DNA, eiwitsynthese en eiwitten

Doelgroepen

Deze samenvatting bevat onderdelen uit de  subdomeinen B1.1 ‘DNA’, B1.2  'Eiwitsynthese', C1.1 ‘Genexpressie’, D1.1: Genregulatie en interactie met (a)biotische factoren, F1.1: ‘DNA’ en F1.2 ‘Mutatie’

Het belangrijkste bestanddeel van chromosomen is DNAeen nucleïnezuur.
- Bestaat uit twee om elkaar gedraaide ketens van nucleotiden: de dubbele helix

  • Beide ketens hebben een 3’-eind en een 5’-eind en liggen omgekeerd ten opzichte van elkaar

- Een nucleotide is weer opgebouwd uit:

  • Het suikermolecuul desoxyribose
  • Een fosfaatgroep
  • Een stikstofbase: adenine (A), thymine (T), cytosine (C) of guanine (G).

- Basenparing: de stikstofbasen van twee ketens binden met waterstofbruggen altijd in dezelfde combinaties:

  • Adenine en thymine
  • Guanine en cytosine

DNA-replicatie: verdubbeling van het DNA in de S-fase van de celcyclus

  • Het dubbelstrengs DNA-molecuul despiraliseert
  • De basenparen worden verbroken, er ontstaan twee enkele strengen DNA
  • DNA-polymerase maakt twee nieuwe nucleotidenketens aan de enkele strengen volgens de regels van basenparing
  • Nucleotiden worden gekoppeld aan de 3’- kant van de nieuwe streng. Replicatie verloopt dus van 3’ naar 5’ aan de bestaande streng. De replicatie heeft steeds deze vaste afleesrichting.
  • Als beide strengen volledig zijn aangevuld, zijn er twee identieke chromatiden ontstaan.

 

 

Behalve het kernDNA is er ook nog DNA in de mitochondriën: mtDNA. Dit DNA heeft een zelfstandige replicatie. Het DNA vormt de genetische code voor het maken van eiwitten.

  • Een afgebakend stukje van de nucleotidenketen is een gen.
  • Drie opeenvolgende basen in een gen vormen een triplet
  • Een triplet (codon) codeert voor één aminozuur
  • Genen bestaan uit afwisselend exons en introns
  • Exon: bevat informatie voor het maken van eiwitten
  • Intron: bevat geen coderend DNA informatie voor het maken van eiwitten. 
    Bij eukaryoten, zoals de mens, komen in introns herhalingen van korte nucleotidereeksen voor. Zo’n reeks wordt repetitief DNA genoemd. Het aantal herhalingen op een bepaalde plaats in het genoom kan variëren en is net als een gen erfelijk. Per plaats erf je dus een reeks herhalingen van je vader en een andere reeks van je moeder. In het menselijk genoom zijn duizenden van deze plaatsen aangetroffen. Door deze variabiliteit kan repetitief DNA een hoofdrol vervullen in forensisch onderzoek en onderzoek naar verwantschap.

RNA is net als DNA opgebouwd uit nucleotiden, maar op enkele punten anders:

  • Het suikermolecuul is ribose
  • Bevat de base uracil (U) in plaats van thymine (T).
  • Komt voor als enkele streng nucleotiden

- Wordt gemaakt door RNA-polymerase door middel van basenparing langs een stuk DNA
- Er zijn vier verschillende typen RNA:

Eiwitsynthese: het proces waarbij eiwitten gemaakt worden op basis van de informatie in het DNA
- Bestaat uit meerdere processen:
- Bij transcriptie in de kern wordt een actief gen gekopieerd naar pre-mRNA

  • RNA-polymerase verbreekt de basenparing tussen twee DNA-strengen en koppelt RNA-nucleotiden volgens regels basenparing aan één DNA-streng, , de template of matrijsstreng (de andere streng heet de coderende streng). Pre-mRNA komt los en DNA-strengen binden weer aan elkaar.
  • Door splicing worden de introns verwijderd en ontstaat mRNA dat naar het cytoplasma gaat. Het is ook mogelijk om vanuit dit mRNA weer DNA te maken, zonder de introns: cDNA (copy-DNA of complement-DNA).

