DNA Thema 4

Van genotype tot fenotype Chromosoom Erfelijke informatie Bepaald welke eiwitten, enzymen gemaakt worden Alleen zichtbaar bij deling DNA-molecuul (desoxyribonucleïnezuur) Dubbele spiraal Gekoppelde nucleotiden Fosfaatgroep Desoxyribose Stikstofbase Adenine, thymine, cytosine, guanine DNA: DNA song; Desoxyribonucleïnezuur:DNA Fantastic! Mr. W's DNA Rap

Bioplek Animatie bioplek; plaatje: schooltv over DNA

Mitose en celdeling Celcyclus (celdeling en mitose) Celdeling Plasmagroei, deling v.d. ‘oude’ cel, DNA-replicatie DNA-replicatie(Interfase) Kopiëren chromosomen Verbinding tussen baseparen verbroken Blijft op een plek nog vast zitten= centromeer Vrije nucleotiden uit kernplasma binden aan base Chromosoom bestaat nu uit 2 chromatiden

Mitose (Kerndeling ) Profase Metafase Anafase Telofase Spiraliseren van de chromatiden Metafase Chromosomen bewegen midden cel Trekdraden aan centromeer vanuit spoelfiguur Anafase Trekdraden trekken chromatiden van elkaar Chromatiden bewegen elk naar een pool Telofase Spiralisatie chromosomen verdwijnt Plaatje: bioplek; Mitose:Filmpje parodie op telephone van Lady Gaga; Kerndeling: mitosis song, die ene die zo lekker blijft hangen Profase: duits liedje over mitose

Filmpje mitose crash course

Ongeslachtelijke voortplanting Filmpje over delend pantoffeldiertje

Ongeslachtelijke voortplanting Deel van een organisme groeit uit tot een nieuw individu Natuurlijk Deling Knollen Uitlopers Bollen Onnatuurlijk Scheuren Stekken Enten Weefselkweek

Natuurlijke ongeslachtelijke voortplanting Deling Een cel deelt zich in tweeën Vb. alg, amoebe, pantoffeldiertje Knollen Verdikking in de stengel die reservevoedsel bevat Knoppen op de knol kunnen uitlopen tot een nieuwe plant Vb. aardappel Uitlopers Soort stengel waar aan het einde een nieuw plantje ontstaat Vb. aardbei Bollen Rokken (verdikte bladeren met veel reservevoedsel) Knoppen tussen rokken kunnen uitlopen tot een nieuwe plant

Natuurlijke ongeslachtelijke voortplanting

Onnatuurlijke ongeslachtelijke voortplanting Scheuren Een plant in twee of meer delen opdelen Stekken Het afsnijden van een stengel of blad, waarbij wortels ontstaan op het snijvlak Enten Vastzetten van takken op een onderstam Tomtato Weefselkweek Deel van een plant dat goed groeit wordt op een voedingsbodem (voedingsstoffen en hormonen)gezet Onstaat callus: stukjes ongedifferentieerd weefsel

Onnatuurlijke ongeslachtelijke voortplanting

Meiose De vorming van geslachtscellen Twee fasen Meiose I (reductiedeling) Eén diploïde cel wordt twee haploïde cellen Meiose II Twee haploïde cellen worden vier haploïde cellen Plaatje: filmpje over meiose schooltv

Plaatje: meiosis square dance

Geslachtelijke voortplanting Elk chromosomenpaar bevat minstens één verschillend genenpaar Genotype geslachtscellen is dus verschillend Na versmelting geslachtscellen 2n verschillende mogelijke combinaties n= 23  223 =8.388.608

Voordeel geslachtelijke voortplanting Recombinatie Nieuwe combinaties genen A.g.v. bevruchting Meiose zorgt voor variatie. Het gen voor schubkleur (blauw of ongekleurd) en vinkleur (groen, roze of ongekleurd) liggen op hetzelfde chromosoom. Als twee vissen met verschillende allelen paren kan recombinatie zorgen voor een groot aantal nieuwe combinaties van eigenschappen in de nakomelingen.

