Class notes
GP Hoorcolleges uitwerking
- Course
- Institution
Alle hoorcolleges van GP zijn uitgewerkt in dit document.
[Show more]
Seller
Follow
rebecca81
Content preview
Van Genoom tot Populatie HoorcollegesSchriftelijk tentamen heeft open vragen (55%) en meerkeuzevragen (45%).
DNA als drager van erfelijk materiaal
Watson en Crick ontdekken in 1953 de structuur van DNA (deoxyribonucleic acid), in 1944 is pas
ontdekt dat DNA de drager van genetisch materiaal is. De genetische informatie wordt doorgegeven
via celdeling en reproductieve cellen. De bouwsteen van DNA zijn nucleotiden, een nucleotide heeft
3 bindingsplekken, 2 covalent en 1 niet-covalent. De base zit vast aan een suiker, een deoxyribose,
hierbij zit aan elk C-atoom een OH-atoom, op
positie 1 is de OH vervangen door de base. Op
plek 2 zit er geen OH groep. Op plek 3, C-3’ kan
de nucleotide een binding vormen met de
volgende nucleotide, dat gaat met de 5’ van de
volgende. Op plek 5’ zit een fosfaat groep. De
basen vormen H-bruggen, deze is niet-covalent,
het is de belangrijkste binding. De schematische
structuur van nucleotiden moet gekend zijn. A
en T vormen een binding met 2 H-bruggen, en G
en C vormen een binding met 3 H-bruggen. A en
G hebben een 6-ring met een 5-ring eraan. T en
C hebben een 6-ring, er is dus altijd een binding tussen een dubbele ring, een purine, en enkele ring,
een pyrimidine, dit zorgt ook voor gelijke dikte in het hele DNA. De DNA-strengen lopen antiparallel,
dus base paring kan alleen als de strengen tegen elkaar lopen. DNA helix is een draaiing, per draai
zijn er 10 baseparen, de strengen van DNA zijn complementair. De doorsnede van DNA is 2 nm, de
binding tussen nucleotiden is een fosfodiester binding. Als je geen 5’
of 3’ ziet, dan is links 5’ en rechts 3’. Het 5’-einde is het fosfaat einde,
het 3’-einde is het hydroxyl einde. DNA is dubbelstrengs, dus de
informatie ligt dubbel opgeslagen, hierdoor is het herstellen van
fouten mogelijk en maakt kopiëren makkelijk. DNA is door de dubbele
helix structuur stabiel en kan heel veel nucleotiden bevatten en dus
heel veel informatie opslaan. Het kan heel lang worden, doordat het
dus stevig is. DNA is ook relatief stabiel, het kan voor vele duizenden
jaren oud (mummies, bevroren mammoeten, neanderthalers) nog
goed gelezen worden. Het DNA van een zoogdier heeft ongeveer 3
miljard unieke basenparen, dus 6 miljard totaal (2 paar
chromosomen), dit is ongeveer 1 meter lang. De meter wordt verpakt
in een klein aantal DNA-ketens, de chromosomen. Bacterieel
chromosomen hebben niet dezelfde structuur als eukaryote chromosomen en de genen zijn verpakt
in een enkel, circulair DNA-molecuul. DNA is in een nucleus verdeeld in verschillende sets
chromosomen. Elk chromosoom is 1 lang lineair DNA-molecuul met proteïnen, die het vouwen en
verpakken. Het complex van DNA met proteïnen heet een chromatine. Afgezien van
voortplantingscellen of zeer gespecialiseerde cellen zonder kern, hebben alle humane cellen 2
kopieën van elk chromosoom, homologe chromosomen. Het Y-chromosoom is het enige niet-
homologe chromosoom. De chromosomen verschillen van elkaar in grootte, maar kunnen ook
gekleurd worden via DNA-hybridisatie. DNA-kleuring kan ook gebruikt worden, hierbij wordt er
onderscheid gemaakt tussen DNA wat A-T-rijk en C-G-rijk is, het patroon wat zichtbaar wordt kan
chromosomen onderscheiden. Een karyotypering is de weergave van alle (humane) chromosomen,
,hierbij kun je abnormaliteiten zien. Een nucleosoom is 1 histoncomplex met DNA eromheen. Een
nucleosoom bevat 8 histon proteïnen, 2 van H2A, H2B, H3 en H4 en DNA van 147 nucleotiden. De
nucleotiden zijn ronde de histon octameer gedraaid in een 1.7 linkerdraai. Het linkende DNA tussen
de nucleosomen verschilt in lengte. De histonen zijn klein en positief geladen, waardoor ze negatief
DNA strak tegen zich kunnen binden. Elk histon heeft ook een N-terminale staart wat uit het
nucleosoom kern partikel steekt, dit is belangrijk voor reversibele, covalente chemische modificatie.
