H18 Eiwitten geschikt voor 18.5

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 6

18.1 leerdoelen

Ik kan uitleggen hoe een cel van een of meer polypeptideketens een werkzaam eiwit maakt.

succescriteria

• je kunt de definitie van de volgende begrippen uitleggen: nucleotiden, stikstofbase, deoxyribose, fosfaatgroep, 3' einde,  5' einde, basenparen, complementair, dubbele helix, histonen, histon H1, nucleosoom, chromatine(draad), mtDNA, genoom, genen, sequentie, (niet-)coderend DNA, rRNA, tRNA, repetitief DNA, STR's, loci, DNA-profiel, prokaryoot, eukaryoot.
  


• je kunt de de leerdoelen aan een ander uitleggen
• je kunt de (examen)vragen over dit onderwerp goed (bijna foutloos) maken
• je weet welke binas-tabellen bij het onderwerp horen en informatie uit deze tabellen halen en gebruiken (67F1, 70A, B, C, D, 71 A, B, C)

18.2 leerdoelen

Ik kan uitleggen hoe eiwitmoleculen bijdragen aan het functioneren van een organisme.

18.3 leerdoelen

Ik kan uitleggen hoe enzymen werken en op welke manier cellen de activiteit van enzymen regelen.

Elke cel maakt duizenden verschillende typen organische moleculen, o,a. enzymen (eiwitten met speciale functie). Die organische moleculen leven niet, maar de cel wel. Dat een cel leeft is een emergente eigenschap.

Leg in eigen woorden uit wat een emergente eigenschap is.

enzymen

Eiwitten met een speciale functie. Ondersteunen celfuncties (actief transport, samentrekken spiervezels, ontstaan impulsen, etc etc).

Chemische reacties (assimilatie, dissimilatie) verlopen bij 37 graden te langzaam of niet.

Enzymen helpen om de reacties toch te laten plaatsvinden. Ze verlagen de activeringsenergie (energie die nodig is voor de reactie).

vorm = functie

De 3D vorm van de tertiaire structuur zorgt voor een holte = actieve centrum waar het substraat kan binden.

substraat = stof(fen) waar enzym aan kan binden 

substraatspecifiek = enzym heeft 1 reactie die het katalyseert 

hoe werken enzymen?

• enzym bindt aan substraat molecuul 
• verlaagt de activerings-energie voor de reactie
• induced-fit model
• met of zonder co-factor (volgende dia)

co-factor/ co-enzym

een niet-eiwitdeel dat nodig is voor binding enzym aan substraat

metaalionen zoals Mg2+ 

of organisch molecuul zoals vitamine (=co-enzym)

remming enzymactiviteit

1. competitieve remming 

Moleculen die sterk lijken op het substraat binden aan het actieve centrum en blokkeren het enzym

(mate van remming afhankelijk van hoeveelheid)

remming enzymactiviteit

2. allosterische remming (niet-competitieve remming)

specifieke receptorplaats naast het actieve centrum = allosterische zijde

koppelt een inhibitor-molecuul dan verandert de vorm van het actieve centrum = blokkade

allosterische activatie

Een activator gebonden aan de allosterische zijde kan juist het enzym activeren (vormverandering waardoor substraat wel weer kan binden).

plaatje B

• eindproduct is inhibitor molecuul (aan allosterische zijde)

• negatieve terugkoppeling

Invloed substraat concentratie op enzymwerking

Wat is de invloed van een verhoging van de enzymconcentratie op de reactiesnelheid? 

18.4 leerdoelen

Ik kan uitleggen hoe een cel eiwitten opruimt en hoe de cel voorkomt dat ongewenste eiwitten ontstaan. 

Opgesplitst in:

Ik kan uitleggen hoe verkeerde eiwitten worden opgeruimd in de cel.

Ik kan uitleggen hoe cellen miRNA gebruiken om eiwitsynthese te beïnvloeden. 

Ik kan uitleggen hoe cellen siRNA gebruiken om zich te beschermen tegen virussen.

Ik kan uitleggen hoe bacterien CRISPR Cas gebruiken om zich te beschermen tegen virussen.

