel blijft beperkt door het DNA-repairsysteem: nuclease knipt nucleotiden uit DNA-streng, suppressorgen: celcyclus stilleggen of apoptose.

Mutaties neutraal in één chromosoom of recessief allel, positief of negatief bij geslachtscellen of embryonale cellen. 

Puntmutatie: verandering in één nucleotidepaar, substitutie = vervanging, deletie = verwijdering, insertie = toevoegen.

Korte samenvatting 2

Mutatie van proto-oncogen kan zorgen voor abnormale celgroei en -deling, suppressorgen: rem is weg.

Mutatiefrequentie verhoogd door mutagene invloeden: straling, stoffen (sigarettenrook, asbest), virussen.

Genoommutatie: aantal chromosomen in de cel is veranderd.

Crossing-over: recombinatie neemt toe doordat twee chromatiden van homologe chromosomen stukken DNA uitwisselen.

Lezen / Maken:

Lezen: Basisstof 6 blz 111 t/m 119

Maak: Opdracht 39 t/m 47 

 

Bekijk ook de samenvatting van basisstof 6 (leerdoel 10) op bladzijde 136 en 137 van je tekstboek.