TH2 (H5) - DNA - BS4

Thema 2 (H5) DNA

BS 3 Eiwitsynthese 

Leerdoelen BS 3

Na deze les kun je:

• beschrijven hoe eiwitsynthese plaatsvindt. 

Begrippen BS3

RNA

ribose

uracil

transcriptie

codon

genetische code 

start codon

stop codon

translatie

nucleotide DNA vs nucleotide RNA

1. fosfaat

2. ribose (suiker)

3. stikstofbase A,U,C,G

1. fosfaat

2. desoxyribose (suiker)

3. stikstofbase A,T,C,G

Overzicht

opdracht 16

BSE = boviene spongiforme encefalopathie

• gekkekoeienziekte BSE
  
• mens -> ziekte van Creutzfeldt-Jakob
•  PrP-eiwitten (prionproteïnen) -> aanmaak van zenuwcellen in de hersenen
  
• Prionen zijn verkeerd gevouwen
• kunnen de normaal PrP-eiwitten ook verkeerd doen vouwen
• overdraagbaar tussen diersoorten met vergelijkbare eiwitten

opdracht 16

bouw van eiwitten:

primaire structuur

• aminozuren achter elkaar 
  

secundaire structuur

• spiraal = alpha-helix
  
• platte plaat = Beta-sheet
  

tertiaire structuur

• 3D-structuur

quaternaire structuur

• meerdere eiwitten samen

opdracht 16

bouw van eiwitten:

primaire structuur

• aminozuren achter elkaar 
  

secundaire structuur

• spiraal = alpha-helix
  
• platte plaat = Beta-sheet
  

tertiaire structuur

• 3D-structuur

quaternaire structuur

• meerdere eiwitten samen

a) Wat veranderd er aan de structuur ? 

opdracht 16

bouw van eiwitten:

primaire structuur

• aminozuren achter elkaar 
  

secundaire structuur

• spiraal = alpha-helix
  
• platte plaat = Beta-sheet
  

tertiaire structuur

• 3D-structuur

quaternaire structuur

• meerdere eiwitten samen

a) 2 alpha helixen zijn een B-plaat geworden

opdracht 16

b) Hoe kan rundvlees met BSE veroorzakende prionen bij mensen CJD veroorzaken? 

opdracht 16

b) Hoe kan rundvlees met BSE veroorzakende prionen bij mensen CJD veroorzaken? 

- prionen van koeien lijken op de PrP-eiwitten van mensen

- daardoor zijn de prionen van koeien in staat de PrP-eiwitten van mensen te veranderen in prionen

opdracht 16

c) prionen kunnen niet onschadelijk worden gemaakt door ontsmetten, bestralen, bevriezen, drogen en verhitten...

• hoe kan het dat er toch niet heel veel mensen de ziekte CJ hebben gekregen? 
  

opdracht 16

c) prionen kunnen niet onschadelijk worden gemaakt door ontsmetten, bestralen, bevriezen, drogen en verhitten...

• hoe kan het dat er toch niet heel veel mensen de ziekte CJ hebben gekregen? 
  
• tip: denk aan de locatie van de ziekte: zenuwen/hersenen

opdracht 16

c) prionen kunnen niet onschadelijk worden gemaakt door ontsmetten, bestralen, bevriezen, drogen en verhitten...

• hoe kan het dat er toch niet heel veel mensen de ziekte CJ hebben gekregen? 
  
• tip: denk aan de locatie van de ziekte: zenuwen/hersenen

- zenuwweefsel wordt meestal niet gegeten maar spierweefsel 

opdracht 16

d) FFI (fatale familiaire insomnia) 

• genetische ziekte
  
• ook ontstaan van prionen
  

hoe ontstaat het bij FFI zonder het eten van besmet rundvlees? 

opdracht 16

d) FFI (fatale familiaire insomnia) 

• genetische ziekte
  
• ook ontstaan van prionen
  

hoe ontstaat het bij FFI zonder het eten van besmet rundvlees?

-> door een fout in het DNA worden de PrP-eiwitten abnormaal gevouwen  

nog vragen over de eiwitsynthese? 

