6A1 Stofwisseling

6A1 Stofwisseling
Regulatie van de genexpressie.
Mutaties.
Genetische modificaties.
Genexpressie
• De mens heeft ongeveer 30.000 genen die alle
in bijna elke lichaamscel aanwezig zijn.
• Slechts een klein aantal genen is nodig in een
bepaalde cel.
• Genexpressie: het tot uiting komen van een gen
• Alle andere genen zijn geblokkeerd
Enzyminductie.
Induceren = op gang
brengen.
• Lactose toevoegen
= de inductor
• Veroorzaakt toename
van bacterie-eiwitten
= het enzym
B-galactosidase.
Soorten genen.
• Structuurgen:
info voor eiwitsynthese
vorming mRNA + tRNA +
rRNA.
• Promotor:
afb 67
plaats waar het RNApolymerase kan binden.
• Operator:
plaats waar de
repressor zich kan binden.
• Regulatorgen:
produceren repressoren.
Blokkering van genen.
• Genen zijn afgedekt
door eiwitten:
• Repressormolecuul is
gebonden aan operator
• RNA-polymerase kan
dan niet binden aan
promotor
• Transcriptie wordt
daardoor verhinderd
• Het gen kan dus niet
afgelezen worden.
De repressor blokkeert de operator.
De repressor is geblokeerd  geen eiwitsynthese
Lactose blokkeert de repressor dus opheffing
repressie door inductor
= lacose in dit geval
De operator is vrij  mRNA synthese  eiwitsynthese
Blokkeren van de repressor.
• Inductor:
het substraat blokkeert
de repressor.
• Co-repressor:
eiwitten
zorgt ervoor dat een
repressor juist kan binden.
• Een repressor kan dus actief of inactief zijn.
Mastergenen.
• Sturen vele genen
tegelijk aan.
• Genen inschakelen of
juist uitschakelen.
• Bij embryonale
ontwikkeling.
• Bijv. Specialiseren tot
spiercellen? Actine en
myosine: andere
specifieke eiwitten NIET
DNA bevat ‘overbodige’ stukken
• De functie van
deze ‘introns’ is
onduidelijk.
• Ze worden eruit
geknipt.
De introns worden uit het mRNA
geknipt.
RNA-interferentie.
RNA speelt een rol bij regulatie van de genexpressie.
En ‘dicer’ knipt korte stukjes = micro RNA (miRNA).
miRNA bindt aan een eiwit  miRNA-eiwitcomplex.
Dit eiwitcomplex blokkeert de translatie
en breekt doel-m_RNA af
Huiswerk opdracht 8 en 9.
• Overerven van bloedgroepen
• IA = bloedeiwit A
IB = bloedeiwit B
i = géén bloedeiwit
• Noteer het genotype van iemand met
bloedgroep A, AB en ‘O’ = nul.
• Kan een vader met bloedgroep AB een kind
krijgen met bloedgroep nul? Leg uit.
Geslachtschromosomen.
• Vrouwen hebben 2 X-chromosomen  XX.
• Mannen hebben ook een Y-chromosoom  XY
• Leg uit waarom er ongeveer evenveel jongens
als meisjes geboren worden.
• Op geslachtchromosomen liggen ook genen:
• Kleuren zien: XK
Kleurenblind: Xk
Op het Y-chromosoom ligt niets: Y• Kunnen kleurenziende ouders een
kleurenblinde zoon of dochter krijgen?
Mutaties.
• Plotselinge
verandering van het
DNA.
• Mutaties zijn erfelijk.
• Broomuracil is een
mutagene stof.
• Punt-mutatie.
Mutaties.
• Vooral effectief in geslachtscellen.
• Er ontstaat een ander M-RNA.
• Één ander aminozuur hoeft geen effect te
hebben.
• Wel als het bv in het actieve centrum van
een enzym zit.
• Het gen in het homologe chromosoom kan
de werking van een defect gen overnemen.
• De meeste mutaties zijn recessief.
Mutagene straling.
• UV-straling verbreekt
verbindingen.
• 2 T-nucleotiden gaan
een binding aan.
• Repair-enzymen
kunnen deze schade
herstellen
• Radioactieve straling
is mutageen.
Chromosoom-mutatie.
• Een of meer genen
worden losgeknipt
en in een ander
chromosoom
geplakt.
• Transposons =
verplaatst DNA.
Genoom mutatie
• Een chemisch stof
voorkomt de
verdeling van de
chromosomen
tijdens de mitose.
• Normale cel = 2N.
• Deze cel heeft 4N.
