Summary
Samenvatting Celbiologie deel 2 (1e Bach kine)
- Course
- Institution
Volledige samenvatting van celbiologie deel 2 gedoceerd door Vangheluwe Peter: H9, H11, H12, H14, H15, H17, H18, H19, H20.
[Show more]
Seller
Follow
mattiseclaeys
Reviews received
Content preview
CELBIOLOGIE: DEEL 2HOOFDSTUK 8: regeling van genexpressie: aan- en uitzetten van genen
Genexpressie en differentiatie
Zygote (bevruchte eicel, diploïd) -> differentiatie in 200 celtypes: zenuw-, spier-, epitheel-
= genexpressie is anders, unieke celfunctie
Dezelfde DNA in elk celtype, maar andere genen komen tot expressie: andere functie
Differentiële genexpressie: genen overgeschreven naar RNA en/of eiwitten
(Terminale) differentiatie ((on)omkeerbaar): sommige celtypes zijn te gespecialiseerd waardoor
ze hun vermogen tot verdere differentiatie verliezen bv. neuronen.
Differentiatie = weinig gespecialiseerde stamcel vermenigvuldigt zich naar grote aantallen
verschillende soorten gespecialiseerde, weefselspecifieke cellen.
4 soorten cellen
- Epitheelcellen
- Spiercellen
- Bindweefselcellen
- Zenuwcellen
Bewijs dat alle cellen in ons lichaam hetzelfde DNA bevatten: 3 proeven
Het genoom van een gedifferentieerde cel wordt overgezet naar de kern
van een lege eicel of wordt onder ideale omstandigheden grootgebracht.
Uit deze (nieuwe) cel ontstaat er een nieuw organisme met hetzelfde
genoom (clonen).
Besluit: gedifferentieerde cellen bevatten alle info nodig voor de vorming
van een heel nieuw organisme: in het proces van genexpressie gaan er
dus geen genen verloren, alleen het expressiepatroon veranderd.
Verschillende cellen exprimeren verschillende genen
= expressie: uit een stuk gen wordt er RNA of een eiwitproduct gevormd
Selectieve expressie 1900 eiwit coderende genen
- ‘House – keeping’ eiwitten: genen die altijd aanstaan (belangrijk voor alle cellen): bv. genen
voor genexpressie zoals DNA - polymerase
- Gespecialiseerde celtypes: komt uitzonderlijk tot expressie, typische voor speciale celfunctie
bv. insuline in pancreas = geregelde expressie
Selectieve expressie 5000 RNA coderende genen
, Expressiepatroon aangepast aan omgevingsfactoren: externe
stimuli/signalen voor nodig
Tijdens inspanning/vasten worden er suiker gewonnen uit aminozuren.
Dit wordt geregeld door cortisol (= steroïde hormoon uit de bijnier)
Verschillende stappen die genexpressie kunnen regelen
1) Wanneer en hoe vaak een gen wordt afgeschreven
2) RNA-processing controleren (splicing, …)
3) Selecteren welke mRNA’s naar cytosol gaan
4) Regelen hoe snel mRNA’s worden afgebroken
5) Selecteren welke mRNA’s proces van translatie ondergaan in de ribosomen
6) Regelen hoe snel eiwitten worden afgebroken nadat ze zijn aangemaakt
7) Activiteit van proteïnen controleren
Transcriptieregeling (meest efficiënt) – post transcriptioneel – post translationeel
Hoe transcriptieschakelaars werken
Transcriptiefactoren: genregulatorische eiwitten binden aan regulatorische DNA – sequenties
= DNA + DNA–bindend eiwit: aan/uit schakelaar
Als je transcriptie wil regelen, moet je RNA – polymerase regelen:
Genen bevatten promotor sequenties (50nt stroomopwaarts) waar RNA – polymerase op kan binden
en zo de transcriptie in gang zet. Deze promotor sequentie bevat zowel bij pro- als eukaryoten een
transcriptie initiatieplaats waar de RNA-synthese begint.