Thema 2 (H5) DNA

BS 4 Genexpressie 

Leerdoelen BS4

Na deze les kan je:

• verschillende manieren van genregulatie beschrijven bij prokaryoten
• verschillende manieren van genregulatie beschrijven bij eukaryoten
• beschrijven wat het belang is van eenexpressie voor zelfregulatie en zelforganisatie van een organisme 

Begrippen BS4

genregulatie

genexpressie

regulatorgenen

structuurgenen

repressor

celtypen

stamcellen

celdifferentiatie 

embryonale stamcellen

adulte stamcellen

DNA-methylering

epigenetica

epigenetische factoren 

DNA -BS 1

genoom: 

- ongeveer 0-5% is coderend DNA 

- ongeveer 95% niet-coderend DNA

niet alle coderende genen komen overal tot expressie uiting 

- genregulatie  door regulatorgenen

genexpressie

waarom is er genexpressie nodig? voorbeelden

• gen voor insuline aanmaak in je huid?
• gen voor haargroei aan in je darmen? 
• gen voor verteringsenzymen in je maag? 

genexpressie

waarom is er genexpressie nodig? voorbeelden

• gen voor insuline aanmaak in je huid? - nee
• gen voor haargroei aan in je darmen? - nee
• gen voor verteringsenzymen in je maag? - ja

genexpressie

waarom is er genexpressie nodig? voorbeelden

• gen voor insuline aanmaak in je huid? - nee
• gen voor haargroei aan in je darmen? - nee
• gen voor verteringsenzymen in je maag? - ja

dus genen staan soms aan soms uit, 

dit hangt van de omstandigheden af. 

Waarom genregulatie? 

• regelen gen aan of uit
• kan variëren of gen aan moet of uit door de omstandigheden
• zowel meercellige eukaryoten als prokaryoten 

extra belangrijk tijdens de ontwikkeling na bevruchting (zygote /bevruchte eicel) tot volwassen organisme 

Hoe ? - prokaryoten 

• circulair DNA
• structuurgenen
• ligging
• 
  
• Voorbeeld E.coli (darmbacterie) met lactose (=melksuiker) 

repressie = eiwit dat genexpressie "onderdrukt"

activator = eiwit dat genexpressie activeert 

Hoe ? - prokaryoten 

• circulair DNA
• structuurgenen -> informatie voor de eiwitsynthese
• liggen vaak naast de "samenwerkende" producten
• Voorbeeld E.coli (darmbacterie) met lactose (=melksuiker) 

repressie = eiwit dat genexpressie "onderdrukt"

activator = eiwit dat genexpressie activeert 

regulatie door lactose in E.coli

• geen lactose = 
• repressor op DNA
• dus geen expressie
• dus geen uiting v.h. 

       structuurgen

regulatie door lactose in E.coli

• lactose wel aanwezig:
  
• lactose bindt aan de repressor
  
• daardoor kan repressor niet binden aan het DNA binden
  
• zo geen repressie (onderdrukking) van de structuurgenen
• dus komt het gen tot uiting en wordt het eiwit geproduceerd 

18a) Hoe heet het proces waarbij een stof ontstaat die zijn eigen aanmaak afremt?

1. positieve terugkoppeling
2. negatieve terugkoppeling
3. annulering
4. deletering

18b) Eiwitsynthese wordt in E.coli onderdrukt door het toevoegen van aminozuren. Wat is het voordeel hiervan?

1. zo hoeft de E.coli geen energie te steken in de aanmaak van de aminozuren
2. zo krijgt de E.coli grip op dat er niet te veel aminozuren zijn
3. anders dreigt er een tekort
4. anders worden de eiwitten te lang

18c) Wordt de repressor actief of inactief door het binden aan de lactose? waarom?

1. actief: want de repressor gaat vastzitten aan het DNA waardoor het RNA gevormd kan worden.
2. inactief: want de repressor gaat vastzitten aan het DNA waardoor het RNA gevormd kan worden.
3. actief: want de repressor laat het DNA los waardoor het RNA gevormd kan worden.
4. inactief: want de repressor laat het DNA los waardoor het RNA gevormd kan worden.

18d) E.coli (darmbacterie) kan alle eiwitten voor de synthese van aminozuren zelf produceren. Als er voldoende aanwezig is van een bepaald aminozuur stopt de E.coli met de productie ervan. E.coli heeft 5 structuurgenen om het aminozuur tryptofaan aan te maken. Staan de structuur genen aan of uit als er genoeg tryptofaan aanwezig is?

1. de structuurgenen staan aan
2. de helft staat aan
3. de structuurgenen staan uit
4. structuurgenen worden aangezet

18e) Wanneer worden de structuurgenen actief bij de E.coli voor de productie van de eiwitten voor de aminozuur synthese ?
De structuurgenen worden actief...