• Bv graan en tomaat.
Non-disjunctie
• Bij de kerndeling
komt een
chromosoom teveel
in een dochtercel.
• Bv syndroom van
Down.
Biotechnologie.
• Veredeling : door kruisingen en selectie van
planten gunstige eigenschappen combineren.
• Weefselkweken: gebruikt voor het produceren
van medicijnen, insecticiden.
• Fokken en kloneren van dieren: sneller
gunstige eigenschappen combineren.
• Pseudogenen: veranderde of verdubbelde
niet-functionele genen, kunnen door kleine
veranderingen in nieuwe genen veranderen.
JUNK-DNA
• Chromosomen bevatten grote delen DNA
die waarschijnlijk geen functie hebben (boek)
• Echter: Volkskrant 07-09-2012
• Minstens 80 % DNA tussen de genen verricht cruciaal
werk: Internationaal Onderzoekscentrum Encode
• 4 miljoen schakelaartjes die genen aflezen en
controleren waaronder 70.000 promotors
• 400.000 “versterkers” die activiteit verafgelegen
controleren
• Onderzoekers: welk schakelaartje is bij welke ziekte
defect?
Restrictie-enzymen.
Of ook wel restrictie-endonucleasen genoemd)
• Enzym dat DNA door
midden knipt (afkomstig
van bacteriën)
• Alleen bij één specifieke
basenvolgorde (= de
restrictie = beperking)
• Bv A-A-G-C-T-T
T-T- C-G-A-A
• Het uiteinde is
enkelstrengs DNA.
Enkelstrengs uiteinden
Sticky ends
Restrictie-enym
• DNA is universeel.
• Het restrictie-enzym
werkt ook op virus-DNA
• Ook hier krijg je ‘sticky
ends’.
• Je kunt kikker-DNA en
bacterie-DNA aan elkaar
plakken.
DNA-ligase = plakenzym
Vreemd DNA in een bactie bouwen.
De bacterie gaat dan bijvoorbeeld insuline maken.
PLASMIDE
blauw resistentie tegen ampiciline
beige resistentie tegen tetracycline
Selectie + Recombineren
van losse fragmenten DNA.
Je krijgt
3 mogelijkheden: dus
3 typen
recombinant-DNA:
• Alleen vreemd DNA.
• Alleen plasmides
aan elkaar.
• Vreemd DNA en
plasmide aan elkaar.
Selecteren van de goede
combinatie
• Een bacterie zonder
plasmide of alleen
vreemd DNA, sterft na
toevoegen ampicilline
• Alleen bacteriën
zonder vreemd DNA
sterven niet in
tetracycline.
Genetische modificaties
• Bacteriën maken
insuline.
• Gemodificeerde
zalmen groeien
sneller en beter
bestand tegen kou.
• Andere toepassing
restrictieenzymen:
DNA-profiel.
DNA-profiel.
Fragmenten scheiden door electroforese
Kleine fragmenten bewegen sneller dan grote
Ontstaan bandenpatroon dat uniek is
RNA-virussen (retrovirussen)
• RNA-virussen injecteren hun
RNA in de gastheercel.
• RNA-virus bevat reverse
transciptase
• Het enzym reverse
transcriptase maakt van
enkelstrengs RNA 
dubbelstrengs DNA
• Fragment DNA wordt
ingebouwd in DNA
gastheercel
• Nieuwe retrovirussen
ontstaan
Reverse transcriptase en
genetische manipulatie.
• Een m-RNA voor bv insuline wordt
geïsoleerd (in vitro controle).
• Reverse-transcriptase maakt hier DNA
van.
• Dit DNA wordt ingebouwd in een bacterie.
• De bacterie produceert insuline.
Anti-sense DNA
Een kopie van gen met ziekteverwekkend enzym
Kopie gemaakt van origineel
Stikstofbasen kopie echter in omgekeerde volgorde
Transcriptie vindt plaats bij beide genen
Er ontstaat dubbelstrengs-mRNA
Er kan daarna géén translatie plaatsvinden
en dus uitgeschakeld
TOEPASSING ANTI-SENSE DNA
• Bloementeelt kleurstoffen uitschakelen
• Bij mensen: onderzoek met deze techniek
ter bestrijding van
• Kanker
• Auto-immuunziekten zoals MS
• Ziekten veroozaakt door virussen (aids)
• Ziekte van Alzheimer
Modificatie van de RNA-interferentie.
siNA’s = short interferring RNA  gene silencing bv bij poliovirussen
en krachtige remming aidsvirus