- Bij translatie in het cytoplasma koppelen ribosomen aminozuren tot een polypeptide op basis van de triplettenvolgorde van het mRNA

  • tRNA bindt met anticodon aan mRNA en bevat bijbehorend aminozuur. Het eerste codon (startcodon) is AUG en hierbij hoort het aminozuur methionine.
  • Aminozuur wordt met een peptidebinding aan bestaande aminozuurketen gekoppeld tot het ribosoom een stopcodon tegenkomt.

- De polypeptide vouwt zich tot een werkend eiwit (proteïne) door waterstofbruggen en zwavelbruggen.
- Het eiwit wordt langs het endoplasmatisch reticulum naar het Golgi-apparaat getransporteerd

  • Hier wordt het bewerkt, eventueel tijdelijk opgeslagen en afgescheiden in blaasjes

- De activiteit van een eiwit bepaalt een erfelijk kenmerk

Een mutatie in het DNA kan de genetische code veranderen en daarmee de functie van het eiwit dat gemaakt wordt. Dit kan het functioneren van het individu veranderen (bijvoorbeeld door ziekte)
- Mutaties hebben verschillende oorzaken:

  • Spontaan, door fout bij DNA-replicatie
  • Straling, radioactief of röntgen,
  • Mutagene stoffen, bijvoorbeeld teer of asbest

- Genmutatie: een verandering in de nucleotidenvolgorde van een gen

  • Het juiste eiwit of enzym wordt niet of in gewijzigde vorm aangemaakt
  • Bijvoorbeeld: verwijdering van een triplet zorgt dat er één aminozuur verdwijnt uit de polypeptideketen
  • Puntmutatie: één nucleotide in het DNA is gewijzigd
  • Substitutie: één nucleotide is vervangen
  • Deletie: één nucleotide is verwijderd
  • Suppletie: één nucleotide is toegevoegd.

- Chromosoommutatie: veranderingen in grote delen van het chromosoom

  • Deletie: een (deel van een) chromosoom is verwijderd
  • Suppletie: een (deel van een) chromosoom is te verdubbeld
  • Translocatie: een (deel van een) chromosoom zit vast aan een ander chromosoom

Genoommutatie: een verandering in het totaal aantal chromosomen

  • Trisomie: één chromosoom is in drievoud aanwezig
  • Monosomie: één chromosoom is in enkelvoud aanwezig.
  • Polyploïdie: er is een veelvoud ontstaan van het normale aantal chromosomen
  • Bijvoorbeeld 4n of 8n chromosomen in plaats van 2n.

Een mutant is een individu waarbij een mutatie tot uiting komt in het fenotype.
- Mutatie kan alleen tot uiting komen als:

  • Hij voorkomt in de zygote óf in één of beide geslachtscellen die samensmelten tot de zygote en:
  • De mutatie is dominant óf komt tweemaal voor in recessieve vorm.

DNA heeft een repair systeem om bepaalde mutaties ongedaan te maken. Daarbij worden foutief ingebouwde nucleotiden opgemerkt, weggeknipt en vervangen door de juiste nucleotiden.

Een transgeen organisme is een organisme dat een vreemd gen (een transgen), afkomstig van een ander soort organisme in zijn DNA draagt. Transgenese kan spontaan plaatsvinden door een natuurlijk proces, maar in de meeste gevallen, zeker bij hogere organismen, is er sprake van gericht menselijk handelen in de vorm van genetische modificatie. In dit laatste geval worden de termen transgeen organisme en genetisch gemodificeerd organisme (ggo) nogal eens door elkaar gebruikt. Het tegenovergestelde van transgeen is cisgeen, waarbij soorteigen genen, bijvoorbeeld van het ene naar het andere ras, worden overgebracht, vaak op natuurlijke wijze.

Eiwitsynthese kan alleen plaatsvinden als bijbehorende structurele genen (genen die zorgen voor functionele eiwitten in de cel) zijn ingeschakeld. Dat gebeurt door een combinatie van DNA en eiwitten, de histonen, samen het nucleosoom. De plaats waar de histonen binden aan het DNA kan veranderen en daarmee de activiteit van de genen.

- In-of uitschakeling wordt geregeld door de operator (bij prokaryoten) en de promotor van een gen. 

