Summary
Volledige samenvatting 'Moleculaire biologie' 1e jaar BMW KUleuven
- Course
- Institution
Volledige samenvatting van alle hoofdstukken, gebaseerd op het boek van F. Claessens. Voldoende om te slagen voor het mc examen.
[Show more]
Seller
Follow
bmwstudent2020
Content preview
Moleculaire biologie prof. Claessens 1DNA
o Historie en inleiding
Een definitie van leven verschillende componenten; de combinatie van die factoren uiteindelijk leidt tot een
goede omschrijving.
1.1 Inspelende factoren
1) Levende organismen zijn afgescheiden van hun leefomgeving
2) Energieopname & -verbruik is noodzakelijk voor de instandhouding van het organisme. Tevens is
energie noodzakelijk (voor de voortplanting)
3) Groei; elk organisme evolueert in de tijd; het neemt toe in complexiteit tot het volwassen stadium is
bereikt. Uiteindelijk zal elk organisme sterven, door ouderdom (ruim begrip) of deling in
dochterorganismen
4) Voortplanting; elk levend organisme kan zich voortplanten door seksuele of aseksuele voortplanting,
wat noodzakelijk is om uitsterven te voorkomen.
5) Beweging; Levende organismen kunnen op eigen kracht bewegen (let wel; dit hoeft geen
voortbewegen te zijn; planten)
6) Interpretatie van prikkels; reactie op de omgeving is noodzakelijk
7) Communicatie; Levende organismen en cellen communiceren elkaar, belangrijk voor het leven
1.2 Levende cel
Een cel
- eenheid, afgescheiden van de omgeving
- georganiseerde opbouw dmv wisselwerking tssn biomoleculen
- Eukaryote (compartimenten) en Prokaryote cellen
1.3 Erfelijkheid dmv genen
Genen → informatiebevattende elementen die de karakteristieken van een individu, maar ook van een soort
waartoe dit individu behoort, bevat; daarmee coderen ze voor erfelijke eigenschappen.
De historie van de ontdekking van de genen:
8) Mendel kwam via het experiment met de lange en korte erwten tot de volgende wetmatigheden:
o Waarneembare eigenschappen zijn terug te brengen tot overerfbare eenheden
o Elke diploïde cel bevat 2 gekoppelde genen, waarbij eventueel meerdere allelen mogelijk zijn
→ elke mogelijke variant van een gen.
o Genen zijn óf dominant versus recessief óf intermediair.
9) Garrod -> de link tussen genen en biochemische processen, via alkaptonuri
; Deze pathologie te wijten aan een defect gen = de start van onderzoek naar moleculaire verklaring
van erfelijkheid.
RESULTAAT; Chromosomen zijn dragers van genen
Chromosomen → de draadvormige structuren in de cel die bestaan uit het DNA en zo de drager vormen van
de erfelijke eigenschappen.
, Moleculaire biologie prof. Claessens 2
1.4 Experimenten voor de stoffen van genetische informatie
10) Celfractioneringstechnieken → technieken waarbij de bestanddelen van cellen kunnen worden
opgesplitst in verschillende fracties.
- Homogeniseerde cellen
: detergenten/ mechanisch breken
Hiervoor bestaan verschillende methoden:
o Differentieel ultracentrifugeren:
1. Cellen worden kapot gemaakt m.b.v. detergenten (oplossen van membranen) of
mechanische krachten (mixer)
2. Dit homogenaat wordt gefilterd
3. Vervolgens vindt lage snelheid-centrifugatie plaats -> De zwaartekracht wordt
overtroffen door de middelpuntvliedende kracht: de zwaarste celorganellen
bevinden zich als eerste op de bodem en vormen daar een pellet. De resterende
oplossing vormt het supernatans.
4. Het pellet kan worden gescheiden van het supernatans en het supernatans kan
opnieuw worden gescheiden d.m.v. een hoger toerental -> steeds kleinere
organellen naar de bodem
N.B. voor de scheiding van het cytoplasma van de organellen heb je een rotatiesnelheid nodig van 50.000 rpm.
o Densiteitscentrifugatie:
1. In de centrifugebuis worden verschillende lagen met een dalende sucrose-
concentratie aangebracht (er zal géén homogeen mengsel ontstaan door
densiteitsverschillen.)