Nucleosomen worden verder op elkaar verpakt door een histon, H1, waardoor er een meer
gecondenseerde chromatine vezel ontstaat. De chromatine vezel wordt verder verpakt met loops,
die condenseren verder tot interfase chromosomen. De compacte streng van loops condenseren nog
meer tot het mitotische chromosomen vormt. Het genoom is de volledige genetische informatie.
Veel eukaryoten hebben junk DNA, dit is zeer goed geconserveerd. De verdeling van DNA over
chromosomen is species afhankelijk. Een chromatine is het totale DNA keten met histonen. DNA is
een lineaire code, het is niet symmetrisch, de 5’-kant is het begin, die zit links, de 3’-kant is het einde,
die zit rechts. Vaak wordt maar 1 streng van het dubbelstrengs DNA weergegeven, dit is de
mattrijsstreng die loopt van 5’-einde naar 3’-einde. Het is afhankelijk welk van de 2 codeert voor een
bepaald eiwit, dit weet je niet van te voren, soms zit die in beide strengen, de regulerende code. DNA
is een recept waarmee een organisme zichzelf kan namaken en in stand houden. DNA bevat
informatie over de samenstelling van componenten van een cel en de volgorde van maken en
hoeveelheid van componenten. DNA bevat informatie over de samenstelling van DNA, RNA en
eiwitten. Een gen bevat de informatie voor de samenstelling en regulering van een eiwit of RNA. Een
gen bestaat uit een coderend gedeelte, ook wel genetische code, de samenstelling van een eiwit, en
een regulerend gedeelte, de hoeveelheid van een eiwit. DNA is vooral coderend gedeelte, het heeft
ook structurele/ruimtelijke informatie. Een bacterie heeft ongeveer 4300 genen, dit bestaat uit 5
miljoen basenparen. Een gist heeft 6600 genen, dit bestaat uit ongeveer 13 miljoen basenparen. Een
wormpje heeft 21 000 genen, dit bestaat uit 130 miljoen basenparen. Met 500 genen kun je het
minimale leven vormen. Een zoogdier heeft 21 000 genen die coderen voor eiwitten en meer dan
5000 RNA only genen, dit bestaat uit 3 miljard basenparen. Dieren hebben 20-50 paar chromosomen,
er zijn 300-3000 genen per chromosoom met 10 4 tot 106 baseparen per gen, 3 x 109 unieke
baseparen vormt een totaal van 6 miljard.
DNA replicatie
DNA-replicatie is nodig voor celdeling, hierbij wordt DNA beschermd tegen beschadiging. In de
celcyclus wordt DNA gerepliceerd, in de interfase tot interfase chromosomen, en gescheiden in de
dochtercellen, in mitose. Interfase chromosomen zijn niet goed zichtbaar. Het centromeer zorgt voor
scheiding van gedupliceerde chromosomen, DNA is dan opgevouwen tot mitotische chromosomen.
Centromeren binden daarna aan de mitotische spoel, waarna de chromosomen gescheiden worden.
De interfase chromosomen zitten op een bepaalde plek in de interfase nucleus en/of verbonden aan
een bepaalde plek op nucleaire envelope en/of nucleaire lamina, zodat ze niet in elkaar haken. De
nucleolus is de plek waar ribosomaal RNA zit, belangrijk voor structuur en katalyse. DNA is altijd goed
opgevouwen, maar wel dynamisch. Permanente veranderingen, mutaties, gebeuren in het DNA, ze
hebben vaak geen invloed op het organisme, soms kunnen ze positief zijn voor het organisme, soms
negatief of geen effect hebben.
Verandering in DNA-sequentie zorgt voor
variatie. Bij replicatie van DNA dient de
oorspronkelijke DNA streng als matrijs,
een template, voor de nieuwe streng.
Allebij de strengen worden gebruikt als
matrijsstreng en er wordt dus een
,nieuwe streng met een oude gepaard, de replicatie is daarom semiconservatief. DNA replicatie
gebeurt als een cel deelt, een bacterie deelt elk uur, een zoogdiercel deelt niet zo snel, het is
afhankelijk van celtype: darm eens per 12 uur, fibroblast eens per 24 uur en een levercel tot eens per
jaar. De DNA replicatie gebeurt tijdens de S-fase van de celcyclus. Nodig voor DNA replicatie is een
template, een enzym wat deoxyribose-fosfaat bindingen in DNA keten maakt, namelijk DNA
polymerase, en energie voor de vorming van de chemische binding door deoxynucleotidentrifosfaten
(dATP, dCTP, dGTP of dTTP). De proteïnen die nodig zijn bij DNA replicatie heten ook wel de replicatie
machine. De substraten zijn dus deoxynucleotidentrifosfaten. Als aan een G een C gebonden moet
worden, dan wordt er een fosfo-diëster binding gevormd door dCTP, die de OH-groep op 3’-einde
aanvalt. Pyrofosfaat wordt gehydrolyseerd en komt vrij als 2 fosfaten, waardoor de reactie vrijwel
onomkeerbaar is. Het enzym loopt over het DNA en klikt de nucleotiden vast op de goede positie.
