9.4 Genexpressie Samenvatting · havo 5
Een spiercel en een insulineproducerende cel hebben vrijwel hetzelfde DNA, maar maken verschillende eiwitten. Dat komt doordat ze andere genen gebruiken. Bij genexpressie wordt de informatie van een gen afgelezen. Bij een eiwitcoderend gen leidt transcriptie tot mRNA en kan translatie vervolgens een aminozuurketen opleveren. Genregulatie bepaalt welke genen actief zijn, wanneer en in welke mate.
Genregulatie bij bacteriën
Bij de bacterie E. coli liggen structuurgenen voor het opnemen en afbreken van lactose bij elkaar. Daardoor kan de bacterie ze samen regelen. Een regulatorgen bevat de code voor een repressor, een eiwit dat transcriptie kan blokkeren.
- Zonder lactose bindt de repressor aan het DNA en wordt transcriptie van de structuurgenen geblokkeerd.
- Met lactose ontstaat in de bacterie allolactose. Die bindt aan de repressor en verandert zijn vorm, zodat hij niet meer aan het DNA bindt. De genen kunnen worden afgelezen. Vooral als er weinig glucose is, maakt de bacterie de enzymen waarmee ze lactose kan gebruiken.
Ontwikkeling en specialisatie
Stamcellen kunnen zichzelf aanvullen door te delen en gespecialiseerde cellen voortbrengen. Tijdens de embryonale ontwikkeling bepalen onder meer de plaats en de ontwikkelingsfase van een cel welke genen actief worden. Daardoor ontstaan verschillende eiwitten, celtypen en weefsels. Deze specialisatie heet celdifferentiatie.
Vroege embryonale stamcellen kunnen veel verschillende celtypen vormen. Volwassen stamcellen hebben meestal een beperkter bereik en helpen weefsel te vernieuwen. Bij apoptose sterven cellen gecontroleerd af. Daardoor verdwijnt bijvoorbeeld weefsel tussen de vingers in aanleg.
Toegankelijkheid van het DNA
Een cel kan transcriptie stimuleren of afremmen. Als DNA strak rond eiwitten is verpakt, kunnen de genen in dat gebied meestal moeilijker worden afgelezen. Bij DNA-methylering worden methylgroepen aan het DNA gekoppeld. Zo’n markering kan de activiteit van een gen remmen zonder de basenvolgorde te veranderen.
De epigenetica onderzoekt hoe zulke veranderingen in genactiviteit ontstaan en behouden blijven. Ook na transcriptie kan een cel nog regelen hoeveel eiwit ze maakt, bijvoorbeeld door het transport of de translatie van mRNA te beïnvloeden.
Woordenlijst
- Apoptose: Geprogrammeerde celdood waarmee een organisme bijvoorbeeld beschadigde of overtollige cellen opruimt.
- Celdifferentiatie: Het proces waarbij een cel zich specialiseert. Door verschillen in genexpressie krijgt de cel een bepaalde bouw en taak.
- Celtypen: Soorten cellen die verschillen in bouw en functie doordat ze verschillende genen gebruiken, zoals spiercellen en zenuwcellen.
- Epigenetica: Onderzoek naar veranderingen in genactiviteit door bijvoorbeeld chemische markeringen op het DNA of bijbehorende eiwitten. De volgorde van de DNA-basen verandert daarbij niet.
- Genexpressie: Het gebruik van informatie uit een gen om RNA te maken. Bij een eiwitcoderend gen wordt het mRNA vervolgens vertaald naar een aminozuurketen.
- Genregulatie: De regeling van welke genen een cel afleest, wanneer dat gebeurt en hoeveel product er wordt gemaakt.
- Regulatorgenen: Genen met de code voor eiwitten die beïnvloeden of en hoeveel andere genen worden afgelezen.
- Stamcellen: Nog ongespecialiseerde cellen die zichzelf door deling kunnen aanvullen en gespecialiseerde cellen kunnen voortbrengen.
- Structuurgenen: Genen die in deze context coderen voor eiwitten met een uitvoerende taak in de cel, bijvoorbeeld enzymen die een voedingsstof afbreken.