5 VWO thema 2 DNA EXAMENTRAINER OEFENVRAGEN
Examentrainer
Vragen
Hongerwinterkinderen
Gedurende de laatste winter van de Tweede Wereldoorlog stierven veel Nederlanders door barre
omstandigheden: koude en voedselgebrek. Tijdens deze ‘hongerwinter’ werden ook kinderen
verwekt. Deze zogenoemde hongerwinterkinderen hebben door de ontberingen van hun moeder
epigenetische veranderingen in hun DNA gekregen waarvan de gevolgen nu nog, op hoge leeftijd,
merkbaar zijn. Zo komt bij hen relatief vaak overgewicht en diabetes voor.
Een onderzoeksteam van het Leids Universitair Medisch Centrum heeft aangetoond dat
hongerwinterkinderen een epigenetisch veranderd IGF2-gen hebben. Epigenetisch houdt in dat het
fenotype van een persoon verandert zonder dat er iets verandert in de nucleotidenvolgorde van
het DNA: er wordt alleen bepaald of genen 'aan' of 'uit' staan. Eén manier om een gen niet tot
expressie te laten komen is methylering, het verbinden van een methylgroep aan bepaalde
nucleotiden. Hongerwinterkinderen hebben minder methylgroepen (CH3-groepen) in het IGF2-gen
dan andere kinderen. Mogelijk is er een relatie tussen de methylering van het IGF2-gen en de
gezondheid van de, inmiddels op leeftijd gekomen, hongerwinterkinderen.
Alleen cytosine, op plaatsen waar in het DNA een 5’-CG-3’ nucleotidenvolgorde voorkomt, kan
gemethyleerd worden.
Tijdens de S-fase van de celcyclus worden de nieuwe, complementaire DNA-strengen alleen op die
plaatsen gemethyleerd waar de oude strengen gemethyleerd zijn, zoals in afbeelding 1 is
weergegeven.
Afbeelding 1
Het enzym dat verantwoordelijk is voor het vastleggen van de imprint na de DNA-replicatie is een
DNA-methyltransferase.
IGF2 (insulin-like growth factor II) is belangrijk voor de groei van de baby in de baarmoeder: het
stimuleert celdelingen van de foetus. Direct na de geboorte is het IGF2-gen veel minder actief. Bij
het IGF2-gen is onder normale omstandigheden sprake van maternale imprinting: het allel dat van
de moeder is geërfd, komt als gevolg van methylering niet tot expressie. Alleen het minder
gemethyleerde allel afkomstig van de vader wordt actief, waardoor er een normale hoeveelheid
van het hormoon IGF2 wordt geproduceerd. Wanneer een baby ook van de moeder een actieve
kopie van het IGF2-gen zou erven, en er dus twee IGF2-genen tot expressie komen, zou de baby
bij de geboorte veel zwaarder zijn.
1 © Uitgeverij Malmberg
, 5 VWO thema 2 DNA EXAMENTRAINER OEFENVRAGEN
2p 1 Voorafgaand aan welke deling of welke delingen vindt normaliter methylering van het IGF2-gen
plaats?
A alleen voor elke mitose, bij mannen en vrouwen
B voor elke mitose bij mannen en vrouwen, voor meiose alleen bij mannen
C voor elke mitose bij mannen en vrouwen, voor meiose alleen bij vrouwen
D voor elke mitose en meiose, bij mannen en vrouwen
Door de imprinting van het IGF2-allel afkomstig van de moeder, komt normaliter alleen het allel
afkomstig van de vader tot expressie. Bij een verkeerde imprinting van het IGF2-allel loopt het kind
een groter risico op overgewicht en andere ziektes.
2p 2 Waarom is het belangrijk dat ten minste één van de IGF2-allelen in de foetus tot expressie
komt?
Waarom is het beter voor de moeder dat het andere IGF2-allel dan wordt stilgelegd?
Naar: examen vwo 2013-1 (pilot).
