5V Thema 4 DNA Basisstof 5 les 8

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

Genregulatie eukaryoten

• in stamcellen
  
• in volwassen organismen

Belangrijke begrippen vorige les

Genregulatie

Genexpressie

Structuurgenen

Regulatorgenen

Het aan- en uitzetten van een gen noemen we:

1. genexpressie
2. genregulatie

Wat is een mogelijke functie van een regulatorgen bij prokaryoten?

1. Het codeert voor een stof die RNA-polymerase blokkeert
2. Het codeert niet voor een stof maar bindt transcriptie factoren
3. Het leidt RNA-polymerase naar promotor
4. Het codeert voor stofwisselingsenzymen

structuurgenen

Regulatorgen

Lactose

Transcriptie

Translatie

Repressor

Lactase

Belangrijke begrippen

Stamcellen: omnipotent, pluripotent, multipotent

Apoptose

Genregulatie volwassen eukaryoot: 

Activator en repressor  

RNA-processing (splicing)

RNA-interferentie

Genregulatie in stamcellen

Genexpressie

• Alle cellen hebben hetzelfde DNA. 
• Genen staan aan- of uit, afhankelijk van de functie van cel
• Gen aan: DNA --> RNA --> eiwit = genexpressie
• Geregeld door regulatorgenen
• Afhankelijk van milieu en celfunctie (eukaryoot).

Stamcellen

• Alle +/- 220 celtypen in een volwassen mens zijn ontstaan uit stamcellen - cellen die nog niet (volledig) zijn gespecialiseerd.
• Zaadcelmoedercellen, eicelmoedercellen, stamcellen en kankercellen blijven onbeperkt delen door het enzym telomerase, 
• telomerase maakt telomeer weer langer 

Typen: Omnipotent/totipotent, pluripotent, multipotent --> zie afbeelding.

Telomerase

• Zaadcelmoedercellen, eicelmoedercellen, stamcellen en kankercellen blijven onbeperkt delen
• Telomerase maakt telomeer weer lang (repeats)
• Gebruikt RNA-deel om DNA te vormen
• In meeste cellen onderdrukt

Genregulatie  en genexpressie in embryonale stamcellen

Celdifferentiatie

Celdifferentiatie van embryonale stamcellen wordt bepaald door de plaats van de cellen in het embryo.

Pluripotente stamcellen beïnvloeden elkaar, in hun DNA komen regulatorgenen tot expressie die coderen voor transcriptiefactoren.

RNA polymerase kan alleen binden aan promotor in DNA als transcriptiefactoren gebonden zijn

 

1. Transcriptiefactoren binden promotor

2. RNA polymerase bindt dit complex

3. pre-mRNA wordt gevormd

4. transcriptie eindigt bij eindsignaal 

Apoptose

= Geprogrammeerde celdood. 

• Enzymen doden ongewenste cellen
• Elke cel cel bevat deze enzymen
• Enzymen moeten geactiveerd worden

Ongewenste cellen kunnen cellen zijn met een fout of in de embryonale ontwikkeling --> afbeelding.

Cytoskelet wordt afgebroken en DNA van de cel wordt in stukjes geknipt.

Genregulatie bij volwassen organismen

activator en repressor

alternative splicing

RNA interferentie

Genregulatie volwassen organismen 1

Ook bij volwassen eukaryoten is de genexpressie afhankelijk van het milieu van de cel en de functie van de cel.

Alle stappen in de genexpressie kunnen worden gereguleerd, belangrijkste is het wel/niet laten plaatsvinden van RNA-transcriptie (transcriptional control in de afbeelding hiernaast).

Genregulatie volwassen organismen 2

In dit laatste gedeelte van de Lessonup uitleg, komen de volgende typen genregulatie aan bod: 

- Activator 

- Repressor 

- Histonbinding 

- DNA-methylering 

- RNA-processing (splicing) 

- RNA-interferentie met miRNA

Transcriptiefactoren: Activator / Repressor

- RNA-polymerase heeft transcriptiefactoren nodig om transcriptie te kunnen beginnen

- Activators binden specifieke DNA-sequentie -> enhancer.

- Repressors binden sequenties in DNA en blokkeren transcriptie

Epigenetica

• DNA-methylering vermindert genexpressie 
• Methylering wordt doorgegeven na celdeling en aan nageslacht
• ook histonwinding heeft invloed op genexpressie

Epigenetica

Hongerwinter: kinderen die geboren zijn uit moeders die de hongerwinter doormaakten, kunnen spaarzamer omgaan met de voedingsstoffen die zij binnenkrijgen

Alternatieve splicing

Er verschillende mogelijkheden voor splicing van een pre-mRNA-molecuul. Hierdoor kunnen verschillende mRNA-moleculen worden gevormd en kan één gen coderen voor verschillende eiwitten. 

De omgeving en functie van de cel bepaalt welk eiwit er wordt gemaakt.

Genregulatie door RNA-interferentie (RNAi)

• Kort type RNA: micro-RNA (miRNA) remt genexpressie
• Enzym Dicer knipt dsRNA in korte stukken = micro RNA (miRNA)
• miRNA bindt eiwitcomplex en vormt miRNA-eiwit complex
• miRNA-eiwit complex blokkeert translatie van mRNA en breekt doel mRNA af

PO Spel

Bord- of kaartspel over thema DNA

Groepjes 2-3 personen

3 lessen aan werken

speelbare versie week 22

eindversie week 23

Genregulatie opties

-1- door mRNA af te breken door micro-RNA: RNA interferentie

-2- door DNA opgewonden te houden: gebeurt ook oiv eiwitten

-3- door methylering: epigenetica: wordt doorgegeven aan kinderen en diens kinderen etc: andere genexpressie

Korte samenvatting

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

Hoe noem je transcriptiefactoren die leiden tot meer genexpressie?

1. enhancer
2. repressor
3. activator

Waarvoor staat de afkorting miRNA?

1. medium interfering RNA
2. micro RNA
3. messenger insert RNA
4. micro interfering RNA

In een gen zijn 7 exons. Na transcriptie kunnen door alternative splicing meerdere mRNA's ontstaan die worden vertaald verschillende eiwitten.

2. niet waar

Sleep de juiste definitie naar de juiste uitleg....

Aan- of uitzetten van genen in een cel

DNA - RNA - eiwit

Cellen die zich kunnen ontwikkelen tot elk celtype

Geprogrammeerde celdood

Bestudeert omkeerbare veranderingen in DNA  zonder verandering in  nucleotiodevolgorde

Genregulatie

Genexpressie

Apoptose

Stamcellen

Epigenetica

Lezen / Maken:

Lezen: Basisstof 5 blz 99 t/m 108

Maak: Opdracht 28 t/m 38 

Bekijk BINAS 71 F+H en evt 71 L (apoptose)

Bekijk ook de samenvatting van basisstof 5 (leerdoel 7, 8 en 9) op bladzijde 136 van je tekstboek.

Na deze les, 

wil ik...

de uitleg nog 1 keer horen

de leerstof nog even bekijken

doorgaan naar nieuwe leerstof

een uitlegfilmpje bekijken

aan de slag met opdrachten

de vorige lesstof bekijken

Noem een verschil en overeenkomst tussen genexpressie bij prokaryoten en eukaryoten.