Thema 4 DNA B 5 t/m 7

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 6

Thema 4 DNA B 5 t/m 7

herhaling

uitleg genexpressie, genetische variatie, biotechnologie

examenvragen

Herhaling

Je hebt een DNA-molecuul met de volgende DNA-volgorde:

3' TAC TCG TTC 5' (streng 1)

5' ATG AGC AAG 3' (streng 2)

1. Hoe ziet het DNA-molecuul eruit na de DNA-replicatie? 

2. Hoe ziet het mRNA-molecuul eruit als streng 1 wordt afgelezen?

3. Wat is het verschil tussen pre-mRNA en functioneel (rijp) mRNA?

4. Welke aminozuren worden ingebouwd op basis van de code van streng 1?

5. Hoe heet het proces waarbij het mRNA-molecuul wordt afgelezen?

antwoorden

1. Na DNA-replicatie krijg je 2x precies hetzelfde DNA-molecuul:

TAC TCG TTC (streng 1)

ATG AGC AAG (streng 2)

2. Het mRNA-molecuul ziet er zo uit:  5'AUG AGC AAG 3'

3. pre-mRNA bevat nog intronen, bij functioneel mRNA zijn deze er uit geknipt

4. De ingebouwde aminozuren zijn: MET - SER - LYS

5. Het proces waarbij het mRNA-molecuul wordt afgelezen heet: translatie

genregulatie / genexpressie

genregulatie

het aan- en uitzetten van een gen

genexpressie

de informatie van het DNA wordt overgeschreven tot RNA, waarvan de code door translatie kan worden omgezet tot een eiwit

doel van genregulatie

* variatie in intensiteit van genexpressie (tot uiting komen)

enzymen nodig voor basisfunctie cel                    altijd expressie
enzymen voor specifieke functie cel             niet altijd expressie

* voorkomen van verspilling grondstoffen en energie

genexpressie is belangrijk voor specialisatie cellen

(= celdifferentiatie = elke cel zijn eigen vorm en functie)

Genregulatie eukaryoot  stamcellen

stamcellen: cellen die nog niet (volledig) zijn gespecialiseerd.

Zaadcelmoedercellen, eicelmoedercellen, stamcellen en kankercellen kunnen zich onbeperkt blijven delen door het enzym telomerase, wat een telomeer weer langer kan maken.

Typen: 

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

Genregulatie prokaryoot

werking van het lac operon en tryptofaan operon

afbraak van lactose met behulp van enzym

bij E.coli (een bacterie)

Bestudeer afb 49 +

Leg aan elkaar uit hoe het lac-operon werkt en vergelijk met het tryptofaan operon

Benoem de functie van:

de promotor, operator en regulatorgen en repressor

welke functie heeft lactose?

genregulatie in een prokaryoot 

(structuur)-genen staan uit

genregulatie in een prokaryoot 

(structuur)-genen staan aan

structuurgenen bevatten de informatie voor eiwitten

Veel genen hebben een operator waar eventueel een repressoreiwit kan binden.
Wat is de functie van zo’n repressoreiwit?

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

Repressor/Corepressor

Repressors kunnen inactief worden gemaakt:

- Inductor bindt repressor waardoor operator vrijkomt

Of actief worden gemaakt:

- molecuul bindt aan corepressor

- repressor bindt aan operator

Apoptose

= Geprogrammeerde celdood. 

Wanneer een cel ongewenst is, zullen enzymen de cel doden. Elke cel cel bevat deze enzymen, die hun werk doen zodra ze worden geactiveerd. 

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

Het cytoskelet wordt afgebroken en het DNA van de cel wordt in stukjes geknipt.

Genregulatie bij volwassen organismen

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

Genregulatie eukaryoten bij eiwitsynthese

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

Activator / repressor

RNA-polymerase heeft de hulp nodig van transcriptiefactoren om de transcriptie te kunnen beginnen.

-Activators binden aan een specifieke DNA-sequentie genaamd enhancer.

-Repressors binden aan bepaalde sequenties in het DNA en blokkeren daardoor de transcriptie

Histonbinding +

DNA-methylering

Bepaalde stoffen kunnen de histonen ertoe aanzetten om het DNA steviger of juist losser te binden: dat bepaalt de mate waarin het DNA is af te lezen.

Als het DNA op bepaalde plaatsen niet meer is af te lezen omdat er methylgroepen (meestal aan cytosine) zijn gebonden, noem je dat DNA-methylering. De volgorde van nucleotiden verandert niet, dit kan wel worden doorgegeven aan het nageslacht!

Epigenetica

De wetenschap van de epigenetica houdt zich bezig met het bestuderen van omkeerbare veranderingen in de activiteit van genen, die niet het gevolg zijn van veranderingen in de nucleotidevolgorde in het DNA.