2. Hier bovenop komt het celhomogenaat en dit wordt gecentrifugeerd.
3. De organellen migreren richting de bodem totdat ze op een laag zijn gekomen
waarin de sucrosedichtheid gelijk is aan hun eigen densiteit: de opwaartse druk is
hier gelijk aan de neerwaartse, wat een scheiding oplevert.
o Homogene oplossingen van CsCl
Bij hoge rotatiesnelheden te centrifugeren, omdat het CsCl naar de bodem zal zakken en er een
concentratiegradiënt ontstaat. Dit wordt vaak gebruikt om isotopen te scheiden
1.5 Flemming: stadia van mitose
1) Het experiment van Griffith.
2 verschillende stammen van de Streptococcus pneumoniae: de S-stam en de R-stam. De volgende
homogenaten werden ingespoten bij een muis:
o De S-stam → longontsteking
o De R-stam → geen longontsteking
o Een gehomogeniseerde S-stam + de R-stam → longontsteking
BESLUIT:
1. Hij besloot hieruit dat bacteriën aan transformatie kunnen doen → het opnemen
van genen uit de omgeving
2. Welke stof nu in het S-homogenaat zat die dit veroorzaakte: Het S-homogenaat te
scheiden in RNA, eiwitten, DNA, vetten en koolwaterstoffen. Bij alle 5 de groepen
werd de R-stam toegevoegd en deze R-stam werd ingespoten bij de muis.
-> Alleen de muizen met DNA (afkomstig van het S-homogenaat) longontsteking
kregen
= Erfelijke eigenschappen (genen) zitten in DNA
, Moleculaire biologie prof. Claessens 3
1) Het Hershey-Chase experiment; bovenstaande conclusie werd opnieuw verkregen via het volgende
experiment:
o Bacteriofaag → de virussen van bacteriën.
o Men bezat 2 culturen E. Coli die beiden werden besmet met bacteriofagen.
- Één cultuur bevatte radioactief fosfaat -> In DNA fagen
- Één cultuur bevat radioactief zwavel -> In de eiwitten van de nieuwe bacteriofagen.
= Men verkrijgt dus bacteriofagen met gelabelde eiwitten en gelabeld DNA.
o Deze fosfaat- en zwavelbacteriofagen werden toegevoegd aan verschillende (schone)
kolonies E. Coli voor infectie en daarna werd het contact tussen de bacteriofagen en de
bacteriën onmiddellijk verbroken, zodat alleen het DNA in de bacteriën terechtkwam.
o Na centrifugatie kwamen de bacteriën op de bodem en de bacteriofagen in het supernatans.
(De bacteriën zijn besmet, en moeten dus in staat zijn nieuwe bacteriofagen te maken omdat
ze de (nog onbekende) component bevatten die hiervoor codeert): men zag dat het pellet
radioactief was door het fosfor en het radioactieve zwavel in het supernatans was
achtergebleven.
= DNA bevat informatie over de bouwstenen (zowel DNA als eiwitten)
2. De structuur van DNA
Men had nu dus bewezen dat DNA de essentiële factor was in de erfelijke eigenschappen, maar de structuur
was nog lang niet opgehelderd.
2.1 DNA = suiker + fosfaat + Basen
1) DNA bestaat uit deoxyribose
2) Uit fosfaatgroepen (die samen met de suikers de backbone van het DNA vormen): aan 5’ uiteinde
3) De 4 verschillende nucleobasen A, C, G & T:
o Purines → adenine en guanine
o Pyrimidines → thymine en cytosine
o N-β-glycosidische binding → de binding van de suiker aan een base via de OH-groep
4) Nucleoside → een base verbonden aan een deoxyribose via de N-β-glycosidische binding:
o Adenosine → een adenine verbonden aan een ribose (A)
o Cytidine → een cytosine verbonden aan een ribose (C)
o Thymidine → een thymine verbonden aan een ribose (T)
o Guanosine → een guanine verbonden aan een ribose (G)
o Uridine → een uracil verbonden aan een ribose (U)
1) Nucleotide → de verbinding van een fosfaatgroep aan een 5’ koolstof
4 basen komen slechts in lage C in de cel, vrije nucleotiden in hoge C in de cel
Opbouw via partiele hydrolyse van nucleinezuren door nucleasen // Vrijgekomen basen door
enzymatische recuperatieproces
Aan het 5’ C-atoom van de suiker kunnen maximaal 3 fosfaatgroepen worden gehangen via fosfo-
anhydridebindingen
- Vorming van deoxyribonucleotide-tri-fosfaten (dNTPs).
