Bio: genregulatie, mutatie en epiginetische modificatie, biotechnologie

genregulatie

enkel voorzien aan de nood van het moment

meer differentiatie → meer specifiek genengebruik

tijdelijk gebruik van sommige genen

promotor

controleert de transcriptie van verwante eiwitten, startplaats

operator

bindingsplaats voor regeleiwitten

regulatoren

codeert voor een regeleiwit

onderdrukking

repressor bindt op operator → transcriptie wordt verhinderd

transcriptie

inductor bindt op repressor, die laat los → … kan beginnen

operon

organisatie van 2/meer genen onder controle 1 promotor

kan een groep genen als geheel tot expressie brengen als leefomstandigheden daarom vragen

repressor

regeleiwit dat bindt op de operator die voor de genen ligt → transcriptie verhinderen

inductor

de stof die ervoor zorgt dat: de repressor loskomt van de operator + RNA-polymerase kan starten met transcriptie van de genen

celdifferentiatie

het tot expressie brengen van welbepaalde genen dat leidt tot het ontstaan van sterk gedefinieerde cellen

enzymdeficiënties

een aandoening waarbij het lichaam een specifiek enzym niet of in onvoldoende mate aanmaakt, of waarbij het enzym niet goed werkt. Hierdoor kunnen bepaalde stoffen niet worden afgebroken of omgezet, wat leidt tot gezondheidsproblemen.

bv: Lactasedeficiëntie

mutatie en epigenetische modificatie

kenmerken van organismen die het resultaat zijn van een interactie tussen genetische factoren (nature) en omgevingsfactoren (nurture)

mutatie

verandering in DNA:

erfelijk: germinale mutaties

niet erfelijk: somatische mutaties

indeling o.b.v. oorzaak:

• spontaan

• geïnduceerd

indeling o.b.v. organisatieniveau:

• genmutaties

• chromosoommutatie

• genoommutatie

spontante mutatie

= mutatie van DNA die ergens willekeurig ontstaat, uit het niets

bv: DNA-polymerase, breuken in het DNA

geïnduceerde mutatie

1. chemisch (alcohol, asbest, teer, …)

2. fysisch (UV-straling, ioniserende straling, …)

3. biologisch (virussen, bacteriën, schimmels, …)

genmutatie

1/enkele nucleotiden in een gen zijn gewijzigd

3 types:

1. Deletie

2. Insertie

3. Substitutie

deletie (genmutaties)

1/meer nucleotiden worden verwijderd (mutatie)

insertie (genmutaties)

1/meer nucleotiden worden ingevoegd (mutatie)

substitutie (genmutaties)

een basenpaar wordt vervangen door een ander basenpaar

1 basenpaar vervangen = puntmutatie

vb: Sikkelcelanemie

Sikkelcelanemie

1 aminozuurketen verandert de quaternaire structuur van hemoglobine + moleculen vormen ketens

(vervormde rode bloedcellen + minder goed zuurstoftransport)

voorbeeld van substitutie van genmutaties

chromosoommutaties

structuur van een chromosoom verandert.

Als DNA-breuken optreden in 1/beide strengen → fragmenten verkeerd aan elkaar gezet worden

4 groepen:

1. deletie

2. insertie

3. inversie

4. translocatie

vb: Cri-du-chatsyndroom, philadelphiasyndroom

deletie (chromosoommutaties)

deel chromosoom wordt verwijderd (1/enkele nucleotiden)

voorbeeld = cri-du-chatsyndroom

insertie (chromosoommutaties)

nucleotidesequentie uit één chromosoom wordt toegevoegd aan een ander chromosoom

inversie (chromosoommutaties)

bepaalde sequentie met omgekeerde oriëntatie in chromosoom

translocatie (chromosoommutaties)

sequentie wordt uitgewisseld tussen 2 chromosomen

voorbeeld: philadelphiasyndroom

cri-du-chatsyndroom

syndroom dat de ontwikkeling van het strottenhoofd tegenhoudt. Door de slechte ontwikkeling maken kinderen “katachtige schreeuwgeluiden

philadelphiasyndroom

een chronische vorm van leukemie, vorm van translatie bij chromosoommutaties

= ongecontroleerde deling van beenmergcellen = teveel witte bloedcellen = leukemie

stuk chromosoom 9 < - > chromosoom 22

genoommutaties

verandering in aantal chromosomen.

