Summary
Samenvatting Celbiologie I (F. Claessens)
- Course
- Institution
In dit document vind je een beknopte, maar volledige samenvatting van de hele cursus van Celbiologie I gegeven door F. Claessens.
[Show more]
Seller
Follow
irisvl
Reviews received
Content preview
Celbiologie I (F. Claessens)H1: DNA, DEOXYRIBONUCLEIC ACID
1.1 Inleiding
CENTRALE DOGMA VAN MOLECULAIRE BIOLOGIE
-> DNA (kenmerken) REPLICATIE -> RNA (boodschap) TRANSCRIPTIE -> proteïne TRANSLATIE
1.1.1 Biochemische definitie van leven
LEVEND ORGANISME
- Afgescheiden van zijn omgeving/ andere chemische samenstelling
- Energie-opname (eten/drinken/zonlicht) en -verbruik
- Zelfstandige beweging
- Voortplanting: kenmerken doorgeven (uitzondering: onvruchtbare individuen en kristallen/robots)
- Interpretatie van prikkels: organisme reageert op veranderingen in omgeving
- Communicatie (ook bv. eten of gegeten worden, darmflora, effect bijensterfte op fruitoogst) = biodiversiteit
- Groei: organisme evolueert met de tijd (niet voldoende definitie, bv. kristal groeit ook)
- Biomolecules (specifieke chemische verbindingen) --> proteïnen, lipiden, polysachariden, nucleïnezuur
1.1.2 Waaruit bestaat een levende cel?
- cel = eenheid van het leven (min of meer autonoom in staat om te ‘overleven’)
- wisselwerking tussen biomoleculen: proteïnen, lipiden, carbohydraten en nucleïnezuren
- info opslaan -> doorgeven en tot expressie brengen
- Eukaryoot (kern, compartimenten) ≠ Prokaryoot (geen kern, meestal ziektekiemen), wel zelfde mechanismen
1.2 Belangrijkste mijlpalen in de geschiedenis van de erfelijkheidsleer
1.2.1 Eigenschappen zijn erfelijk: de genen
= elementen die info bevatten over karakteristieken/soort van een individu, coderen voor erfelijke eigenschappen
1.2.2 Erfelijkheidsleer Mendel (erwten)
- Definitie van genen (2 gekoppelde per kenmerk, eventueel meerdere allelen, diploïd -> 1 doorgeven aan volgende generatie)
- Kenmerken zijn intermediair/dominant/recessief
1.2.3 Link genen en biochemische processen van Garrod
- Wetten van Mendel zijn ook toepasbaar op de mens
- Ziekte alkaptonurie (zwart babypipi, opstapeling homogentisinezuur…) -> oorzaak: defect gen -> zit in de familie (recessief)
- Erfelijkheid van (defecten in) biochemie
1.2.4 Welke stoffen bevatten de genetische informatie?
- Men dacht dat chromosomen (eiwitten) de kenmerken doorgaven -> want celdeling: chr. verdeeld over dochtercellen
1.2.4.1 Componenten isoleren uit cellen
A. ‘Stukmaken’ --> doel: HOMOGENAAT (mengsel)
- Mechanisch (breken/knippen/…)
- Sonicatie (m.b.v. ultrasone geluidsgolven celwanden breken)
- Detergent (celmembranen oplossen)
B. Mengsel scheiden
Differentiële ultracentrifugatie:
1. Cellen stukmaken
2. Mengsel filtreren -> grote brokstukken verwijderen
3. Lage rotatie-snelheid -> middelpuntvliedende kracht > zwaartekracht
-> zwaarste organellen onderaan = pellet ( bovenliggende oplossing = supernatans)
4. Supernatans overgebracht in nieuwe centrifugebuis -> hogere rotatie-snelheid (deze stap blijven herhalen)
(*opmerking: 50.000 rotaties/min --> g-krachten tot 300.000 maal zwaartekracht)
Densiteitscentrifugatie:
1. Sucrosegradiënt aanbrengen (of CsCl-oplossing) -> onderaan grootste densiteit
2. Homogenaat bovenop deze gradiënt aanbrengen
3. Centrifuge op hoog toerental -> organellen blijven hangen op laag die overeenkomt met hun eigen densiteit
4. Lagen eruit halen (met spuit leeg/ laten lopen/…)
1.2.4.2 Het experiment van Griffith (1941)
- Salmonella Premmosia (testen op muizen) -> 2 stammen vergeleken: S en R
- S-stam (dodelijk, indien levend) en R-stam (niet dodelijk)
- Verhitte S + R -> wel dodelijk -> transformatie: bacteriën kunnen dragers van eigenschappen/genen uit omgeving opnemen
- Experiment: R + eiwit/lipide/RNA/DNA/koolwaterstoffen van S -> enkel mengsel met DNA zorgde voor dodelijke eigenschap
-> DNA = drager kenmerk!