- Een gen gaat ‘aan’  (komt tot genexpressie) als een activator (histoneiwit) aan de promotor bindt. Zo’n activator is een stimulerende transcriptiefactor. Een repressor zorgt er juist voor dat een gen niet actief wordt. Activator en repressor worden gemaakt door regulatorgenen

 

  • Hierdoor kan RNA-polymerase binden en start transcriptie
  • Een gen gaat ‘uit’ als repressors aan de operator binden
  • Deze blokkeren de voortgang van RNA-polymerase over het DNA en kan transcriptie niet plaatsvinden
  • Een inducer kan aan de repressor binden, deze komt dan los en transcriptie kan verder gaan. Het gen staat dan weer ‘aan’.
  • Soms werkt een gen niet doordat het veranderd is of niet geactiveerd kan worden. Dat kan zorgen voor erfelijke ziekte. Om de werking van een veranderd gen te onderzoeken, schakelen onderzoekers zo’n gen uit door een paar nucleotiden te verwijderen. Men spreekt dan van een knock-out-gen.

Een gen kan ook worden uitgezet door fragmenten dubbelstrengs RNA. Deze schakelen het m-RNA dat is gevormd uit: RNA-i (interferentie).

Ook is het mogelijk dat een gen (tijdelijk) verandert in haar activiteit door invloeden vanuit het milieu. Dit kan zelfs worden doorgegeven aan het nageslacht, terwijl het gen zelf in de nucleotidensamenstelling niet is veranderd: epigenetische invloed. Aan bepaalde cytosinenucleotiden wordt een methylgroep gebonden: methylering. Een dusdanig gemethyleerd gen wordt niet actief, vormt dus geen mRNA.

Proto-oncogenen zijn normaal voorkomende genen die een regulerende rol vervullen bij celgroei, celdifferentiatie en apoptose (geprogrammeerde celdood). Door mutatie kan een proto-oncogen in een oncogen veranderen: een gen dat kanker kan veroorzaken.

Een tumorsuppressorgen is een gen dat onbeperkte deling van de cel voorkomt en daarmee het ontstaan van een tumor verhindert. Het eiwit dat door dit gen gecodeerd wordt, heeft namelijk een negatieve invloed op de celdeling.

Eiwitten hebben elk een specifieke molecuulstructuur, bepaald door de aminozuurvolgorde, de temperatuur en de pH van de oplossing.
- Primaire structuur: de polypeptideketen opgebouwd uit aminozuren die is bepaald door de genetische code.
- Secundaire structuur: windingen en vouwen in de polypeptideketen door waterstofbruggen tussen de peptidebindingen.
- Tertiaire structuur: vouwing van het eiwit door waterstofbruggen, zwavelbruggen en ionbindingen tussen restgroepen van aminozuren
- Quaternaire structuur: samenvoeging van meerdere polypeptideketens, bijvoorbeeld bij hemoglobine.

De structuur bepaalt de functie van het eiwit. Functies van eiwitten zijn:
- Structuureiwit: geeft stevigheid aan organen en weefsels
- Transporteiwit: transporteert stoffen in het bloed door het lichaam of zorgt dat grote moleculen de celmembraan kunnen passeren
- Receptoreiwit: vangt op het celmembraan signalen van hormonen en neurotransmitters op
- Plasma-eiwit: zitten in het bloed. Bijvoorbeeld stollingsfactoren voor bloedstolling, antistoffen en albumine voor transport van stoffen.
- Antistoffen: binden aan antigenen en spelen daarmee een rol in het uitschakelen van ziektekiemen.
- Enzym: biokatalysator. Versnelt een chemische reactie zonder zelf te worden opgebruikt.

  • Bestaan uit een eiwit en een co-enzym: een vitamine of metaalion
  • Zijn substraatspecifiek
  • Door tertiaire structuur passen ze maar op één substraat.
  • Zijn vaak genoemd naar het substraat waarop ze werken + de uitgang ‘ase’. Bijvoorbeeld: lipiden → lipase.
  • Zijn reactiespecifiek
  • Kunnen maar één bepaalde reactie versnellen
  • Versnellen reacties vaak wel in beide richtingen
  • De activiteit is afhankelijk van:
  • pH: deze beïnvloedt ionbindingen en daardoor de ruimtelijke structuur
  • Temperatuur: eiwitten denatureren bij hoge temperatuur
  • Enzymconcentratie: hoe meer enzymen een verbinding kunnen aangaan met een substraat, des te sneller de reactie verloopt.
  • Aanwezigheid van inhibitors, bijvoorbeeld medicijnen of gifstoffen
  • Bezetten de bindingsplaats van het substraat
  • Laten het enzym van vorm veranderen,  waardoor het substraat niet meer past.
  • Aanwezigheid van activatoren
  • Laat het enzym van vorm veranderen, waardoor het substraat beter kan binden.

