Moleculaire genetica studiewijzer 4.5 (4 atheneum) Antwoorden studiewijzer Inhoud De genetische code (vraag 1 t/m 9) Eiwitsynthese (vraag 11 t/m 31) Mutaties en modificaties (vraag 33 t/m 40) Veredelingstechnieken (vraag 42 t/m 58) De genetische code - Een chromosoom is een DNA-molecuul+ een eiwit skelet. Een chromosoom is alleen 'zichtbaar' tijdens de celdeling. Voor de de deling vindt de replicatie van het DNA plaats. De twee identieke DNA strengen (chromatiden) blijven tijdens de spiralisatie aan elkaar zitten met het centromeer. Tijdens de mitose en de meiose 2 worden de twee chromatiden uitelkaar getrokken Een nucleotide is een bouwsteen van DNA en RNA. Een nucleotide bestaat uit een suiker, een organische base en een fosfaat. - Een nucleotide bestaat uit een organische base (adenine, cytosine, guanine, thymine of uracil), een suiker (desoxyribose of ribose) en fosfaat. In het DNA komen 4 verschillende nucleotiden voor: een met guanine, een met cytosine, een met thymine en een met adenine.  suiker(desoxiribose), fosfaatgroep, basen (guanine, cytosine, adenine, thymine) oneindig veel. mitochondrium Een gen is een stuk DNA dat alle informatie bevat om 1 eiwit (enzym) te laten maken door de ribosomen Eiwitsynthese  - aminozuren in de ribosomen Een enzym is een eiwit dat ervoor zorgt dat een stapje in een scheikundig proces in de cel makkelijker verloopt. essentieële aminozuren - Vergelijken DNA/RNA DNA RNA DNA 2 strengen RNA 1 streng DNA desoxyribose RNA ribose DNA thymine RNA uracil DNA is een veel groter molecuul (groot aantal genen) RNA 1 kopie van 1 gen. Een volgorde van drie basen bijv AUU die ervoor zorgt dat 1 aminozuur op de juiste plaats in het eiwit komt te zitten. Messenger RNA = boodschapper RNA = m-RNA. Een copie van een gen. Brengt de informatie van het gen naar de ribosomen in het cytoplasma. Schuift langs ribosoom, wordt afgelezen om aminozuren aanelkaar te rijgen tot een eiwit. m-RNA wordt gemaakt in de kern M-RNA is een kopie van 1 DNA streng ter grootte van 1 gen. Transcriptie (overschrijven)is het copiëren van een gen. DNA strengen raken los. Op 1 van die strengen wordt m-RNA gemaakt. - Translatie is het aflezen van het m-RNA door het ribosoom waarbij aminozuren aan elkaar gekoppeld worden tot eiwitten. Een anticodon is het triplet (een volgorde van drie basen) in het t-RNA. Het is de plaats waarme het T-RNA op de m-RNA gaat zitten. TransportRNA = t-RNA = tranfer-RNA, is een kleine RNA molecuul dat vastmaakt aan een van de twintig aminozuren en post op een codon in het m-RNA. Het transport RNA vervoert dus de aminozuren naar het Ribosoom en zet ze op de juiste plaats. Een startcodon AUG is het codon voor het aminozuur Met(hionine). Ieder eiwit begint met dit aminozuur. Een codon bestaat uit drie basen. Er zijn vier verschillende basen in het RNA en daardoor zijn er 64 verschillende anticodons mogelijk. Dat is meer dan noodzakelijk is want er zijn maar 20 verschillende aminozuren. De meeste aminozuren hebben meerdere t-RNA moleculen ter beschikking. Zie genetische code a UAC AAG AAC CAA CGA CUA CUU UCU UCU ACA UCU b tyr (tyrosine), , lys (lysine), asn (asparagine), gin (glutamine), arg (arginine), leu (leucine), leu (leucine), ser (serine), ser, thr (threonine), ser gen en DNA m-RNA ribosoom t-RNA eiwit en enzym Het m-RNA: 3' eind ACU CAA CGU UAC 5'eind - UCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGC