Life Science Samenvatting Course 3
Hoofdstuk 26
Virussen
- Virussen zijn geen levende wezens, en zijn
geen cellen. Antibiotica helpt niet tegen
virussen.
- Een virus bestaat uit:
o Een nucleïnezuur (DNA of RNA)
o Een eiwitmantel (capside, bestaande uit
capsomeren)
o Soms een membraan, wordt ook wel
een envelope genoemd. Vooral dierlijke
virussen hebben een membraan, dit
omdat dierlijke cellen ook membranen
hebben, waardoor het membraan van
het virus makkelijk kan versmelten met
het membraan van de cel.
- Glycoproteïnes: de “antennes” aan de
buitenkant van het virus, waarmee het een cel
binnenkomt.
- Er zijn verschillende soorten genomen binnen
virussen:
o ds DNA
o ss DNA
o ds RNA
o ss RNA: kan weer verdeelt worden in 3
groepen:
Dient als mRNA (+ strand)
Als template voor mRNA (-
strand)
RNA DNA (retrovirus)
- Er zijn verschillende soorten virussen, die
alleen maar op een bepaald soort organisme
kunnen voorkomen.
o Bacteriofagen hebben vaak een
complexe capside. Ze zijn ook de meest
bestudeerde virussen
Plantvirus Diervirus Diervirus Bacterievirus
,- Hostrange: een virus heeft een “spectrum” aan organismen dat het kan infecteren.
Mazelen kunnen bijvoorbeeld alleen in mensen voorkomen, terwijl “West nile virus” in
muggen, paarden, vogels en mensen kan voorkomen.
- (Bacterio)fagen hebben een lytische cyclus en een lysogene cyclus.
o Lytische cyclus: levenscyclus van bacteriofagen waarbij de gastheercel dood
gaat. Deze worden virulente fagen genoemd.
o Lysogene cyclus: levenscyclus van bacteriofagen waarbij de gastheercel blijft
leven (leest onderstaande afbeelding als een liggende acht, begin linksboven
in).
o Fagen die beide cycli kennen, worden gematigde vagen genoemd.
,- Bij gematigde vagen begint de lytische cyclus vaak wanneer de bacterie stress
ondervindt. Door stress gaat de bacterie dood. Het virus heeft in de gaten dat de
bacterie stress ondervindt, en start dan de lytische cyclus, om snel nog wat extra
virussen te maken voordat de bacterie doodgaat.
- Je moet de cyclus van de verschillende soorten genomen binnen virussen kennen.
(hieronder staan er twee).
- Viroids: circulaire RNA moleculen die plantencellen kunnen infecteren
Type 6,
RNA
DNA
- Prionen: eiwitten die hersenweefsel van dieren aantasten. De prionen tasten eiwit in
de hersenen aan, waardoor deze ook prionen worden. Vervolgens gaan die nieuwe
prionen weer andere hersen eiwitten aantasten, enz.
o Het zijn geen bacteriën of virussen.
o Ze zijn kleiner dan virussen
- Horizontale en verticale verspreiding van virussen:
o Verticaal: het wordt doorgegeven aan het kind. Niet per se genetisch, maar
ook gewoon doordat de moeder besmet is, en het ongeboren kind ook besmet
kan worden (tijdens de geboorte bijvoorbeeld).
o Horizontaal: het ene organisme besmet het andere
organisme, bv mens op mens, plant op plant, enz.
Van host op host.
,Hoofdstuk 17: van gen naar eiwit. Al behandeld in de vorige course, maar komt deze course
terug. Ook gewoon weer op de toets van DNA naar eiwit kunnen gaan en andersom.
- Transcriptie stappen
o Initiatie
o Elongatie
o Terminatie
- TATA box: sequentie waar
RNA-polymerase aan kan
binden.
- Transcriptiefactoren: groep
eiwitten betrokken bij
transcriptie die op de promotor
binden. Ze reguleren de
transcriptie, dus stimuleren,
remmen, enz.
- RNA processing:
o RNA splicing
Spliceosoom: enorm groot eiwit
complex, met daarin kleine stukjes
RNA. De RNA stukjes kunnen aan
de intronen binden, waardoor het
spliceosoom de intronen eruit kan
knippen.
o 5’ cap
o 3’ poly-A-staart
, - Translatie enzo ook kennen. Zie life science Course 2
- tRNA: een stuk sequentie dat een anticodon heeft. Wanneer het tRNA past (dus
wanneer het anticodon matched), dan wordt het aminozuur gekoppeld aan de peptide
keten.