- In verschillende delen van de cel komen specifieke enzymen voor die daar de stofwisselingsprocessen mogelijk maken

  • In de kern voor (re)productie en reparatie van DNA en mRNA
  • In de ribosomen in het cytoplasma en aan het endoplasmatisch reticulum voor de koppeling van aminozuren
  • In het endoplasmatisch reticulum en het golgi-systeem voor de bewerking van eiwitten
  • In de mitochondriën voor de citroenzuurcyclus en de ademhalingsketen
  • In de lysosomen voor vertering van stoffen

- Veel enzymen worden in onwerkzame vorm gemaakt

  • Worden pas actief als er een andere component bij komt
  • Voorkomt dat ze bij afgifte het eigen klierweefsel aantasten
  • Voorbeelden:
  • Stollingsenzymen in het bloed
  • Pepsinogeen in de maagwand
  • Trypsinogeen in de alvleesklier

Oefenvragen

Vraag 1. Receptoreiwit 2014-2

Een GABAA-receptoreiwit voor de neurotransmitter GABA bestaat uit vijf subeenheden. Er zijn bindingsplaatsen voor GABA en er is een aparte bindingsplaats voor benzodiazepinen. In de afbeelding is het receptoreiwit schematisch weergegeven


 


 


Wordt in de afbeelding de secundaire, tertiaire of quaternaire structuur van het GABA-receptoreiwit schematisch weergegeven? 

 de secundaire structuur

de tertiaire structuur 

de quaternaire structuur

Vraag 2. Pallister-Kiliansyndroom 2014-2

Het Pallister-Killiansyndroom (PKS) wordt veroorzaakt door een zeer zeldzame chromosoomafwijking. PKS gaat gepaard met typische lichamelijke afwijkingen waarvan de ernst kan variëren. Opvallend zijn de gezichtskenmerken, korte ledematen en afwijkende pigmentatie. Vaak is er een opening in het middenrif. Kinderen met PKS ontwikkelen zich traag en zitten vaak in een rolstoel. Er zijn weinig volwassenen met dit syndroom.

Verondersteld wordt dat de basis voor PKS wordt gelegd bij de vorming van geslachtscellen. Als een chromosomenpaar of de chromatiden van een chromosoom tijdens meiose niet uit elkaar gaan (nondisjunctie), kan dat leiden tot de vorming van een geslachtscel waarin een chromosoom te veel of te weinig aanwezig is. Nondisjunctie kan plaatsvinden tijdens meiose I en tijdens meiose II. 

Is de kans op een extra chromosoom in een geslachtscel groter bij nondisjunctie in meiose I, bij nondisjunctie in meiose II, of is de kans even groot? 

De kans is groter bij nondisjunctie in meiose I

De kans is groter bij nondisjunctie in meiose II

De kans is even groot.

Vraag 3. Katten uit 2015-2

Doordat bij albino katten het enzym tyrosinase onwerkzaam is, wordt bij hen helemaal geen melanine (een bruin pigment) geproduceerd en blijft de vacht wit.

De onwerkzaamheid van het tyrosinase is het gevolg van een cytosine-deletie op positie 975 in exon 2 van het TYR-gen. Hieronder is een deel van de tripletten van exon 2 van de coderende streng van het wildtype TYR-allel weergegeven. Met een pijl is positie 975 aangegeven. 



Over de gevolgen van de deletie op positie 975 in dit deel van het TYR-allel worden twee beweringen gedaan: 


1.  Door de leesraamverschuiving verandert het eerste aminozuur in de polypeptideketen die op basis van dit DNA-fragment gevormd wordt. 


2.  Er ontstaat een nieuw stopcodon in dit DNA-fragment, waardoor de gevormde polypeptideketen korter zal zijn. 


Welke van deze beweringen is of zijn juist? 

geen van beide

alleen 1 

alleen 2

beide zijn juist

Vraag 4. Katalase-gen ontrafeld - uit 2009-II

Van veel genen is inmiddels de nucleotidenvolgorde vastgesteld. De gegevens worden volgens een bepaald protocol in grote databases opgeslagen. In de afbeelding op pagina 4 is een gedeelte van zo’n protocol met informatie van het katalase-gen van de sojaboon Glycine max weergegeven. Katalase is een enzym dat in de cellen van alle dieren wordt aangetroffen. Het katalyseert de omzetting van het giftige waterstofperoxide in water en zuurstof.


