Eindterm subdomein C

De kandidaat kan met behulp van de concepten genexpressie en celdifferentiatie ten minste in contexten op het gebied van energie en gezondheid benoemen op welke wijze de ontwikkeling van cellen verloopt.

Subdomein C1.1 Genexpressie

Je kunt in een context:

1. herkennen dat er een relatie is tussen DNA en eiwit;
   
   
2. beschrijven dat in verschillende typen cellen verschillende eiwitten gemaakt worden;
   
   
3. beschrijven dat eiwitten verschillende functies hebben;
   
   
4. beschrijven dat door eiwitten het fenotype bepaald wordt.

   Deelconcepten
   chromosoom, gen, DNA, RNA, eiwit, fenotype, genetische code, startcodon, stopcodon, niet-coderend DNA.

Subdomein C1.2 Celdifferentiatie

1. herkennen dat vrijwel alle cellen van een meercellig organisme hetzelfde genoom hebben;
   
   
2. beschrijven dat door differentiatie cellen ontstaan die een verschillende vorm en functie hebben;
   
   
3. beschrijven dat celdifferentiatie tot stand komt doordat alleen bepaalde genen tot expressie komen;
   
   
4. eigenschappen van stamcellen beschrijven en benoemen voor welke doelen stamcellen gebruikt kunnen worden.

   Deelconcepten
   genoom, stamcellen, celtype, tussencelstof.

Functies eiwitten

• Enzymen
  • Enzymen werken als katalysatoren (reactieversnellers).
    • Zonder enzymen zijn geen reactie mogelijk in een organisme.
  • Eiwitten vormen het hoofdbestanddeel van de enzymen.
• Structuureiwitten
  • voor stevigheid
    • Collageen
      • Is zeer sterk en niet elastisch.
      • Zorgt voor samenhang in bijvoorbeeld de huid en in het bindweefsel.
    • Elastine
      • Vormt elastische vezels in het bindweefsel.
    • Keratine
      • Is stevig, dient vooral ter bescherming.
      • In haren, nagels, veren snavels.
• Eiwitten in de membranen van cellen.
  • Transporteiwitten
    • Stoffen kunnen hierdoor de cel in of uit.
  • Receptoreiwitten
    • In de membranen van cellen.
    • opvangen van signalen.
      • Bindingsplaats voor o.a.:
        • hormonen.
        • neurotransmitters
• Plasma-eiwitten
  • In het bloedplasma.
    • Stollingsfactoren
      • O.a. protrombine en fibrinogeen.
    • Transporteiwitten
      • Voor het transport van bepaalde stoffen.
    • Antistoffen
      • Schakelen binnen gedrongen ziektekiemen uit.
        • Passen op antigenen.
    • Bepaalde Hormonen
      Bijvoorbeeld:
      • insuline.

  Bouw eiwitten

• Bestaan uit een keten van aminozuren.
  • Bevatten C, H, O en N atomen.
    • In de restgroepen soms ook S.
  • Basisstructuur van een aminozuur:
    NH₂-CHR(estgroep)-COOH
    • Alleen de restgroep is per amonozuur verschillend.
  • Aminozuren worden aaneengekoppeld met peptidebindingen.

• Eigenschap van een eiwit wordt bepaald door:
  • welke aminozuren de keten vormen en het aantal aminozuren (dus de lengte van de keten);
  • de volgorde van de verschillende aminozuren;
• de ruimtelijke vorm.
  • Ontstaat doordat de keten amonozuren zich op een bepaald manier opvouwt.

Voor bouw DNA: gebruik Binas of ScienceData

De bouw van het DNA
Afbeelding DNA

DNA

• Chromosomaal DNA
  • zit in de kern.
• Mitochondriaal DNA
  • zit in de motochondriën
• DNA is bij alle organismen op dezelfde manier opgebouwd.
  • Alleen de volgorde van bepaalde stoffen (de basen) in het DNA is anders.
• DNA bevat de codes voor de erfelijke eigenschappen.