Voordeel geslachtelijke voortplanting Aanpassing Ziekte Ziekteverwekkers en geslachtelijke voortplanting. Veel slakken kunnen zich geslachtelijk en ongeslachtelijk voortplanten. Vergelijkend onderzoek aan Nieuw-Zeelandse slakken populaties heeft aangetoond dat de frequentie van geslachtelijke voortplanting hoger is naarmate er meer parasieten in het milieu voorkomen. Geslachtelijke voortplanting zorgt op plaatsen met veel parasieten (locatie 1) voor variatie, en dat maakt snellere aanpassingen in de evolutionaire wapenwedloop met de parasiet mogelijk. Op plaatsen zonder parasieten (locatie 2) zijn die voortdurende aanpassingen niet noodzakelijk, en is juist ongeslachtelijke voortplanting optimaa

Planten

Bestuiving Zelfbestuiving Kruisbestuiving Stuifmeelkorrels komen op een stempel van dezelfde plant terecht Kruisbestuiving Stuifmeelkorrels komen op een stempel van een andere plant terecht

Zelfbestuiving Kruisbestuiving Pijl staat verkeerd, maar zelfbestuiving

Vermijden genetische variatie Veredeling Kruisingen uitvoeren met alleen die organismen met de meest gunstige eigenschappen Genetische modificatie Het veranderen van het DNA Klonering Genotype behouden Fenotype kan anders zijn Veredeling: filmpje over het kweken van nieuwe aardappels

Geslachtelijk vs. ongeslachtelijk Kost zeer veel energie Kost weinig energie Recombinatie Geen recombinatie Langzame groei populatie Snelle groei populatie Aanpassing aan veranderend milieu Nauwelijks aanpassing aan veranderend milieu Schadelijk mutaties verdwijnen Schadelijke mutaties blijven Meiose Mitose

Mutaties DNA beschadigt Hersteld door speciale enzymen

Mutatie Mutant Wildtype Mutageen blijvende verandering van de volgorde van stikstofbasen Mutant individu waarbij een mutatie tot uiting komt in het fenotype Wildtype individu waarbij een mutatie niet tot uiting komt Mutageen een invloed van buitenaf die een mutatie kan veroorzaken

RNA Ribonucleïnezuur Genetische code Zorgt voor de aanmaak van eiwitten in cytoplasma. Genetische code

DNA vs. RNA DNA RNA Suiker desoxyribose Suiker ribose Base thymine Base Uracil in plaats van thymine dubbele streng nucleotiden Enkele streng nucleotiden Een DNA-molecuul bestaat uit duizenden nucleotiden. Een RNA-molecuul bestaat uit enkele honderden nucleotiden.

Kanker Ongeremde deling van cellen gezwel (=tumor) Goedaardig Bouw van het weefsel verandert niet Delende cellen zijn enigszins gevoelig voor remmende stoffen Goed te behandelen Kwaadaardig Bouw van het weefsel verandert Ongevoelig voor stoffen die celdeling remmen Soms niet te behandelen

Primaire tumor Secundaire tumor Behandeling Tumor waarmee het allemaal begonnen is Secundaire tumor Tumor ontstaan doordat tumorcellen zijn gaan ‘zwerven’ Metastase Behandeling Radiotherapie Chemotherapie Opereren

Erfelijkheidsonderzoek Erfelijkheidsadvisering Voor zwangerschap vaststellen kans op afwijking/ ziekte Erfelijkheidsonderzoek Tijdens zwangerschap vaststellen afwijking/ ziekte Prenatale diagnostiek

Prenatale diagnostiek Onderzoek naar het ongeboren kind Echoscopie Hoog frequente trillingen Vlokkentest Vlokkenweefsel uit de placenta Vruchtwaterpunctie Vruchtwater met cellen van de foetus

Syndroom van down Trisomie 21 Typisch uiterlijk Vaak geestelijke achterstand

Non-disjunctie Beide chromosomen van een paar (of beide chromatiden) gaan naar dezelfde pool van de cel Meiose I Er ontstaan twee geslachtscellen met trisomie en twee met ontbrekend chromosoom Meiose II Er ontstaan 2 ´goede´ geslachtscellen, één met trisomie en één met ontbrekend chromosoom

(beide levensverwachting en 21 zijn levensvatbaar Monosomie niet

Trisomie 13 Patausyndroom Gespleten lip ‘Rockerbottom feet‘ Levensverwachting ± 2 maanden