oorzaak = fout tijdens meiose

non-disjunctie: monosomie, trisomie

non-disjunctie

homologe chromosomen en zusterchromatiden worden niet uit elkaar getrokkken

monosomie

1 chromosoom te weinig

vb: syndroom van Turner

trisomie

1 chromosoom te veel

vb: syndroom van Down, sundroom van kliknefelter

syndroom van turner

uitsluitend bij vrouwen

monosomie in geslachtschromosomen door non-disjunctie tijdens gametogenese

kleine gestalte, brede nek met huidplooi, laag ingeplante oren en lage haarlijn

onderontwikkelde eierstokken → onvruchtbaar

syndroom van Down

trisomie

door non-disjunctie smelt een gameet met extra chromosoom met een normale gameet → 1 extra chromosoom 21

syndroom van Klinefelter

enkel bij mannen

1 extra X-chromosoom = trisomie door non-disjunctie

(47, XXY)

→ opvallend lange armen en benen, kleine teelballen → laag testosterongehalte → verminderde lichaamsbeharing + weinig ontwikkelde spiermassa

alle mannan = onvruchtbaar + soms borstontwikkeling + moeilijkheden lezen, schrijven, spelling, wiskunde

epigenetische modificatie

= verandering t.g.v. omgevingsfactoren, wijzigingen op methylgroepen op de nucleotiden of histonen eiwitten

kan erfelijk of niet-erfelijk zijn

methylering (mutatie)

best onderzochte niet-erfelijke epigenetische modificatie

de methylering die op de ouderlijke DNA-strengen aanwezig is, worden gekopieerd op de nieuwe strengen → doorgegeven via mitose aan de volgende generatie cellen

bv: verschil koningin mier & werkster)

herprogrammering

erfelijke epigenetische modificatie

= het verwijderen en vervolgens opnieuw aanbrengen van methyleringen tijdens de ontwikkeling van een embryo

(vaak op muizen getest)

histonenacetylering

modificatie van de histonen

op histonen zitten histonstaarten (aminozuurketens) die uitsteken uit het nucleosoom

enzymen kunnen daarop verschillende groepen vasthechten → grote variatie in modificaties

afhankelijk van welke groepen waar aangechecht = genexpressie verhoogd/verlaagd

DNA-methylering

methylgroep wordt gebonden op het nucleotide cytosine (net voor guanine) verandert ruimtelijke structuur van chromatine naar een compacte vorm

hetzelfde in de complementaire streng

… zorgt ervoor dat het gen niet overgeschreven wordt

methylgroep plaatsen/wegnemen = enzymen

natuurlijke genoverdracht

• bacteriën onderling

• virussen

• Agrobacterium tumefaciens

agrobacterium tumefaciens

een plasmide (klein stuk bacterie), dat autonome kankergezwellen bij voornamelijk tweezaadlobbige planten veroorzaakt

plasmide

cirkelvormig DNA, een klein stuk van een bacterie

bacteriofaag

virus die bacteriën infecteren

kunstmatige genoverdracht

door de mens gestuurde uitwisseling van erfelijk materiaal (DNA of RNA) tussen organismen

• restrictie-enzymen

• DNA-ligasen

werkwijze: transgene (genen komen van elders) vector (= overbrenger v/h erfelijk materiaal met een recombinant (nieuwe combinatie) plasmide

!zonder dat de bacteriën in contact gekomen zijn!

restrictie-enzymen

knippen de DNA-streng door op een bepaalde plek bij bepaalde nucleotidenvolgordes

DNA ligasen

plak-enzymen
een essentieel enzym dat fungeert als de "lijm" van het erfelijk materiaal

landbouw en voedingsindustrie

toepassing gentechnologie:

• insectresistentie (massale sterfte insecten tegengaan)

• herbicideresistentie (onkruid kan bespuiting overleven)

• hogere voedingswaarden

geneeskunde

toepassing van gentechnologie

• waardevolle eiwitten worden geproduceerd (insuline, vaccin,…)

• gentherapie (DNA in cellen repareert, vervangt of uitschakelt)

biotechnieken

• DNA PCR (prenataal afwijkingen opsporen)

• DNA-gelektroforese (daderidentificaite)

• DNA sequencing (kankeronderzoek)

• DNA-fingerprint

DNA sequencing

bepalen van basensequentie + aflezen

na PCR en gelelektroforese

2 types:

1. klassieke ketenterminatiemethode

2. automatische ketenterminatiemethode

DNA PCR

dna vermeerderen

DNA-gelelektroforese

DNA zichtbaar maken en scheiden volgens lengte