In dit document is een samenvatting van de sylabus te vinden behorend bij het vak Medical Genomics. Uit ervaring weet ik dat het leren van de sylabus tijdrovend is en dus is dit bestand ideaal om tijd te besparen. Echter is niet de volledige leerstof gedekt, er missen een aantal onderwerpen (laatst...
Desoxyribonucleic acid (DNA) bestaat uit vier typen desoxynucleotiden: A, C, G, T. adenine en gunine
hebben 2 ringen en vormen de purines. Cytosine en thymine behoren tot de pyrimidines. In RNA
wordt T vervangen door U en ook dit is een pyrimidine. De basen zitten vast aan een suiker molecuul
( carbon atomen en een zuurstof atoom in de ring). De base zit aan C1 en het fosfaatmolecuul zit aan
C5. Base + suiker = nucleoside. Base + suiker + fosfaat = nucleotide. C3 vormt de 3’ kant en de C5
vormt de 5’ kant.
Nucleotiden
Het aantal fosfaat groepen bepaald de naam, nucleotide mono- (NMP), di- (NDP) of triphosphate
(NTP). De trifosfaat desoxyribonucleotiden die gebruikt worden als substraat bij DNA polymerase zijn
dNTPs. Afhankelijk van de basen krijg je: dATP, dTTP, dCTP of dGTP.
Nuceltotide polymerization
De nucleotiden binden doormiddel van de fosfaatgroepen om een DNA strand te vormen. De 5’ kant
bevat een vrije fosfaatgroep en de 3’ kant bevat een vrije hydroxyl groep (OH). De synthese van DNA
vindt altijd plaats van de 5’ naar de 3’. CG paren zitten vast met 3 waterstofbruggen en AT paren met
2.
The double helix
De basenparen zitten aan de binnenkant en de fosfaatgroepen steken naar buiten uit.
RNA (ribonucleic acid)
Ook deze wordt gemaakt van 5’ naar 3’. De ribose suiker ring is iets anders, want het bevat een OH
groep op C2, terwijl DNA daar een H atoom heeft zitten. RNA is enkel strengs, maar kan wel aan
zowel DNA als RNA binden.
Van DNA naar RNA naar eiwit
Gen transcriptie houdt in dat RNA wordt gemaakt van DNA. mRNA wordt herkend door ribosomen,
die onderdeel uitmaken van de eiwit synthese machinerie. De coderende sequentie in het ORF van
het mRNA matcht in het ribosoom met tRNA. tRNA koppelt de juiste aminozuren aan de groeiende
polypeptide keten. tRNA wordt geladen met aminozuren door een enzym genaamd aminoacyl tRNA
synthetase. Het ribosoom bestaat uit ribosomaal RNA (rRNA). Eiwitten dragen bij aan de structurele
elementen van alle cellen. ze dragen bij aan synthese, transport en afbraak van nutrienten, ze zijn
nodig voor DNA en RNA synthese, ze transmitten signalen tussen intracellulair en extracellulaire
compartimenten, beschermen tegen cel schade of zorgen voor schade herstel.
Genes
Structurele elementen van genen
, 1. Promotor die de productie van mRNA faciliteert. De promotor ligt altijd aan de 5’ kant op het
DNA, aangezien RNA wordt geproduceerd in de 3’ kant. De promotor ligt dus upstream van
de getrancribeerde regio.
2. Een transcriptie terminatie signaal aan de 3’ kant. Dit signaal vormt het einde van het mRNA.
3. Een start codon ATG. In mRNA wordt dit vertaald naar AUG. Het ribosoom begint op dit punt
met het maken van de polypeptide keten, startend met methionine. De sequentie is dus de
translatie initiatie. De optimale sequentie wordt de Kozak sequentie genoemd.
4. ORF. Elke codon codeert voor een aminozuur. Het ORF stopt bij een stopcodon.
5. Stopcodon zorgt dat het ribosoom van het mRNA afgaat en dus is dit de terminatie van de
translatie.
Eukaryotisch mRNA bevat een 5’ cap en een poly (A) staart aan de 3’ kant.
Het eerste aminozuur van het gevormde eiwit bevat een vrije amino groep (NH2) en dus is dit de
amino-terminus (5’). De laatste aminozuur bevat een vrije carboxyl groep en dus is dit de C-terminus
(3’).