Mutaties en modificaties - DNA kan beschadigen door: radioactieve straling UV-straling chemische stoffen temperatuurveranderingen enz. In de kern zitten speciale enzymen die fouten in het DNA kunnen herstellen. Als het codon AAA verandert in AUA Een chromosoommutatie is een heel chromosoom te veel of te weinig. Syndroom van Down (mongooltje) Puntmutatie Als alleen een base vervangen wordt (substitutie) dan verandert er 1 aminozuur in het eiwit. Als er een base extra komt of wegvalt, dan veranderen alle volgende codons ook , alles schuift op. en een groot aantal andere aminozuren komt in het eiwit. UGG codeert voor tryptofaan. Als de middelste base vervangen wordt ontstaan de volgende mogelijkheden: UAG ---> stopcodon UCG ---> ser (serine) UUG ---> leu (leucine) samengevat Regelgenen regelen de groei en ontwikkeling van cellen Er zijn regelgenen die normale deling regelen en regelgenen die ongeremde deling tegengaan Regelgenen worden aan en uit gezet door hormonen de op speciale eiwitten in de celmembraan gaan zitten, waarna er een stof naar de kern gaat om het gen aan of uit te zetten. Oncogenen zijn defecte regelgenen die van een gewone cel een kankercel maken Proto-oncogenen zijn regelgenen die mogelijk kunnen veranderen in oncogenen. Anti-oncogenen zijn regelgenen die ongecontroleerde groei van cellen (vorming van tumoren) kunnen tegengaan. De genen die celdeling en groei regelen kunnen aan en uit gezet worden door regelgenen. Regelgenen zijn dus genen die andere genen aan en uit kunnen zetten> De regelgenen zelf worden aan en uit gezet onder invloed van hormonenn die op receptoreiwitten in de celmembraan gaan zitten. Defecte regelgenen kunnen aanleiding geven tot ongecontroleerde celdeling en het ontstaan van tumoren. Zulke defecte regelgenen noemt men oncogenen. Er zijn ook regelgenen die ongeremde groei tegengaan. (anti-oncogenen). Een mutatie in een geslachtscel(eicel of zaadcel) komt terecht in de bevruchte eicel. Deze ondergaat celdelingen (mitoses). Daarbij komt de mutatie in alle dochtercellen terecht en uiteindelijk dus in alle cellen van het lichaam van de baby. Een mutatie in een huidcel blijft beperkt tot die cel of tot de nieuwe huidcellen die uit die cel ontstaan. Veredelingstechnieken - Klassieke verdeling wordt gedaan door te kruisen. De beste nakomelingen te selecteren en deze weer te kruisen.  - Bij ongeslachtelijke voortplanting groeien 1 of meer cellen van een organisme uit tot een nieuw levend wezen. Omdat alle cellen van een organisme hetzlefde DNA bevatten dat al in de zygote aanwezig was zullen de nakomelingen die door ongeslachtelijke voortplanting ontstaan precies dezelfde eigenschappen hebben als de ene ouder. Door ongeslachtelijke voortplanting ontstaan dus genetisch identieke nakomelingen. Bij hogere dieren komt ongeslachtelijke voortplanting alleen voor bij het ontstaan van eeneiige tweelingen. Een embryo dat ontstaan is uit 1 eicel en 1 zaadcel (dus uit 1 zygote) breekt in twee stukken. Als dat in een vroeg stadium gebeurt kunnen beide stukken uitgroeien tot identieke organismen. Bij planten is ongeslachtelijke voortplanting normaal (stekken, uitlopers, knollen enz.) Een kloon is een groep organismen die ontstaan is door ongeslachtelijke vooortplanting. De organismen die tot een kloon horen zijn genetisch identiek. Ze hebben dezelfde genen. Als het fenotype van deze organismen toch