Meer stroomopwaarts van de promotorsequentie is een genregulatorische gebied dat wordt
gebruikt om genen aan en uit te zetten. Deze regulatorische DNA-sequenties werken alleen als ze
herkend worden door transcriptiefactoren: die kunnen de transcriptie stimuleren of verhinderen.
Transcriptiefactoren (pos) binden op het DNA (neg) d.m.v. trial &
error: transcriptieregulatoren binden op de DNA-dubbelhelix, maar
dit zijn zwakke interacties waardoor het eiwit na het scannen weer
lost komt. Er zijn veel waterstofbruggen nodig om een sterke
binding mogelijk te maken
= de perfecte match
Normaal gesproken binden proteïnen zich aan de kant van de grote groeve van de dubbelhelix. De
sterkte hangt af van de onderlinge chemische reactie tussen de aminozuren en de nucleotiden.
,Hoe baseparen herkend worden door genregulatorische eiwitten zonder de DNA-helix te openen
Ieder basepaar heeft een unieke code van uitstekende functionele groepen.
Deze unieke code wordt herkend door transcriptiefactoren.
Epigenetische modificaties: de waterstofgroep op cytosine kan gemethyleerd
worden (CH3) waardoor transcriptieregelaars hun match niet vinden en niet
meer kunnen binden. Code blijft onveranderd, maar de functie van het gen
veranderd.
Er zijn 10 - 20 waterstofbruggen tussen donor en acceptor nodig zodat het
eiwit blijft vasthangen: perfecte match
Regeling van gentranscriptie bij bacteriën
De levenswijze prokaryoten hebben invloed op de genexpressie, ze leven niet lang en kunnen leven
in veel verschillende omgevingen
Escherichia coli (bacterie): E. coli: codeert voor 4300 verschillen
proteïnen.
=> Niet alle genen gelijktijdig afgeschreven
=> Regeling afhankelijk van de omgeving
Escherichia coli is een modelorganisme die ons de principes van
transcriptieregulatie leert
PROKARYOTEN
Belangrijke begrippen: zelf kunnen tekenen of definiëren
▪ Operon = cluster van genen die simultaan tot expressie worden gebracht
▪ Promotor = bindingsplaats voor RNA-polymerase
▪ Operator = klein stukje DNA in de promotor waar de repressor of activator op kan binden
▪ Repressor = onderdrukt transcriptie en activator stimuleert transcriptie
▪ Polycistronisch mRNA (<-> mono-)
▪ IRES: internal ribosome entry site (<-> 5’ cap bij eukaryoten)
▪ Constitutieve expressie (<-> gecontroleerde expressie)
De expressie van genen bij bacteriën hangt af van voedingsstoffen die aanwezig zijn in de omgeving
*Lac operon – katabool: cluster van genen staan in om lactose af te breken (3 genen)
2 voorwaarden: er moet lactose zijn + er mag geen glucose zijn (voorkeurssuiker)
*Trp operon – anabool: cluster van genen staan voor tryptofaan synthese bij een tekort aan het aminozuur tryptofaan (5
genen)
,Polycistronisch mRNA: meerdere open leesramen achter elkaar (één start- en stopcodon)
De expressie van het operon wordt geregeld door één promotor
(eukaryoot: 1 gen = 1 promotor). De omgeving bepaald of het operon
wel of niet tot expressie wordt gebracht.
Operators zijn kleine stukje DNA in de promotor. Hier kunnen
transcriptieregulatoren op binden die de transcriptie bevorderen of
tegenhouden
▪ De tryptofaan respressor is een allosterisch eiwit waardoor het met binding aan
tryptofaan een beetje van vorm veranderd en het zo aan de operator kan
binden. Trp wordt niet meer aangemaakt als de concentratie hoog is.
▪ De lactose repressor bindt aan het DNA in afwezigheid van lactose en onderdrukt
de afbraak ervan. Bij aanwezigheid van lactose bindt lactose op de repressor
waardoor deze niet meer op DNA kan binden, de transcriptie start.