1. ...als er geen tryptofaan in het voedsel van de gastheer zit
2. ... bij de juiste temperatuur van de gastheer
3. ...als er veel tryptofaan in het voedsel van de gastheer zit
4. ... als de gastheer voldoende water heeft gedronken

genregulatie bij eukaryoten

waarom? 

• verschillende celtypen hebben verschillende eigenschappen
• nodig om van van zygoot (bevruchte eicel) naar meercellig organisme te gaan

eukaryoten: celtypen

hoe ontstaan verschillende celtypen? 

• zygoot /bevruchte eicel 
• embryonale stamcel
• differentiatie = specialisatie
• adulte stamcellen 
• cel van een specifiek celtype 

eukaryoten: celtypen

hoe ontstaan verschillende celtypen? 

• verschillen ontstaan door DNA regulatorgenen die aan of uit worden gezet
  
• 
  

eukaryoten: celtypen

eukaryoten: celtypen tijdens ontwikkeling 

eukaryoten: celtypen tijdens ontwikkeling 

genregulatie bij volwassen eukaryoten

genexpressie is afhankelijk van: 

• celfunctie 
• omstandigheden
• 3-5% komt tot expressie

genregulatie bij volwassen eukaryoten

hoe:

• binding van repressors
• binding van activators

doel:

• DNA oprollen of ontvouwen = toegankelijkheid DNA aanpassen voor DNA-polymerase

genregulatie bij volwassen eukaryoten

hoe:

• binding van repressors
• binding van activators

doel:

• DNA oprollen of ontvouwen = toegankelijkheid DNA aanpassen voor DNA-polymerase

genregulatie bij volwassen eukaryoten

DNA methylering

• -CH3 groep
• (vaak) cytosine
• DNA minder goed afleesbaar voor transcriptie
• wordt meegekopiëerd bij replicatie

genregulatie bij volwassen eukaryoten

DNA methylering

• deel van de wetenschap: epigenetica
• epigenetische factoren 
• vb.: drugs, roken, alcohol, stress, voeding -> hongerwinter WOII invloed op generatie erna
• zowel voordeel als nadeel! 

Wat is een voordeel? 

Wat is een nadeel? 

genregulatie bij volwassen eukaryoten

DNA methylering

Voordeel:

• eigenschap met betere overlevingskans 

Nadeel:

• als omstandigheden veranderen duurt het langer voor de soort is aangepast 

Wat is een voordeel? 

Wat is een nadeel? 

opdracht 24

Eeneiige tweelingen zijn genetisch identiek. In het begin van hun leven verschillen ze ook epigenetisch nauwelijks. In de afbeelding zie je het percentage DNA-methylering bij tweelingen van 3 jaar en tweelingen van 50 jaar oud.

a)Vergelijk de percentages.

Welke conclusie kan je trekken ?

a)Vergelijk de percentages.
Welke conclusie kan je trekken ?

1. Het percentage methyleringen neemt af naarmate eeneiige tweelingen ouder worden.
2. Het percentage methyleringen neemt toe naarmate eeneiige tweelingen ouder worden.
3. Het percentage methyleringen blijft gelijk ondanks dat de eeneiige tweelingen ouder worden.

Als de leden van een eeneiige tweeling apart zijn opgegroeid, is het epigenetische verschil nog groter.
b) Hoe komt dat?

1. Het verschil is groter door het verschil in levensstijl/ leefomstandigheden. Er is een groter verschil in epigenetische factoren.
2. Het verschil is kleiner door het verschil in levensstijl/ leefomstandigheden. Er is een kleiner verschil in epigenetische factoren.
3. Het verschil is groter door het verschil in inlevingsvermogen. Er is een groter verschil in epigenetische factoren.
4. Het geen verschil in levensstijl/ leefomstandigheden. Dus de epigenetische factoren zijn gelijk.

c) Verklaar waarom één persoon van een eeneiige tweeling soms een bepaalde aandoening heeft en de andere niet. Maak gebruik van de informatie in de afbeelding.

1. Dit kan niet.
2. Dit komt door een verschil in de nucleotiden volgorde.
3. de aandoening is dan epigenetisch en niet erfelijk (in het DNA ).

aan de slag:

opdrachten 17 t/m 21

lees de rest van BS 5