Bestaat uit:

• Dubbele streng nucleotiden in spiraal (dubbele helix).
• Nucleotide bestaat uit:
  • een suiker: desoxiribose (een mono-sacharide);
  • een fosfaatgroep;
  • één van de organische stikstofbasen:
    • adenine (A)
    • thymine (T)
    • guanine (G)
    • cytosine (C).
• De twee ketens van het DNA zijn met elkaar verbonden door de basen.
  • Adenine <--> Thymine
  • Guanine <--> Cytosine
• Drie opeenvolgende basen vormen een codon.
  • Codon bepaalt welk aminozuur in een eiwit ingebouwd wordt.
  • Volgorde van de codons bepaalt in welke volgorde de verschillende aminozuren aan elkaar gekoppeld worden en dus welk eiwit gevormd wordt.

Gebruik Binas of ScienceData

Overzicht animaties DNA en eiwitsynthese

Eiwitsynthese (vorming van eiwitten)

• Aflezen van het DNA (transcriptie)
  Transcriptie
  Afbeelding transcriptie/translatie

• Er wordt een kopie gemaakt van een deel (gen) van één streng van het DNA.
  • Kopie is mRNA (messenger RNA).
• Het mRNA verlaat de kern via de poriën in de kernmembraan.
  • Gaat naar een ribosoom(Ipad) in het cytoplasma.

• Vorming van het eiwit (translatie)
  Translatie
  

• Het mRNA wordt door het ribosoom afgelezen.
  • Aflezen mRNA:
    • begint bij het startcodon;
    • stopt bij het stopcodon.
• tRNA (transport RNA) voert aminozuren aan vanuit het cytoplasma.
  • Ieder tRNA-molecuul heeft eigen codon dat past op één codon van het mRNA.
  • Voor ieder aminozuur is een ander tRNA-molecuul nodig.
• tRNA koppelt met het mRNA.
• De aminozuren worden aan elkaar gekoppeld (peptidebindingen).
  • Gevormde eiwitten worden afgegeven aan het ruw endoplasmatisch reticulum.
    • Hier volgt verdere bewerking eiwitten.
    • Via (membraan) blaasjes worden de eiwitten vervoerd naar Golgi-systeem.

Celspecialisatie en differentiatie

• Alle cellen in een organisme bevatten hetzelfde DNA.
  • Niet gespecialiseerde cellen heten stamcellen:
    • kunnen zich onbeperkt delen.
    • Gespecialiseerde cellen verliezen hun delingsvermogen.
  • Uit stamcellen kunnen gespecialiseerde cellen ontstaan.
    
• Celspecialisatie ontstaat doordat:
  • in een cel niet alle genen worden afgelezen.
    • Er zijn bepaalde genen ingeschakeld en andere juist weer uitgeschakeld.
      • Meestal door stoffen die van buiten de cel komen.
        • Hormonen (via het bloed).
        • Signaalstoffen van cellen uit de directe omgeving (inductie).
      • Regeling activiteiten in de cel
• Celspecialisatie wordt gestuurd door regelgenen.
  • Regelgenen hebben ook invloed op elkaar.
• De celspecialisatie begint tijdens de groei van een embryo.

Gebruik stamcellen

• Stamcellen kunnen verkregen worden uit :
  • embryonaal bloed;
    • Aanwezig in de navelstreng na de geboorte.
  • beenmerg.
  • Soms kunnen al gedifferentieerde cellen tot stamcellen omgezet worden.
    
    
• Stamceltherapie
  • Stamcellen worden getransplanteerd om zieke cellen/weefsels te vervangen.
    Voorbeelden
    • Transplantatie van bloedvormende stamcellen uit het beenmerg
      • bij leukemie, lymfklierkanker.
    • Transplantatie van insulinevormende cellen
      • bij suikerziekte
    • Transplantatie van hartspiercellen
      • na een hartinfarct.
• Kweken van cellen/weefsels buiten het lichaam
  • Bijvoorbeeld voor huidtransplantatie bij brandwonden.