- Lac = actieve repressor niet gebonden aan lactose
- Trp = actieve repressor wel gebonden aan tryptofaan
*Actieve repressor = de repressor is aan het DNA gebonden
Repressors schakelen genen uit en activators zetten ze aan
▪ Repressors onderdrukken de transcriptie = negatieve transcriptiecontrole Lac en Trp
▪ Activators stimuleren de transcriptie = positieve transcriptiecontrole CAP
De activiteit van één promotor wordt vaak gecontroleerd door verschillende transcriptie regulators
Lac operon: Lac repressor en de CAP-activator
Activators werken in op promotors die het RNA-polymerase
alleen niet volledig kunnen laten binden. Deze inefficiënte
promotors kunnen geholpen worden door activators om het
RNA-polymerase goed te binden.
Net als repressors moeten activators vaak eerst binden met een ander molecuul voordat ze aan DNA
kunnen binden: de CAP-activator moet eerst cyclisch AMP (cAMP) binden. Als het CAP-eiwit wordt
geactiveerd zullen er meer H-bruggen komen tussen RNA-polymerase en de promotor.
cAMP is een signaalmolecule in E.coli dat aangeeft dat er te weinig glucose is
= stuurt het gebruik van andere suikerbronnen aan.
De cAMP concentratie stijgt wanneer de glucose concentratie laag is (hongersignaal). Het CAP-eiwit
bindt eerst aan cAMP en vervolgens binden ze samen aan het DNA, deze binding zorgt voor de
transcriptie van enzymen die het gebruik van andere suikerbronnen aansturen.
, Het Lac operon staat onder invloed van de Lac repressor en de CAP-activator:
Het lac operon codeert voor proteïnen die instaan voor de afbraak van lactose
- Geen lactose = Lac repressor bindt
- Geen glucose = CAP-activator gebonden, andere suikerbronnen inclusief lactose
+ Glucose + lactose: de voorkeur gaat uit naar glucose, zolang er
glucose is wordt lac operon niet afgeschreven
+ Glucose – lactose: Lac repressor bindt waardoor RNA-polymerase
niet kan binden, onderdrukt afbraak lactose.
- glucose – lactose: geen glucose = alarmsignaal: cAMP bindt aan
CAP-eiwit. RNA-polymerase kan niet binden omdat de Lac repressor
dit tegenhoudt.
- glucose + lactose: geen glucose = alarmsignaal. CAP-eiwit bindt en
helpt RNA-polymerase (geen repressor die dit tegenhoudt)
EUKARYOTEN
Het stukje DNA in de promotor waar de activator op bindt wordt in eukaryote cellen geen operator
genoemd, maar een enhacer. De enhancer met activator kan zich op een grote afstand van het
transcriptie-initiatie complex bevinden: RNA-polymerase + activator eiwitten en andere algemene
transcriptiefactoren. Het DNA kan een lus vormen waardoor het complex en de activator elkaar
kunnen bereiken, soms met tussenkomst van een mediator.
De TATA box is de promotor waar de transcriptiefactoren
één voor één aan binden (zie H7 deel 1)
Verschillen tussen transcriptie prokaryoten en eukaryoten:
1) Verschillende types RNA – polymerase
- RNA-polymerase I: voor transcriptie rRNA genen
- RNA-polymerase II: transcriptie van eiwitten en kleine RNA’s (bv. spliceosomen)
- RNA-polymerase III: transcriptie tRNA, het 5s rRNA en genen voor kleine structurele RNA’s
2) Initiatiecomplex: RNA-polymerase werken samen met algemene transcriptiefactoren
3) Enhancers: zoals operator bij prokaryoten maar kunnen verder binden
4) Epigenetische regeling: verpakken hun DNA (chromatine), transcriptie wordt bemoeilijkt
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller mattiseclaeys. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $19.77. You're not tied to anything after your purchase.
Can Stuvia be trusted?
4.6 stars on Google & Trustpilot (+1000 reviews)
67096 documents were sold in the last 30 days
Founded in 2010, the go-to place to buy study notes for 14 years now