1
,1.2.4.3 Het Hershey-Chase experiment
- Bacteriofagen = virus bacteriën (DNA + eiwitten)
- Bacteriofaag + bacterie (bv. E. Coli) --> heel veel bacteriofagen
- Bacteriofaag + E. Coli -> schudden -> centrifugeren -> pellet met bacteriën in voedingsboden:
bacteriofagen gevormd, want kenmerk al doorgegeven
- Experiment: radioactief fosfaat -> DNA bacteriofagen = radioactief
radioactief zwavel -> eiwit bacteriofagen = radioactief
E. coli + gelabelde bacteriofagen -> fosfor in pellets (dus DNA is doorgegeven) -> DNA = drager kenmerk!
1.3 De structuur van het deoxyribonucleïnezuur (DNA)
1.3.1 DNA = suiker + fosfaat + basen
- twee vormen: DNA en RNA
- DNA < lange polymeren
- (β-D-2-)deoxyribose (suiker): koolstoffen genummerd?? Fig. 2.10 -> C3’ is C gebonden aan OH
- fosfaatgroepen: ruggengraat DNA, gebonden aan 5’ uiteinde deoxyribose
- basen: purines (adenine, guanine) en pyrimidines (thymine, cytosine) -> stikstof-bevattende ringstructuren
- N-β-glycosidische binding tussen base en ribose -> nucleoside: C1 suikerrest gebonden aan N9 purine en N1 pyrimidine
(aan adenine -> adenosine (A), guanosine (G), cytidine (C), thymidine (T) en aan uracil -> uridine (U))
- nucleotide: fosfaatgroep aan 5’ koolstof (via fosfo-anhydridebindingen) -> α-, β- en γ-fosfaatgroep
3 fosfaatgroepen -> dNTPs = deoxyribonucleotide-tri-fosfaten
ribose niet gedeoxyleerd -> NTPs = nucleosidetrifosfaten (bv. ATP -> ‘fosfaatenergie’)
- ribosen verbonden via fosfodiesterbindingen: 5’ koolstof ribose via fosfaatgroep aan 3’ koolstof vorige ribose
1.3.1.1 Andere belangrijke basen en nucleotiden
- cyclische vormen mononucleotiden: signaalmoleculen -> cNMP (bv. adenosine -> cAMP)
- coenzyme A, NAD en FAD
- basen en eiwitten op intracellulair niveau gemethyleerd
- purine- en pyrimidine-analogen: bv. caffeïne inhibeert fasfodiesterasen (cAMP -> AMP) -> effect AMP versterkt
- AZT/Tenofovir: behandeling AIDS, inhibeert enzyme voor replicatie hiv-virus
1.3.2 Eigenschappen van DNA
1.3.2.1 Het model van de β-helix
- Regels van Chargaff: relatieve hoeveelheden basen in genomisch DNA van een soort is constant, ook is [A]=[T] en [G]=[C]
- Rosalind Franklin: X-straaldiffracties -> DNA-structuur is helicaal
- DNA: dubbelstrengige, anti-parallele structuur -> dubbele helix
A=T en C≡G associëren via waterstofbruggen -> complementaire basenparen loodrecht op fosfaatruggengraat
fosfaatgroepen naar buitenkant gericht (hydrofiel)
β-helix: grote- en kleine groeve, o.w.v. niet-diametrale ligging glycoside-bindingen
andere mogelijkheden: Z-DNA en tripel-helix (komen niet vaak voor)
- stabiliteit DNA: grote aantallen basen, van der Waals krachten en stapeling basen
- strengen uit elkaar door bv. temperatuurstijging
1.3.2.2 Notatie basenvolgorde
bovenste streng van 5’ naar 3’, andere is complementair en hoeft niet genoteerd te worden
bv. 5’-AGGGTTTACACATT-3’
3’-TCCCAAATGTGTAA-5’
1.3.2.3 Palindromische sequentie
- taalkundig: palindroom = woord dat in beide richtingen hetzelfde gelezen wordt
- DNA: enkel onderste streng (die we van rechts naar links lezen) is een palindroom???