Supermuis
Een onderzoeksteam van de Case Western Reserve University in Cleveland heeft tot zijn eigen
verbazing supermuizen gecreëerd. Dit was een resultaat van een onderzoek naar de werking van
het enzym PEPCK (fosfoënolpyruvaat carboxykinase) in spiercellen.
PEPCK maakt omzetting van aminozuren in glucose (gluconeogenese) in een cel mogelijk.
Gluconeogenese vindt bij muizen, net als bij mensen, vooral in de lever plaats en niet in de spieren.
Voor het onderzoek werd een gen geconstrueerd uit DNA-onderdelen van verschillende
organismen:
een promotor van het actine-gen;
PEPCK-cDNA (copy DNA), gemaakt met als matrijs mRNA dat codeert voor het enzym PEPCK;
een poly-A-staart, afkomstig van het gen voor groeihormoon.
Afbeelding 2 is een schematische weergave van dit genconstruct.
Afbeelding 2
Dit genconstruct werd door middel van micro-injectie in zojuist bevruchte eicellen van muizen
gebracht. De hieruit gegroeide genetisch gemodificeerde muizen produceren in het cytoplasma van
hun spiercellen ruim honderd maal zoveel van het enzym PEPCK als normale muizen.
De genetisch gemodificeerde muizen lopen met gemak 6 kilometer op een loopband, terwijl
normale muizen na 200 meter al afhaken. Ook op andere fronten presteren deze supermuizen
beter: ze eten veel meer zonder dik te worden en daarbij worden ze ook nog eens veel ouder dan
normale muizen. De onderzoekers proberen te achterhalen hoe het komt dat de supermuizen tot
zulke prestaties in staat zijn.
Bij het maken van het cDNA op basis van mRNA wordt een enzym gebruikt dat afkomstig is van
een bepaald type virussen.
2p 3 Wat is de naam van dit enzym?
A DNA-polymerase
B restrictie-endonuclease
C reverse transcriptase
D RNA-polymerase
2 © Uitgeverij Malmberg
Examentrainer
Vragen
Hongerwinterkinderen
Gedurende de laatste winter van de Tweede Wereldoorlog stierven veel Nederlanders door barre
omstandigheden: koude en voedselgebrek. Tijdens deze ‘hongerwinter’ werden ook kinderen
verwekt. Deze zogenoemde hongerwinterkinderen hebben door de ontberingen van hun moeder
epigenetische veranderingen in hun DNA gekregen waarvan de gevolgen nu nog, op hoge leeftijd,
merkbaar zijn. Zo komt bij hen relatief vaak overgewicht en diabetes voor.
Een onderzoeksteam van het Leids Universitair Medisch Centrum heeft aangetoond dat
hongerwinterkinderen een epigenetisch veranderd IGF2-gen hebben. Epigenetisch houdt in dat het
fenotype van een persoon verandert zonder dat er iets verandert in de nucleotidenvolgorde van
het DNA: er wordt alleen bepaald of genen 'aan' of 'uit' staan. Eén manier om een gen niet tot
expressie te laten komen is methylering, het verbinden van een methylgroep aan bepaalde
nucleotiden. Hongerwinterkinderen hebben minder methylgroepen (CH3-groepen) in het IGF2-gen
dan andere kinderen. Mogelijk is er een relatie tussen de methylering van het IGF2-gen en de
gezondheid van de, inmiddels op leeftijd gekomen, hongerwinterkinderen.
Alleen cytosine, op plaatsen waar in het DNA een 5’-CG-3’ nucleotidenvolgorde voorkomt, kan
gemethyleerd worden.
Tijdens de S-fase van de celcyclus worden de nieuwe, complementaire DNA-strengen alleen op die
plaatsen gemethyleerd waar de oude strengen gemethyleerd zijn, zoals in afbeelding 1 is
weergegeven.
Afbeelding 1
Het enzym dat verantwoordelijk is voor het vastleggen van de imprint na de DNA-replicatie is een
DNA-methyltransferase.