Prokaryotic versus eukaryotic gene structure
RNA in prokaryoten is matuur zonder enige bijwerkingen. Ze bevatten veel genen in operons, dit
wordt afgeschreven in een polycistronic mRNA. Elk gen in het operon bevat zijn eigen ribosoom
binding side, dus translatie begint bij het startcodon. Een voorbeeld is de tryptophan operon. Een
enkele control region zorgt dat het mRNA nietgemaakt wordt als tryptophan synthese niet nodig is.
Genomen van eukaryoten coderen niet voor polycistronisch mRNA. Ze hebben exon-intron
structuren. Na de synthese van het mRNA, de immature transcript, worden niet coderende intronen
verwijderd voordat het mRNA geslansleerd wordt. Dit proces wordt splicing genoemd. mature mRNA
hebben een poly (A) signaal (AAUAAA) aan de 3’ kant. Dit zorgt voor transcriptie terminatie en
stabiliseert het RNA. mRNA ondergaat ook een modificatie in de eerste nucleotide, genaamd de 5’-
cap. Deze bestaat uit 7-methylguanosine base die gelinkt is aan de eerste nucleotide van het
transcript door een 5’-to-5’ triphosphate link die niet in andere delen van DNA of RNA polymeren
voorkomt.
Transcriptie
RNA wordt gemaakt door RNA polymerase. Een promotor sequentie in het DNA vormt de start side
voor de RNA polymerase op de coderende streng. Een enzym complex scheidt de twee DNA
strengen. De template streng wordt de antisense of template streng genoemd. de andere streng die
niet wordt gebruikt voor transcriptie is de sense of coding strand. Deze streng bevat dezelfde
sequentie als het RNA. Transcriptie gaat door tot de polymerase een transcriptie terminatie signaal
tegen komt. Dit signaal is anders dan de translatie terminatie signaal, want dat is het stop codon. Het
transcript wordt uit de nucleus getransporteerd.
Alternative splicing
Het verwijderen van intronen kan op verschillende manieren, waardoor er verschillende mature
mRNA’s ontstaan. Variatie kan ontstaan tussen weefsels, ontwikkeling stages en milieu condities.
Ondanks de variaties, is het strikt geregeld. Alternatieve splicing biedt de mogelijkheid om meerdere
eiwitten te maken met verschillende functies uit hetzelfde gen.
Translatie
,Ribosomen liggen in het cytoplasma en aan de rand van het endoplasmatisch reticulum. Het bestaat
uit eiwitten en rRNA en maakt eiwit van 5’ naar 3’. tRNA bevat een anti codon die een triplet bindt
van het RNA. Een bepaald codon wordt altijd gebonden aan dezelfde aminozuur. Er zijn 64 codons
mogelijk, maar er bestaan 20 aminozuren. Codons die coderen voor hetzelde aminozuur verschillen
vaak in de laatste base. 3 van de 64 codons worden niet herkend en hebben geen bijbehorend
aminozuur. Deze geven het ribosoom instructies om de stoppen, dit zijn de stopcodons.
Neutrale variaties zijn veranderingen die geen effect hebben op de eiwit sequentie.
Het startcodon geeft signaal voor eiwit translatie door het ribosoom. Het codeert voor methionine.
Niet alle eiwitten beginnen hiermee, in dat geval is methionine eraf gehaald. Het ribosoom bevat 3
vakken, A, P en E. Een tRNA komt de A site binnen en het ribosoom verplaatst, zodat het in de P site
terecht komt. Een nieuw tRNA komt in de A site en het ribosoom maakt een peptidyl binding tussen
beide aminozuren. Het eerste tRNA wordt los gelaten, zodat het tRNA die 2 aminozuren draagt in de
P site terecht komt. Bij een stopcodon is er geen nieuw tRNA die bindt en het ribosoom laat los van
het RNA en het eiwit komt vrij. Veel eiwitten zullen nog post-translationele modificatie ondergaan.