1.3.2.4 Hoe kan DNA bestudeerd worden?
Absorptie:
- DNA absorbeert UV-licht (260nm), absorbtiewaarde = 1,0
- dubbelstrengig DNA absorbeert minder dan enkelstrengig DNA
- absorptie in functie van temperatuur: grafiek stijgt vanaf smelttemperatuur tot een plateauwaarde = hyperchromiciteit
Hybridisatie: DNA denatureren en vervolgens terug laten afkoelen -> DNA strengen vinden elkaar terug en hybridiseren
DNA elektroforese:
- gebruikt om: DNA te bekijken, DNA moleculen van verschillende lengte te scheiden en DNA fragmenten op te zuiveren
- DNA is neg. geladen -> migreert naar pos. pool doorheen agarosegel*-netwerk (lange fragmenten minder ver dan korte)
- DNA zichtbaar maken met Ethidiumbromide** (of bv. SYBRSafe***) -> fluoresceert (oranje) indien absorptie UV-licht
- DNA scheiden met scherp mesje, vergelijken met DNA van gekende lengte -> lengte fragment extrapoleren
*polysachariden, onderling verbonden door H-bruggen, oorspronkelijk uit zeewier ** planaire stof *** minder kankerverwekkend + blauw licht
2
, H2: DNA REPLICATIE
2.1 Replicatie is semi-conservatief
DNA replicatie: genoom van E. Coli -> 4,5 . 106 basenparen
menselijk genoom -> 3,3 miljard basenparen, diploïd -> 6,6 . 109 basenparen --> getallen kennen!!
Theoretisch gezien 3 opties:
A. semi-conservatieve deling -> half-bewarend, strengen uit elkaar, helft
doorgegeven en andere helft gemaakt
B. conservatieve deling -> dubbelstreng geconserveerd
C. dispersieve deling -> verdeeld over DNA strengen worden stukjes nieuw
DNA toegevoegd -> steeds meer verdund
Welke is juist?
-> experiment met E. Coli (voordeel: snelle deling)
1. E. Coli bacteriën kweken, stukmaken en scheiden op CsCl-gradiënt -> DNA op plaats waar densiteit DNA = densiteit CsCl (14N)
2. E. Coli kweken en enkel 15N geven -> DNA heeft hogere densiteit (lager in gradiënt)
3. E. Coli 15N brengen in 14N voor één generatie lang -> DNA heeft densiteit tussen 1. en 2. in
4. E. Coli 15N brengen in 14N voor twee generaties lang -> twee densiteit ‘banden’ in CsCl-gradiënt
-> Enkel semi-conservatieve voldoet aan de experimentele constataties!
2.2 DNA-polymerase
- kunnen dNTPs binden aan DNA (3’OH-uiteinde nodig!) --> 5’-3’-pol.
- onomkeerbaar proces
- maakt fouten: bv. foute base -> foute (B-)helicale structuur -> komt op foute plaats terecht, waar de binding verbroken wordt
= proofreading/’nalezen’ van 3’ naar 5’
Herstel DNA polymerase:
3 functies: 5’-> 3’ exonuclease
5’-> 3’ polymerase
3’-> 5’ proofreading (= exonuclease activiteit)
2.3 Replicatievork
EN foto’s DNA replicatie -> bubbels zichtbaar
= splitsingspunten
= replicatievork,
hier gebeurd DNA synthese:
1. DNA uiteen door helicase (zie cursusblad) -> ringstructuur, gebruikt ATP (E) om over het DNA te schuiven
2. Topoisomerase -> veranderen topologie, maar behouden structuur (als oplossing voor warrig netwerk dat ontstaat na stap 1.)
a. Topo I -> binding DNA strengen op één punt losgemaakt, superbinding draait -> stilstand -> terug gebonden
b. Topo II -> X-structuur -> knipt GR-S (ATP) -> O-structuur -> G-S naar beneden -> GR-S terug sluiten -> G-S zit achter GR-S
-> -> -> -> -> -> ->
--> geneesmiddel: novobiosine, inhibeert werking topo II, verhindert dat ‘blauwe’ streng terug kan sluiten
--> topo I inhibitor: camptothecin, behandeling kankercellen
3. SSBP -> single stranded binding proteins, beschermen het enkelstrengig DNA tegen afbraak
4. (RNA polymerase) primase -> primer, maakt 3’OH-uiteinden
5. DNA polymerase -> (DNA pol III voor E. Coli en DNA pol δ bij eukaryoten) DNA aanmaken in 5’-3’ richting
6. Sliding clamp -> ringstructuur rond DNA, houdt DNA polymerase op z’n plaats
7. DNA polymerase -> RNA primers vervangen door DNA, er blijven nog nicks (openingen) tussen de fragmenten
8. Ligase: uiteinden van nicks aan elkaar plakken
2.4 De replicatievork is asymmetrisch
LEADING STRAND: 5’ – 3’ streng -> snelle replicatie
LAGGING STRAND: 3’ – 5’ streng, er moet telkens een nieuwe primer aangebracht worden -> bestaat uit okazaki fragmenten
RNA verwijdert door polymerase I (bij prokaryoten) en herstel-polymerase (bij eukaryoten)
3
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 irisvl. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $9.70. You're not tied to anything after your purchase.
Can Stuvia be trusted?
4.6 stars on Google & Trustpilot (+1000 reviews)
66579 documents were sold in the last 30 days
Founded in 2010, the go-to place to buy study notes for 14 years now