Ik kan uitleggen hoe wij  CRISPR Cas kunnen gebruiken en inzetten in de geneeskunde.

eiwitten opruimen

chaperonne eiwitten herstellen verkeerd gevouwen eiwitten

herstellen mislukt? --> afbreken

- 10 miljoen per minuut

- mislukte eiwitten worden gemerkt met ubiquitine moleculen (oranje)

- in proteasoom  (blauw groen) eiwitcomplex

- proteasen (enzymen)

- werkt dit systeem niet goed bij Alzheimer?

eiwitvorming remmen

RNA-interferentie (artikel op de studiewijzer)

cel vormt kleine stukje RNA die complementair zijn met mRNA van het eiwit dat geblokkeerd moet worden

miRNA (micro RNA)

vormt samen met RISC eiwit het miRISC, koppelt aan het mRNA waardoor dit wordt geblokkeerd. 

de cel zal uiteindelijk dit mRNA afbreken

afweer tegen virussen

RNA-interferentie met siRNA

RNA-virussen injecteren hun RNA de gastheercel in, en zullen het daar omzetten naar dsRNA (dubbelstrengs RNA).

• Gastheercel reageert met vorming dicer (knipt dsRNA in siRNA's - small interfering RNA)
• binding met RISC eiwit - siRISC
• helicase maakt er een enkele streng RNA van
• siRISC koppelt aan aanwezig virus RNA om dit onschadelijk te maken (blokkeren en afbreken)

deze lichaamseigen techniek inzetten in de geneeskunde?

siRNA's vormen in laboratorium die complementair zijn aan mRNA ziekteverwekkend eiwit

ze onderzoeken nu de beste methode om deze siRNA's in te brengen in cellen

RNA-interferentie met siRNA

RNA-virussen injecteren hun RNA de gastheercel in, en zullen het daar omzetten naar dsRNA (dubbelstrengs RNA).

• Gastheercel reageert met vorming dicer (knipt dsRNA in siRNA's - small interfering RNA)
• binding met RISC eiwit - siRISC
• helicase maakt er een enkele streng RNA van
• siRISC koppelt aan aanwezig virus RNA om dit onschadelijk te maken (blokkeren en afbreken)

deze lichaamseigen techniek inzetten in de geneeskunde?

siRNA's vormen in laboratorium die complementair zijn aan mRNA ziekteverwekkend eiwit

ze onderzoeken nu de beste methode om deze siRNA's in te brengen in cellen

RNA-interferentie met siRNA

RNA-virussen injecteren hun RNA de gastheercel in, en zullen het daar omzetten naar dsRNA (dubbelstrengs RNA).

• Gastheercel reageert met vorming dicer (knipt dsRNA in siRNA's - small interfering RNA)
• binding met RISC eiwit - siRISC
• helicase maakt er een enkele streng RNA van
• siRISC koppelt aan aanwezig virus RNA om dit onschadelijk te maken (blokkeren en afbreken)

deze lichaamseigen techniek inzetten in de geneeskunde?

siRNA's vormen in laboratorium die complementair zijn aan mRNA ziekteverwekkend eiwit

ze onderzoeken nu de beste methode om deze siRNA's in te brengen in cellen

RNA-interferentie met siRNA

RNA-virussen injecteren hun RNA de gastheercel in, en zullen het daar omzetten naar dsRNA (dubbelstrengs RNA).

• Gastheercel reageert met vorming dicer (knipt dsRNA in siRNA's - small interfering RNA)
• binding met RISC eiwit - siRISC
• helicase maakt er een enkele streng RNA van
• siRISC koppelt aan aanwezig virus RNA om dit onschadelijk te maken (blokkeren en afbreken)

deze lichaamseigen techniek inzetten in de geneeskunde?

siRNA's vormen in laboratorium die complementair zijn aan mRNA ziekteverwekkend eiwit

ze onderzoeken nu de beste methode om deze siRNA's in te brengen in cellen

RNA-interferentie met siRNA

RNA-virussen injecteren hun RNA de gastheercel in, en zullen het daar omzetten naar dsRNA (dubbelstrengs RNA).

• Gastheercel reageert met vorming dicer (knipt dsRNA in siRNA's - small interfering RNA)
• binding met RISC eiwit - siRISC
• helicase maakt er een enkele streng RNA van
• siRISC koppelt aan aanwezig virus RNA om dit onschadelijk te maken (blokkeren en afbreken)

18.5 leerdoelen

Ik kan uitleggen hoe je een eiwitprofiel van een cel kunt maken.