Dus o.a. de histonverdichting en DNA-methylering uit de vorige slide. Een voorbeeld hiervan is de hongerwinter: kinderen die geboren zijn uit moeders die de hongerwinter doormaakten, kunnen spaarzamer omgaan met de voedingsstoffen die zij binnenkrijgen. Maar doordat er op dit moment voedsel in overvloed is, hebben zij juist eerder kans op overgewicht en andere gerelateerde ziektes zoals diabetes en hart-en vaatziekten

RNA-interferentie 

(RNAi) voorkomt translatie

Een kort type RNA: micro-RNA (miRNA) remt de expressie van genen door het afbreken of blokkeren van mRNA-moleculen zodat geen translatie kan plaatsvinden.

Welke vorm van genregulatie kan NIET voorkómen dat een gen wordt afgelezen?

1. Transcriptiefactoren
2. Methylering
3. micro-RNA
4. histonverdichting

Hoe heet de wetenschap die zich bezighoudt met het bestuderen van de omkeerbare veranderingen in het DNA?

Begrippen B6 Genetische variatie

- mutatie

- substitutie

- deletie

- insertie

- puntmutatie

- genoommutatie

- non-disjunctie

- trisomie-21

- mutagene straling

- mutagene stoffen

- DNA-repairsysteem

- nuclease

 - suppressorgen

- proto-oncogen

- oncogen

- goedaardige tumor

- kwaadaardige tumor

- metastase

- recombinatie

- crossing-over

- haplotype

Mutaties

Mutaties: veranderingen in basenvolgorde van DNA.

Varianten:

Puntmutatie (genmutatie) -->

chromosoommutatie

genoommutatie

Puntmutatie

Substitutie: vervanging van nucleotiden door andere nucleotiden.

Deletie: nucleotiden zijn uit het DNA verwijderd.

Insertie: nucleotiden zijn aan het DNA toegevoegd.

Welke soort puntmutatie heeft het minste gevolg voor het eiwit dat gemaakt wordt bij expressie?

1. substitutie
2. insertie
3. deletie

Chromosoom mutatie:

Crossing-over tijdens meiose

recombinatievergroot de genetische variatie

Ontstaan van kanker

• Suppressorgenen en proto-oncogen reguleren celdeling van lichaamscellen
• Na mutatie in suppressorgen geen rem meer op celcyclus. Alle dochtercellen krijgen de mutatie mee
• Proto-oncogen: vóór-kankergen. Door mutatie of toename genexpressie kan proto-oncogen veranderen in oncogen (zorgt voor abnormaal snel groeien en delen van de cel
• Tumorsuppressorgenen: wanneer dit gen er niet voor zorgt dat cel overgaat tot apoptose, kan gezwel (tumor) ontstaan
• Tumor: geen verstoring weefsel en  geen cellen uitzaaien dan goedaardig
• Kanker: kwaadaardige tumor. Weefselstructuur kapot door behoefte aan voeding dus bloedtoevoer en cellen laten los voor elders gezwel

Het ontstaan van kanker

B7 Biotechnologie 

-> Klassieke biotechnologie

-> Moderne biotechnologie

Wat is nu mogelijk met behulp van Crispr-Cas9?

1. Stimuleren van de menselijke afweer
2. Op elke gewenste plek in het DNA knippen
3. 'foute' genen in DNA repareren
4. Virussen bestrijden die zich in ons DNA inbouwen

Wat is crispr-cas voor techniek?

1. een vorm van recombinant DNA techniek
2. een voorbeeld van klassieke biotechnologie.
3. een vorm van epigenetica
4. een vorm van RNAi

Polyploïdie

Polyploïdie

Gebruik colchicine -> spoelfiguur wordt afgebroken

Genetische modificatie

Gen van het ene organisme overbrengen naar het andere

-> GGO

Cisgenese: DNA van dezelfde soort

Transgenese: DNA van een andere
                              soort

Ik weet wat restrictie enzymen zijn

Ja!

Soort van?

Nee...

Recombinant DNA techniek

Restrictie enzymen

Waarom wordt er altijd een gen voor antibioticum resistentie in de plasmide ingebouwd?

1. Anders werkt het plasmide niet goed
2. Anders neemt de bacterie het plasmide niet op
3. Dan kan er getest worden of het plasmide is opgenomen
4. Dit maakt de techniek makkelijker om uit te voeren

antisense-DNA

complementair of copy DNA (cDNA)

• Verkregen door mRNA dat codeert voor een eiwit m.b.v. reverse transcriptase om te zetten naar enkelstrengs DNA
• Vervolgens DNA dubbelstrengs maken door tweede streng DNA ertegen te maken m.b.v. DNA polymerase ---> copyDNA

Dit cDNA inbrengen in een plasmide of in een virus

Bevat het cDNA alleen introns, alleen exons, of beide?

1. alleen introns
2. alleen exons
3. zowel introns als exons

knock-outgen

permanent uitschakelen

embryonale stamcellen -> deel van gen vervangen door antibioticum resistentie

cellen met KO construct worden ingebracht in embryo

doorkruisen tot individu dat volledig KO is