Trisomie18 Edwards syndroom Kleine, laagstaande oren Afwijkende vuist de pink over de ringvinger en de wijsvinger over de middenvinger Levensverwachting ± 2 maanden

Biotechnologie Gebruik van organismen voor maken van producten voor de mens Groente en fruit Tomaat, champignon Brood Gist Kaas Chymosine (lebferment, uit maag kalveren) Wijn

Polyploïdie Cellen met meer chromosomen dan de wilde variant Tetraploïdie Cellen met 4n chromosomen Polyploïdie Cellen met een veelvoud aan chromosomen Colchicine Remt mitose doordat cellen niet delen

Recombinant-DNA-techniek Genetische modificatie Het inbrengen van (een stukje) DNA van een cel in een andere cel Zelfde of andere soort Organisme is transgeen Combineren van eigenschappen van verschillende soorten

Hematopoëtische groeifactoren Lactoferrine Belangrijk eiwit in moedermelk Insuline Regeling bloedsuiker Hematopoëtische groeifactoren Regulatie verschillende bloedvormende cellen Gouden rijst Bètacaroteen (vitamine A) Gloeivis Gen van koraal Plaatje rijst: DNA-revolutie –Landbouw over gouden rijst

Maak een tekening waarin je de werking recombinant-DNA-techniek uitlegt Hoe noemen we een organisme waar DNA vanuit een andere soort 'ingeplakt' is? Waarom kan zonder probleem het DNA van een koe ingebouwd worden in een plasmide (ringvorming DNA in een bacterie)? Waarom kun je in principe een 'willekeurige' cel van de koe gebruiken? Noem twee voordelen en twee nadelen van recombinant-DNA-techniek. Waarom is klonen als manier van voortplanting gunstig als je recombinant-DNA-techniek gebruikt? Geef twee redenen waarom wetenschappers graag bacteriën gebruiken bij recombinant-DNA-techniek. Geef twee redenen waarom het knipenzym pas na een bepaalde basencombinatie basen gaat losweken. Wat is de reden dat een aantal basen wordt los geweekt (en het DNA dus niet simpelweg doorgeknipt wordt)?

Een organisme waar DNA van een andere soort 'ingeplakt' is, wordt een transgeen organisme genoemd. DNA (als drager voor erfelijke informatie) is voor alle organismen op dezelfde manier opgebouwd. DNA van een koe kan dus zonder problemen ingebouwd worden in een plasmide. Alle cellen van de koe zijn ontstaan uit de zygote (= bevruchte eicel). Alle cellen van een koe bevatten dan ook dezelfde erfelijke informatie (en dus het gen voor insuline). Derhalve kun je dus een 'willekeurige' cel van de koe nemen voor recombinant-DNA-techniek. Voordelen: bacteriën kunnen nu geneesmiddelen, hormonen, ... maken, grotere voedselproductie, minder bestrijdingsmiddelen nodig, etc. Nadelen: gevolgen (op langere termijn) van inbouwen van soortvreemde genen, gevolgen van transgene organismen voor biodiversiteit, binnen voedselketens, etc. Zie voor meer voor- en nadelen: Wiki Genetische technologie.

Bij klonen ontstaan een identieke erfelijke kopie van het organisme; ingebrachte erfelijke informatie door recombinant-DNA-techniek blijft behouden (in alle nakomelingen). Wetenschappers gebruiken graag bacteriën voor recombinant-DNA-techniek omdat: bacteriën klein zijn, zich snel reproduceren, relatief eenvoudig opgebouwd is, ... Een knipenzym 'knipt' pas na een bepaalde basencombinatie het DNA door om te voorkomen dat een gen doorgeknipt wordt, het DNA op heel veel plekken doorgeknipt wordt en er ontstaan hierdoor 'sticky ends' (kleverige uiteinden) waardoor het inbouwen van een soortvreemd gen mogelijk wordt. Door het losweken ontstaan 'sticky ends' waardoor het inbouwen van een soortvreemd gen mogelijk wordt.

Celfusietechniek Versmelten van twee cellen van verschillende soorten= hybride cel Verkrijgen van antistoffen

DNA-fingerprinting . Afbeelding: filmpje in het engels over DNA-fingerprinting Punt: DNA-revolutie- Forensisch onderzoek

Speel de forensisch onderzoeker (CSI, in Engels)