- Drie verschillende sites in een ribosoom:
o E, P en A site
o Op de A site komt het nieuwe tRNA binnen.
o Vervolgens schuift het ribosoom een plek naar rechts[?] (een codon naar
links)
- GTP wordt gebruikt bij dit proces. Het is precies hetzelfde als ATP
Les 18-2-20 (PPT3)
- Gen expressie: het tot uiting komen van genen.
De regulatie van genexpressie bij prokaryoten:
- Bacteriën produceren alleen de eiwitten die op dat moment nuttig zijn.
- Gebeurt via negatieve terugkoppeling: het effect remt zichzelf, bijvoorbeeld
verwarming: is het heel warm, dan gaat de verwarming uit. Het wordt weer kouder,
verwarming gaat weer aan. Via het operon model (alleen bij prokaryoten!).
- Operon: groep genen achter een enkele promotor. Bij eukaryoten heeft ieder gen zijn
eigen promotor (waardoor je meer regulatie mogelijkheden hebt, want je kunt per gen
bepalen of het uit/aan moet). Bij prokaryoten heb je dus meerder genen achter één
promotor. Er kan individueel niet gekozen worden tussen de genen of ze aan/uit
moeten. De genen binnen het operon “horen bij elkaar”. Bijvoorbeeld een operon
voor het aanmaken van tryptophan: alle genen die daar voor nodig zijn, liggen in één
operon.
- Operon genen worden afgekort met trp [gen naam]
,- Repressor: het operon kan aan/uit gezet worden met een repressor. Het word door
een ander gen geproduceerd. De repressor blokkeert RNA polymerase van binden
(in werkelijkheid herkent RNA polymerase het operon niet meer doordat de repressor
gebonden is). De repressor wordt geactiveerd door een corepressor.
- Er zijn twee typen genregulatie bij prokaryoten:
o Wanneer er sprake is van een repressor, dan is het altijd negatieve
genregulatie, te onderverdelen in:
Een onderdrukbaar (repressible) operon: het operon staat aan (dus
RNA polymerase kan binden), totdat er binding plaatsvindt van
corepressor en repressor. Het operon gaat vervolgens uit (doordat de
repressor op het operator gaat binden), en RNA polymerase kan niet
meer binden. Maar let op!: de repressor is dan in de actieve fase! Kort
gezegd: de default van een onderdrukbaar operon is een inactieve
repressor, en een actief operon waarbij de operator niet gebonden is
met de repressor. Een voorbeeld is tryptophan (tryptofaan)
Een induceerbaar (inducable) operon: de operator staat uit (dus RNA
polymerase kan niet binden), totdat er binding plaatsvindt van
corepressor en repressor. De operator gaat vervolgens aan, en RNA
polymerase kan binden. Maar let op!: de repressor is dan in de
inactieve fase! Kort gezegd: de default van een induceerbaar operon is
een actieve repressor en een inactief operon. Een voorbeeld is
lactose (het lac operon).
o Positieve genregulatie: een soort volume knop in plaats van een aan/uit knop.
Bv het lac operon kan aan/uit, maar ook iets meer aan of uit.
Bijvoorbeeld een bacterie die in een lactose en glucose rijke omgeving
zit. De bacterie zal meer glucose afbreken (want daar krijg je
simpelweg meer energie uit) dan lactose. Het lac operon zal dus iets
uit staan, maar niet volledig uit. (PPT3, slide 19/20, hoef je niet
helemaal te begrijpen).
- Je moet voor de toets weten hoe trypthophan en lactose werken, en aan wat voor
een type genregulatie ze doen!
,Voorbeelden van negatieve genregulatie:
- Voorbeeld van onderdrukbaar operon bij tryptophan:
- In de afbeelding hierboven is Tryptophan niet in de omgeving aanwezig. De repressor
is nu in de inactieve fase. De repressor bindt dus niet aan de operator (het operon is
dus actief), waardoor de transcriptie gewoon plaatsvindt. Na de transcriptie vindt de
translatie plaats, en de bacterie produceert dan zelf Trypthophan, omdat het niet
vanuit de omgeving op te nemen is.
- Nu is er wel tryptophan in de omgeving aanwezig. De bacterie neemt het tryptophan
op. Het tryptophan (= de corepressor in dit geval) bindt op de repressor, en de
repressor wordt actief. De repressor kan nu aan de operator binden, waardoor RNA
polymerase geblokkeerd wordt, en de bacterie zelf géén tryptophan gaan
produceren, omdat het immers al vanuit de omgeving wordt opgenomen.