- Vorming van nucleotidetrifosfaten (NTPs) = niet gedeoxyleerd ribose
Aanduiding fosfaatgriepen met α, β en γ, startend vanaf de α-C van de suiker.
-> afsplitsing β en γ dmv selectieve enzymen
-> NTPs zijn de voornaamste dragers van biochemische energie = ATP-ADP Koppel / fosfaatenergie
, Moleculaire biologie prof. Claessens 4
1) De ribosen zijn aan elkaar verbonden via de fosfodiësterbinding: de 5’-C van de ene deoxyribose
wordt verbonden via een fosfaatgroep met de 3’-C van de vorige deoxyribose.
STRUCTUREN BASEN, NUCLEOSIDEN EN NUCLEOTIDEN
2.2 Andere belangrijke basen en nucleotiden.
1. Co-enzym A (betrokken bij acyltransferreacties)
2. NAD (betrokken met elektrontransferreacties (Nicotinamide Adenine Dinucleotide)
3. FAD (flavine adenine dinucleotide, tevens betrokken met elektrontransferreacties)
= biomoleculen die basen en nucleotiden bevatten
4. cAMP → een belangrijke second messenger met een intermediaire positie.
= cyclisch adenosine monofosfaat
Signaalmolecule
Gesynthetiseerd door adenylaatcyclase -> binding alfa-fosfaat van ATP met 3’OH uiteinde eigen ribose
Concentratie cAMP in cel bepaald door enzymen voor aanmaak en afbraak
cAMP fosfodiesterase cAMP AMP (door hydrolyse binding tsn fosfaat en 3’OH uiteinde ribose)
vb. Caffeine: inhibitie fosfodiesterase (geen omzetting cAMP naar AMP) = cAMP effect versterkt
vb. Viagra inhibitor cyclis nucleotide phosphodiesterase (gladde spiercellen) binding Viagra ipv
phosopodiesterase 5
5. S-adenosylmethionine; dit is de methyldonor in verschillende methyleringsreacties van basen en
eiwitten.
2.2.1 De werking van andere purine- en pyrimidine-analogen:
1) Caffeïne; dit is een inhibitor van fosfodiësterase (een enzym dat cAMP omzet naar AMP) omdat
cafeïne bindt aan cAMP in plaats van fosfodiësterase. De remming valt weg en de concentratie van
cAMP blijft hoog. cAMP houdt het organisme in geëxciteerde toestand.
2) AZT; 3’-azido-2’-deoxythymidine; dit is een AIDS-remmer. Het AZT inhibeert het reverse-transcriptase
van het HIV-virus waardoor er minder nieuwe virussen worden gevormd.
2.3 Eigenschappen van DNA in de polymeervorm.
I. OPBOUW
Chargaff : Basen komen voor in gelijke verhouding (A is stoïchiometrisch gelijk aan T en C aan G). A:T en G:C
Franklin: Via X-stralen diffracties is duidelijk geworden dat de algemene structuur van DNA helicaal is.
Watson en Crick: De dubbele-helix-hypothese:
3) De twee strengen van de helix lopen antiparallel: 5’ naar 3’ richting (parallel maar tegenovergestelde
richting)
4) A associeert met T en C met G VIA WATERSTOFBRUGGEN; associatie van een pyrimidine en een
purine, dus de lengte van de waterstofbruggen zijn per definitie overal gelijk!
5) De basen liggen naar elkaar gekeerd en de negatieve fosfaatgroepen zijn naar het water (naar
buiten) toe gekeerd
6) De negatieve ladingen van de fosfaatgroepen worden geneutraliseerd, meestal door Na+
7) Door het feit dat de basen waterstofbruggen kunnen vormen, zijn ze complementair, waarbij de
basenparen steeds in een vlak liggen dat loodrecht staat op de ruggengraat.
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 bmwstudent2020. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $5.88. You're not tied to anything after your purchase.
Can Stuvia be trusted?
4.6 stars on Google & Trustpilot (+1000 reviews)
53068 documents were sold in the last 30 days
Founded in 2010, the go-to place to buy study notes for 14 years now