Naast het gedeelte van het gen dat codeert voor de aminozuurvolgorde van de katalase (de exons, onderbroken door introns), bevat het gen nucleotiden- volgordes die betrokken zijn bij de regulatie van de transcriptie van dit gen en delen die fungeren als promotor en terminator. Volgens afspraak wordt in het genprotocol de nucleotidenvolgorde van de coderende streng (het complement van de template of matrijsstreng) weergegeven, in de richting van 5’ naar 3’.



klik op de afbeelding om een grotere versie te openen in een nieuw tabblad. 


Wat is in de coderende DNA-streng van het katalase-gen de basenvolgorde van het startcodon en die van het stopcodon?


startcodon             stopcodon

ATG                     TAA

ATG                     ATT

TAC                     TAA

TAC                     ATT

AUG                    UAA

Vraag 5. Katalase-gen ontrafeld - uit 2009-II

Wat is het laatste aminozuur (aan de COOH-zijde) in de primaire structuur van het door de sojaboon geproduceerde enzym katalase?

alanine

arginine

isoleucine

serine

Vraag 6. Katalase-gen ontrafeld - uit 2009-II

In het katalase-gen bevinden zich zeven exons. Toch wordt op basis van de code in dit gen maar één eiwit gevormd.


Waardoor wordt er op basis van de codering in dit gen maar één eiwit gevormd?

Op basis van zeven pre-mRNA’s ontstaan zeven polypeptidenketens die door splicing tot één eiwit aaneen gekoppeld worden.

Op basis van zeven pre-mRNA’s ontstaan zeven polypeptidenketens die in een quaternaire structuur tot één eiwit aaneen gekoppeld worden.

Door splicing wordt uit zeven pre-mRNA moleculen één mRNA molecuul gevormd dat vertaald wordt in één eiwit.

Uit één pre-mRNA molecuul wordt door splicing één mRNA molecuul gevormd en dat wordt vertaald in één eiwit.

Vraag 7. Hongerwinter - uit 2013-I

Gedurende de laatste winter van de Tweede Wereldoorlog stierven veel Nederlanders door barre omstandigheden: koude en voedselgebrek. Tijdens deze ‘hongerwinter’ werden ook kinderen verwekt. Deze zogenoemde hongerwinterkinderen hebben door de ontberingen van hun moeder epigenetische veranderingen in hun DNA gekregen waarvan de gevolgen nu nog, op hoge leeftijd, merkbaar zijn. Zo komt bij hen relatief vaak overgewicht en diabetes voor.


Een onderzoeksteam van het Leids Universitair Medisch Centrum heeft aangetoond dat hongerwinterkinderen een epigenetisch veranderd IGF2- gen hebben. Epigenetisch houdt in dat het fenotype van een persoon verandert zonder dat er iets verandert in de nucleotidenvolgorde van het DNA: er wordt alleen bepaald of genen ‘aan’ of ‘uit’ staan. Eén manier om een gen niet tot expressie te laten komen is methylering, het verbinden van een methylgroep aan bepaalde nucleotiden. Hongerwinterkinderen hebben minder methylgroepen (CH3-groepen) in het IGF2-gen dan andere kinderen. Mogelijk is er een relatie tussen de methylering van het IGF2- gen en de gezondheid van de, inmiddels op leeftijd gekomen, hongerwinterkinderen.


Door plaatselijke methylering van het DNA wordt een gen onbereikbaar voor transcriptie-enzymen, waardoor het gen niet tot expressie komt. Twee andere gebeurtenissen zijn: 

  1. spiralisatie van het chromosoom;
  2. verwijdering van de introns uit het pre-mRNA.  