,- Voorbeeld van een induceerbaar operon bij lactose:
- In de afbeelding hierboven is lactose niet in de omgeving aanwezig. De repressor is
nu in de actieve fase. De repressor bindt dus aan de operator (het operon is dus
inactief), waardoor er geen transcriptie plaatsvindt, en de eiwitten die nodig zijn voor
het afbreken van lactose worden niet geproduceerd, er is immers geen lactose in de
omgeving aanwezig.
- Nu is er wel lactose in de omgeving aanwezig. De bacterie neemt lactose op. Het
lactose (= de “inducer” in dit geval) bindt op de repressor, en de repressor word
inactief. De repressor kan niet meer aan de operator binden, en RNA polymerase
wordt niet meer geblokkeerd. De eiwitten die nodig zijn voor de afbraak van lactose
worden gewoon gemaakt, er is immers lactose aanwezig die afgebroken moet
worden.
,Voorbeeld van positieve genregulatie, bij de aanwezigheid van lactose en glucose (Rick
vond dit wat minder belangrijk, dus het is niet erg als het niet precies snapt):
- In de afbeelding hierboven is er lactose en glucose in de omgeving aanwezig, maar
de glucose is schaars. De bacterie neemt dus meer lactose op dan glucose. Om dit te
compenseren, moeten er meer eiwitten geproduceerd worden die lactose afbreken,
dan glucose. De volgende stoffen zijn hierbij betrokken:
o cAMP: cyclic AMP
o CAP: sommige operons staan onder controle van een activerend eiwit, een
activator. Een voorbeeld hiervan is catabolite activator protein (CAP). Het is
een positieve controle van gen expressie.
- Wanneer er veel lactose is, en weinig glucose, dan wordt het inactieve CAP
geactiveerd met cAMP. Het CAP wordt hierdoor actief, en bindt op de CAP-binding
site (een plek op de promotor van het lac operon in dit geval). Het geactiveerde CAP
zorgt ervoor dat er grote hoeveelheden van het mRNA worden geproduceerd die
coderen voor eiwitten die nodig zijn voor de afbraak van lactose (een stuk meer dan
van glucose).
- Nu is er evenveel lactose als glucose aanwezig in de omgeving. cAMP is hierdoor
schaars, waardoor CAP inactief blijft. Er worden een stuk minder eiwitten
geproduceerd die lactose afbreken, doordat RNA-polymerase een kleinere
waarschijnlijkheid heeft van binden, desondanks de repressor niet gebonden is
(inactief is).
, Gen regulatie bij eukaryoten:
- Het reguleren van genexpressie binnen eukaryoten gebeurt zodat de cellen kunnen
specialiseren (bij bijvoorbeeld een zenuw cel zijn er andere genen tot uiting gekomen
dan bij een oog cel).
- Bij elke stap van gen tot eiwit kan er gereguleerd worden:
o De chromatine structuur
o Transcriptie initiatie
o Post-transcriptionele regulatie
- Chromatine: DNA om histonen (eiwit) gewikkeld.
o Je kunt veel aanpassingen aan de histonen
doen. Aan de hand van die aanpassingen gaat
het DNA losser/strakker.
Acetylatie: zorgt ervoor dat het
euchromatine wordt, dus dat het losser
zit, en transcriptie mogelijk is.
Methylatie: zorgt ervoor dat het
heterochromatine wordt, dus dat het
strakker zit, en transcriptie niet mogelijk
is.
o De patronen zijn enigszins overerf baar,
desondanks ze niet terug zijn te zien in
genetische code. (dit deel van de biologie heet
epigentica).
- Transcriptiefactoren: groep eiwitten die betrokken zijn bij
de transcriptie, en die de transcriptie reguleren. In
bijvoorbeeld een spiercel worden bepaalde
transcriptiefactoren geproduceerd, die er voorzorgen dat genen, die niet per se bij
elkaar hoeven te liggen, aan of uit komen in andere soort cellen.
o Je hebt proximale control elements, die dicht bij de promotor liggen
o Enhancers: elementen die verder weg liggen van de promotor.
o Een activator kan binden aan proximale of enhance elementen, die de
transcriptie kan stimuleren.
Sommige factoren kunnen ook een remmende werking hebben.