IGF2 (insulin-like growth factor II) is belangrijk voor de groei van de baby in de baarmoeder: het
stimuleert celdelingen van de foetus. Direct na de geboorte is het IGF2-gen veel minder actief. Bij
het IGF2-gen is onder normale omstandigheden sprake van maternale imprinting: het allel dat van
de moeder is geërfd, komt als gevolg van methylering niet tot expressie. Alleen het minder
gemethyleerde allel afkomstig van de vader wordt actief, waardoor er een normale hoeveelheid
van het hormoon IGF2 wordt geproduceerd. Wanneer een baby ook van de moeder een actieve
kopie van het IGF2-gen zou erven, en er dus twee IGF2-genen tot expressie komen, zou de baby
bij de geboorte veel zwaarder zijn.
1 © Uitgeverij Malmberg
, 5 VWO thema 2 DNA EXAMENTRAINER OEFENVRAGEN
2p 1 Voorafgaand aan welke deling of welke delingen vindt normaliter methylering van het IGF2-gen
plaats?
A alleen voor elke mitose, bij mannen en vrouwen
B voor elke mitose bij mannen en vrouwen, voor meiose alleen bij mannen
C voor elke mitose bij mannen en vrouwen, voor meiose alleen bij vrouwen
D voor elke mitose en meiose, bij mannen en vrouwen
Door de imprinting van het IGF2-allel afkomstig van de moeder, komt normaliter alleen het allel
afkomstig van de vader tot expressie. Bij een verkeerde imprinting van het IGF2-allel loopt het kind
een groter risico op overgewicht en andere ziektes.
2p 2 Waarom is het belangrijk dat ten minste één van de IGF2-allelen in de foetus tot expressie
komt?
Waarom is het beter voor de moeder dat het andere IGF2-allel dan wordt stilgelegd?
Naar: examen vwo 2013-1 (pilot).
Supermuis
Een onderzoeksteam van de Case Western Reserve University in Cleveland heeft tot zijn eigen
verbazing supermuizen gecreëerd. Dit was een resultaat van een onderzoek naar de werking van
het enzym PEPCK (fosfoënolpyruvaat carboxykinase) in spiercellen.
PEPCK maakt omzetting van aminozuren in glucose (gluconeogenese) in een cel mogelijk.
Gluconeogenese vindt bij muizen, net als bij mensen, vooral in de lever plaats en niet in de spieren.
Voor het onderzoek werd een gen geconstrueerd uit DNA-onderdelen van verschillende
organismen:
een promotor van het actine-gen;
PEPCK-cDNA (copy DNA), gemaakt met als matrijs mRNA dat codeert voor het enzym PEPCK;
een poly-A-staart, afkomstig van het gen voor groeihormoon.
Afbeelding 2 is een schematische weergave van dit genconstruct.
Afbeelding 2
Dit genconstruct werd door middel van micro-injectie in zojuist bevruchte eicellen van muizen
gebracht. De hieruit gegroeide genetisch gemodificeerde muizen produceren in het cytoplasma van
hun spiercellen ruim honderd maal zoveel van het enzym PEPCK als normale muizen.
De genetisch gemodificeerde muizen lopen met gemak 6 kilometer op een loopband, terwijl
normale muizen na 200 meter al afhaken. Ook op andere fronten presteren deze supermuizen
beter: ze eten veel meer zonder dik te worden en daarbij worden ze ook nog eens veel ouder dan
normale muizen. De onderzoekers proberen te achterhalen hoe het komt dat de supermuizen tot
zulke prestaties in staat zijn.
Bij het maken van het cDNA op basis van mRNA wordt een enzym gebruikt dat afkomstig is van
een bepaald type virussen.
2p 3 Wat is de naam van dit enzym?
A DNA-polymerase
B restrictie-endonuclease
C reverse transcriptase
D RNA-polymerase
2 © Uitgeverij Malmberg