Welke van deze gebeurtenissen kan of welke kunnen ook het tot expressie komen van een gen verhinderen?

geen van beide

alleen 1

alleen 2

beide

Vraag 8. Hongerwinter - uit 2013-I

Alleen cytosine, op plaatsen waar in het DNA een 5’-CG-3’ nucleotidenvolgorde voorkomt, kan gemethyleerd worden. Tijdens de S-fase van de celcyclus worden de nieuwe, complementaire DNA-strengen alleen op die plaatsen gemethyleerd waar de oude strengen gemethyleerd zijn. Het enzym dat verantwoordelijk is voor het vastleggen van de imprint na de DNA-replicatie is een DNA-methyltransferase.


IGF2 (insulin-like growth factor II) is belangrijk voor de groei van de baby in de baarmoeder: het stimuleert celdelingen van de foetus. Direct na de geboorte is het IGF2-gen veel minder actief. Bij het IGF2-gen is onder normale omstandigheden sprake van maternale imprinting: het allel dat van de moeder is geërfd, komt als gevolg van methylering niet tot expressie. Alleen het minder gemethyleerde allel afkomstig van de vader wordt actief, waardoor er een normale hoeveelheid van het hormoon IGF2 wordt geproduceerd. Wanneer een baby ook van de moeder een actieve kopie van het IGF2-gen zou erven, en er dus twee IGF2-genen tot expressie komen, zou de baby bij de geboorte veel zwaarder zijn.


De hongerwinterkinderen blijken minder methylgroepen te hebben in hun maternale IGF2-gen dan andere kinderen. De onderzoekers vermoeden dat gebrekkige voeding in de oorlog de oorzaak is van de verminderde methylering. Met name een gebrek aan bepaalde aminozuren, zoals methionine, zou een rol spelen. Twee beweringen over het gebruik van methionine uit de voeding zijn: 

  1. Methionine kan fungeren als methyldonor
  2. Methionine is nodig voor de synthese van DNA-methyltransferase. 

Welke van deze beweringen kan of welke kunnen een juiste verklaring zijn voor de verminderde methylering in hongerwinterkinderen?

geen van beide

alleen 1

alleen 2

zowel 1 als 2

Vraag 9. Hongerwinter - uit 2013-I

Hongerwinterkinderen, inmiddels op leeftijd, zijn op methylering onderzocht. Aan de hand van deze gegevens en die van een bepaalde groep mensen van dezelfde generatie (een controlegroep) is vastgesteld op welk moment in de ontwikkeling van het ongeboren kind de hongerwinter effect had op de methylering. Dat blijkt vlak na de verwekking van het kind te zijn en niet later in de zwangerschap.


Welke mannen en vrouwen, gelet op de tijd van hun verwekking en de daaropvolgende zwangerschap, zijn gebruikt als controlegroep om deze conclusie te kunnen trekken? verwekking controlegroep daaropvolgende zwangerschap


verwekking controlegroep            daaropvolgende zwangerschap

voor de hongerwinter           voor de hongerwinter

vlak voor de hongerwinter   deels tijdens de hongerwinter

tijdens de hongerwinter       deels na de hongerwinter

vlak na de hongerwinter      na de hongerwinter

Vraag 10. RNA-interferentie in rijst voor nierpatiënt - uit 2013-II

Bepaalde nierpatiënten hebben belang bij voedingsmiddelen met een laag eiwitgehalte en een hoge energetische waarde. Sinds de jaren 70 van de vorige eeuw wordt voor deze doelgroep een rijstmutant verbouwd met een verlaagd eiwitgehalte. Japanse onderzoekers hebben ontdekt dat de betreffende mutatie het gevolg is van RNA-interferentie.


RNA-interferentie (RNAi) is een manier om de expressie van genen te regelen. Het RNAi-proces verloopt in een aantal stappen (zie onderstaande afbeelding). 



afbeelding 2. Bron:: A. Fire & C. Mello, RNA interference: gene silencing by double stranded RNA, The Noble Prize in Physiology or Medicine for 2006


Gevolg is dat het gen waarvan het mRNA afkomstig is tijdelijk niet tot expressie komt.


Hieronder staan drie schematische weergaven van een dubbelstrengs nucleinezuur: 


Met welk nummer is een fragment dsDNA weergegeven?