Eiwit
Eiwitten zijn polymeren van aminozuren. Het centrum van een aminozuur wordt gevormd door de
alfa carbon atoom. Deze is gebonden aan een aminogroep, een carboxylgroep, een hydrogengroep
en de zijketen. De zijgroep bepaald de karakter eigenschappen van het aminozuur. De bindingen
tussen aminozuren wordt een peptide binding genoemd. Deze bindt de carboxylgroep aan de
aminogroep van een ander. Dit proces wordt volbracht door het verlies van een water molecuul. De
sequentie van aminozuren bepaald de structuur en de functie van het eiwit. De aminozuur keten
gemaakt door het ribosoom is de primaire eiwit structuur. De sequentie wordt altijd gelezen van de
N-terminus naar de C-terminus. De secundaire eiwit structuur ontstaat als de keten gaat vouwen
doormiddel van waterstofbruggen. Er kunnen alfa helixen gevormd worden of beta sheets of random
coils. De alfa helix is een cylinder structuur waarbij de waterstofbruggen zitten tussen de COO en d
NH groep van de backbone. De beta sheet is een platte sheet door waterstofbruggen tussen adjacent
polypeptide segmenten. De beta sheet kan gevormd worden door anti parellele of parallele
polypeptide segmenten. De tertiaire structuur ontstaat door chemische interacties tussen
aminozuren. De secundaire structuren worden samen gevouwen en vormen zo het hele eiwit.
Tenslotte vormt de quartiaire structuur. Dit is een eiwit complex die uit meer dan één aminozuur
keten bestaat, die nu subunits heten.
Types of proteins
Elke cel bevat veel verschillende soorten eiwitten:
1. Structurele componenten: dit zijn de bouwblokken van cellulaire structuren.
2. Enzymen: handhaven chemische processen door een substraat in een product te katalyseren.
3. Signaal transductie eiwitten: reguleren cellulaire processen in reactie op milieu signalen en
daarmee coördineren van biologische processen.
4. Hormonen: het spreiden van signalen
5. Antilichamen: herkennen van onbekende structuren en het produceren van immuniteit
tegen bedreigingen.
6. Regulatore eiwitten: binden specifieke genen en reguleren die expressie levels.
, 7. Membraan transporters en kanalen: transporteren componenten naar specifieke
compartimenten en reguleren de permeabiliteit van het membraan.
8. Transport moleculen: dragen zuurstof (hemoglobine) of andere moleculen.
Al deze functies hangen af van het vermogen van eiwitten om te binden aan andere moleculen. Het
oppervlakte van het eiwit heeft een vorm die matcht met het molecuul waarmee ze interacteren.
Zodra een enzym zijn substraat heeft gebonden, stimuleert het biochemische processen op
verschillende manieren:
- Door substraten dichtbij elkaar te brengen, zodat het waarschijnlijker is dat ze chemische
reacties ondergaan.
- Door de substraten te oriënteren, zodat de reactie waarschijnlijker zal plaatsvinden.
- Door substraten te binden in een vorm die meer waarschijnlijk is om te reageren
- Door de energie status van substraten te veranderen, zodat ze waarschijnlijker zullen
reageren.
Controlling gene expression
Elke cel bevat hetzelfde genoom en kan toch anders gedragen. Dit komt doordat niet alle genen
aanstaan. De meeste cellen brengen slechts een klein deel tot expressie. Het gen expressie profiel
bepaald et wat voor cel we te maken hebben. De gen expressie stelt cellen in staat snel te reageren
op omgevingsveranderingen. Eiwitten kunnen interacteren met elementen in het DNA rondom
genen en hiermee de gen expressie positief of negatief beïnvloeden. Deze elementen in het DNA
worden regulatoire elementen genoemd. Er bestaan verschillende:
- De promotor: deze ligt direct upstream van de transcriptie start site. Elk gen heeft een
promotor.
- Enhancers: stimulatie van genexpressie. Deze kan meer dan 1 Mb van het gen dat zij
reguleren afliggen. 1 enhancer kan meerdere genen reguleren. Eiwitten die hieraan binden
worden enhancers genoemd.
- Repressors: inhibitie van gen expressie. Deze kan meer dan 1 Mb van het gen dat zij
reguleren afliggen. 1 repressor kan meerdere genen reguleren. Eiwitten die hieraan binden
worden repressors genoemd.
Gen regulatie gebeurd het meest op niveau van transcriptie. Signalen van de omgeving of andere
cellen activeren eiwitten en worden transcriptie factoren genoemd. deze eiwitten binden aan
regulatoire regio’s en reguleren daarmee de activiteit van het enzym polymerase. Door het
controleren van het level van mRNA synthese, kunnen transcriptie factoren de hoeveelheid eiwit
producten bepalen in elk gen op elk moment in de tijd.
Genome structure
Structural organization of DNA
Actieve genen zijn minder strak verpakt dan inactieve genen. Tijdens de mitose moet DNA in de
strakste vorm gevouwen worden, genaamd metaphase chromatids.
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 Femkecdj. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $3.75. You're not tied to anything after your purchase.