verschilt dan komt dat door de omstandigheden. Deze verschillen noemt men modificaties. Stekken, knollen, bollen, uitlopers, weefselkweek  Vermeerdering via zaden is geslachtelijke voortplanting. De nakomelingen zijn dus nooit volledig identiek. bovendien is de methode tijdrovend. Planten moeten eerst bloeien, bestoven worden en vervolgens vruchten en zaden vormen. Bij een weefselkweek kunnen in korte tijd veel nakomelingen verkregen worden. Weefselkweek is een vorm van ongeslachtelijke voortplanting. Alle individuen die ontstaan zijn dus genetisch identiek. - Het gebruik vsn organismen om bepaalde stoffen te maken noemt men biotechnologie Het oudste voorbeeld is alcohol maken met gistcellen. Recombinant-DNA techniek is het inbrengen van een gen van een organisme (bijvoorbeeld een mens) in een ander organisme (bijvoorbeeld een bacterie)  Een plasmide is een ringvormig stukje DNA in bacterieën. Plasmiden worden gebruikt om bijvoorbeeld een gen van een mens in een bacterie te zetten.  - Een virus is niets meer dan een membraan met een stukje DNA (of RNA) dat de gegevens bevat om die membraan te maken. Virussen hebben geen ribosomen en geen mitochondriën. Ze kunnen dus zelf geen eiwitten in elkaar zetten. Virussen dringen andere cellen binnen. Hun DNA wordt ingebouwd in het DNA van de gastheercel. Op een bepaald moment gaat de gastheercel virussen maken. De gastheercel valt uitelkaar en de virussen komen vrij. Virussen kunnen zich dus niet zelf voortplanten. Ze laten zich door andere organismen voortplanten.   a. Een transgeen organisme heeft een stukje DNA van een andere soort in zijn kernen. b. afweer tegen bepaalde schimmelziekten c. Bij de veredeling van de tomaat is vooral geselecteerd op rassen met een grote opbrengst en een betere smaak (al valt daarover te twisten). Daarbij is de weerstand tegen de schimmelziekten verloren gegaan. d. Opnieuw veredelen, bijvoorbeeld kruisen met wilde tomaten om zo de eigenschap weer terug te krijgen in de tomaat. e. te tijdrovend f. Het schakelgen werkt niet. Het gen staat dus "uit". g. Dat is technisch niet uitvoerbaar. h. weefselkweek RNA-virussen hebben in hun omhulsel van eiwitten en vetten geen DNA, maar RNA. Als zo'n virus een cel binnedringt, dan wordt het virus RNA afgelezen tot DNA (Het omgekeerde dus van de normale situatie) Dit virus DNA zit te midden van het DNA van de gastheercel. Op een bepaald moment kunnen de virusgenen aangezet worden en gaat de gastheer virussen maken. Het aidsvirus is een RNA-virus. - Verschillende eigenschappen van cellen combineren. Bijvoorbeeld:een cel die antistoffen kan maken, maar zich niet meer kan delen, met een cel die geen antistoffen kan maken maar zich wel kan delen. Van schaap A kweekt men in vitro een aantal lichaamscellen Van schaap B neemt men een aantal eicellen waaruit de kern wordt verwijderd. Men laat de lichaamscellen van schaap A versmelten met de "lege" eicellen van schaap B De zygotes hebben allemaal de genen van schaap A. De zygotes worden ingeplant in de baarmoeders van andere schapen.  Bij de klassieke manier van klonen wordt gewerkt met bevruchte eicellen die zich gedeeld hebben. De ontstane cellen worden gesplitst. Deze embryonale cellen hebben nog hun delingsvermogen. Iedere afzonderlijke cel groeit uit tot een nieuw individu. Bij Dolly werden kernen cellen uit een volwassen schaap genomen. Deze cellen zijn al gedifferentieerd.