1

2

3

Vraag 11. RNA-interferentie in rijst voor nierpatiënt - uit 2013-II

Drie processen die plaatsvinden bij het tot expressie komen van een gen zijn: 

  1. splicing
  2. transcriptie
  3. translatie 

Als de expressie van een bepaald gen door aanwezigheid van siRNA wordt geremd, welk van deze processen wordt of welke worden op basis van de informatie in afbeelding 2 dan verhinderd?

alleen 1

alleen 2

alleen 3

1 en 2

1 en 3

2 en 3

Vraag 12. RNA-interferentie in rijst voor nierpatiënt

In een rijstkorrel bestaat ongeveer 60% van de totale hoeveelheid eiwit uit gluteline. De onderzoeksgroep van Dr Kusaba onderzocht rijstplanten met een laag glutelinegehalte (low glutelin content) als gevolg van de Lgc1- mutatie. Bij deze planten is een deletie van 3,5 kb ontstaan tussen twee verschillende glutelinegenen, die een basenvolgorde omgekeerd complementair ten opzichte van elkaar hebben. Door de deletie ontbreekt het eindsignaal van de transcriptie en wordt van het ene gutelinegen doorgelezen naar het andere. Doordat vervolgens de complementaire delen aan elkaar hechten kan een ‘hairpin’ (haarspeld) dsRNA-molecuul gevormd worden (zie afbeelding 2). Door het ontstaan van siRNA van deze hairpin worden alle glutelinegenen geremd.



afbeelding 3. Bron:: rnavirus.blogspot.com/2011/01/dinky-hairpin-rna.html


De basenvolgorde van een stukje coderend DNA met twee ‘genen’, waarbij net als bij de Lgc1-mutatie een hairpin dsRNA kan ontstaan, ziet er als volgt uit:



Uit hoeveel basenparen bestaat het deel van dit stukje DNA dat de hairpinvorm van het RNA kan veroorzaken?

5

6

8

9

11

Vraag 13. Oorsmeer - uit 2012-I

Japanse onderzoekers hebben aangetoond dat een substitutie van één nucleotide in het genoom van de mens een merkbare verandering in de viscositeit van het oorsmeer tot gevolg heeft.


Oorsmeer wordt gevormd door klieren in de uitwendige gehoorgang. Het komt bij mensen in twee vormen voor: de natte en de droge vorm. Nat oorsmeer is bruin en plakkerig, droog oorsmeer is meer grijs van kleur en vlokkig. Het allel voor nat oorsmeer (N) is dominant over het allel voor droog oorsmeer (n). Het verschil tussen deze twee allelen is de substitutie van één nucleotide, op plaats 538 van het ABCC11-gen van chromosoom 16. Een nucleotide met de base guanine (in allel N) is daar vervangen door een nucleotide met adenine (in allel n). Deze substitutie is een ‘niet-synonieme’ puntmutatie. Dat houdt in dat als gevolg van deze substitutie het codon waarin deze puntmutatie heeft plaatsgevonden, voor een ander aminozuur codeert dan het oorspronkelijke.


Substitutie van het derde nucleotide in het codon 5’ AGT 3’ in de coderende streng (dus niet de matrijsstreng of template streng) van een willekeurig DNA-molecuul kan een synonieme of een niet-synonieme mutatie veroorzaken.


In welk geval betreft het hier een synonieme mutatie?
Als het laatste nucleotide van dit codon verandert in een nucleotide met de base...

adenine

cytosine

guanine

Vraag 14. Oorsmeer - uit 2012-I

In afbeelding 4 is de nucleotidenvolgorde (alleen van de exons) in het DNA van het allel voor nat oorsmeer weergegeven. Onder de nucleotidenvolgorde is de aminozuurvolgorde weergegeven van het eiwit waarvoor dit allel codeert.



 afbeelding 4. bron: http://www.ncbi.nlm.nih.gov.


Leid uit de gegevens in afbeelding 4 af of de nucleotidenvolgorde is weergegeven van de coderende streng of van de daaraan complementaire matrijsstreng (template streng) van het gen. 


Wordt deze streng gebruikt voor transcriptie?


          Weergave                             Gebruikt voor transcriptie

de coderende streng         ja

de coderende streng         nee

de matrijssstreng               ja

de matrijssstreng               nee

Vraag 15. Oorsmeer - uit 2012-1

Met behulp van de gegevens in de inleiding en in afbeelding 4 kan bepaald worden welk aminozuur, als gevolg van de beschreven puntmutatie in allel N, in het genproduct vervangen wordt door een ander aminozuur.


Welk aminozuur wordt vervangen in het genproduct?

arginine

glycine

proline

threonine

valine

Tags