Opgesplitst in:

Ik kan uitleggen hoe je kunt onderzoeken welke genen in een cel actief zijn (en dus welke eiwitten kunnen maken).

Ik kan uitleggen hoe je met 2D-gelelectroforese eiwitten kunt scheiden.

Ik kan uitleggen hoe je met een massaspectrometer eiwitten kunt scheiden.

Ik kan uitleggen wat het nut is van onderzoeken welke eiwitten in welke cellen worden gemaakt.

Het proteoom = alle eiwitten die in een bepaalde cel op een bepaald moment aanwezig zijn.
Het genoom is in alle cellen gelijk, het proteoom niet.
Welke redenen kunnen er zijn waardoor het proteoom zo kan verschillen?

vaststellen welke genen actief zijn

Het proteoom v/e cel wordt o.a. bepaald door welke genen wel/niet actief zijn.

Dit onderzoek je met DNA-micro-array. 

Stap 1 - je isoleert mRNA uit de cel

Stap 2 - je voegt het enzym reverse transcriptase toe, deze vormt DNA tegen het mRNA aan 

Stap 3 - je voegt RNase toe, die het mRNA verwijdert.

Stap 4 - dit enkelstrengs DNA van matrijsstreng ga je fluoresceren. 

deze lichaamseigen techniek inzetten in de geneeskunde?

siRNA's vormen in laboratorium die complementair zijn aan mRNA ziekteverwekkend eiwit

ze onderzoeken nu de beste methode om deze siRNA's in te brengen in cellen

RNA-interferentie met siRNA

RNA-virussen injecteren hun RNA de gastheercel in, en zullen het daar omzetten naar dsRNA (dubbelstrengs RNA).

• Gastheercel reageert met vorming dicer (knipt dsRNA in siRNA's - small interfering RNA)
• binding met RISC eiwit - siRISC
• helicase maakt er een enkele streng RNA van
• siRISC koppelt aan aanwezig virus RNA om dit onschadelijk te maken (blokkeren en afbreken)

vaststellen welke genen actief zijn

DNA microarray is plaat met putjes.

Ieder putje een heleboel kopieën van 1 gen.

Ieder putje een ander gen (dus op dit plaatje 90 verschillende genen).

Kopie = enkelstrengs DNA van coderende streng.

vaststellen welke genen actief zijn

Je hebt fluorescerend enkelstrengs DNA van matrijsstreng, afkomstig uit een cel waarvan je de genactiviteit wilt weten.

Dit voeg je toe aan alle putjes.

Is er een match met de coderende streng in een putje, dan krijg je dubbelstrengs DNA fragmenten.

Alle losse enkelstrengs fragmenten die niet gekoppeld zijn, spoel je weg.

vaststellen welke genen actief zijn

Putjes die groen oplichten = actief gen uit gezond weefsel

Putjes die rood oplichten = actief gen uit Alzheimer weefsel

Putjes die geel oplichten = gen actief in zowel gezond als Alzheimer weefsel.

Putjes die niet oplichten = gen niet actief (geen match mogelijk tussen de coderende en matrijsstreng in  dat putje)

vaststellen welke eiwitten aanwezig zijn

Eiwitten verschillen van elkaar in vorm, grootte, lading, hydrofobe krachten en aantrekkingskracht tot andere moleculen.

Er zijn een aantal methoden om dezelfde eiwitten te scheiden van andere soorten eiwitten. 

op grond van iso-elektrisch punt

Eiwitten verschillen van elkaar in vorm, grootte, lading, hydrofobe krachten en aantrekkingskracht tot andere moleculen.

Er zijn een aantal methoden om dezelfde eiwitten te scheiden van andere soorten eiwitten. 

4. Afbraak van RNA virussen – (si RNA)

(dubbelstrengs )RNA van virus  -->  geknipt door dicer (nucleaser)

Smal interfering RNA’s

  

RNA-induced silencing complex (eiwitcomplex)

mRNA van virus kan worden gebonden en afgebroken

5. Blokkering van translatie

Mbv. miRNA 

(microRNA)

miRNA voorkomt 

vertaling naar eiwit

6. met gRNA in bacteriën

Transcriptie van CRISP-locus leidt tot gRNA --> er ontstaan enzymen die virus-DNA (faag) vernietigen

weektaak

Deze week: par 3 en 4

Volgende week par 5 + oefenen