DNA polymerase maakt ongeveer 1 fout per 10 4 basen. Dit komt doordat DNA-polymerase pas de
reactie katalyseert als de binding goed is. Daarbij verwijdert proofreading activiteit van DNA
polymerase ‘foute’ basen gelijk na het inbouwen. DNA polymerase heeft dus een polymerisatie en
proofreading/editing activiteit. Als de fout hersteld is, dan kan hij verder. DNA polymerase heeft een
enkelstrengs DNA nodig, dus vlak voor de S-fase moeten de DNA-strengen uit elkaar, dit begint bij de
replicatie origine. Er is een DNA code die de replicatie origine is, hier wordt de helix geopend met de
hulp van iniator proteïnen. Helicase gaat vervolgens beide kanten op het DNA aan beide kanten
openen, DNA replicatie is daarom bidirectionaal. Niet kennen over het draaien van DNA-strengen.
DNA replicatie verloopt vanaf de replicatie origine in beide richtingen. Helicase opent dus de DNA
helix aan de voorkant van een replicatie vork, DNA polymerase volgt en vormt de strengen. Helicase
zit als een soort ijsbreker aan DNA polymerase. DNA polymerase maakt een nieuw DNA-streng van 5’
naar 3’, het heeft dus een streng met vrije 3’-OH groep nodig, want er is een backbone nodig, er is
dus een begin nodig. DNA polymerase kan het beginstukje met een vrije 3’-OH-groep, de primer, niet
zelf maken. Primase maakt een RNA beginnetje voor DNA polymerase, het is de startmotor. RNA
polymerase vormt dus de primer voor DNA polymerase. Primase maakt een RNA beginnetje, het is
een RNA polymerase, het gebruikt DNA als voorbeeld voor de vorming van RNA. DNA polymerase
wentelt door de helix, er is een eiwit om het DNA polymerase vast te houden aan de streng, dit is de
sliding clamp, het houdt DNA polymerase gebonden aan DNA streng. Vanaf de replicatie origine loopt
er 1 streng van 3’-5’, de leading strand, maar de andere streng loopt van 5’-3’, de lagging strand,
want de replicatievork is asymmetrisch. Er moet dus op een van de strengen van 5’-3’ DNA gevormd
worden, dit kan met Okazaki fragment. Single strand binding proteïnen beschermen lagging streng
voordat de replicatie begint, ze worden daarna verdrongen. Er moet dus telkens een nieuwe primer
gevormd worden. Er zijn telkens 4 DNA polymerase, 2 naar elke kant vanaf de replicate origine. DNA
polymerase bindt telkens weer bij helicase met een RNA primer om de andere kant op Okazaki
fragmenten te vormen. RNA primers moeten weg gehaald worden en zitten telkens gaten op de
lagging strand. Okazaki fragmenten moeten worden gekoppeld. Nuclease eet het RNA weg tussen de
Okazaki fragmenten. DNA polymerase vormt vanaf 3’ vervolgens het ‘missende’ DNA, het loopt
achter nuclease aan of soms zit het samen in 1 enzym. Je vormt dan een nick, er is dus nog een gat
tussen 5’ en 3’, er is nog geen covalente binding. Er zit geen energie in, dus de binding komt dan niet
tot stand. De binding kan gevormd worden door DNA ligase, het heeft wel ATP nodig. De lagging
strand wordt bij elke replicatie-ronde korter. Telomerase zorgen ervoor dat het einde van de DNA
streng ook gerepliceerd worden, zodat belangrijke informatie niet verloren gaat. Bij de leading streng
wordt het wel helemaal afgemaakt, maar de lagging strand mist DNA. Telomerase begint bij 3’ en
maakt die langer, de template streng wordt dus verlengd. Telomerase heeft een eigen RNA
voorbeeld en plakt dit eraan en gaat dan verlengen met DNA. De eindjes van DNA hebben daardoor
telkens dezelfde volgorde, het is enkel om te zorgen dat de zinloze, korte sequentie afsluit. DNA
polymerase kan dan weer binden en het laatste stukje DNA vormen. De DNA sequentie bij de
, telomeren verschilt lichtelijk tussen species. Niet elke cel heeft telomerase, het is als bescherming
tegen kanker. Alleen geslachtscellen, embryonale cellen en kankercellen hebbben veel telomerase.
Bij andere cellen wordt DNA bij elke deling korter, dit beperkt het aantal delingen en leidt tot
veroudering.
Hoorcollege 3 Mutaties in DNA en DNA-reparatie
De mutatie rate geeft de kans op een bepaalde mutatie in de tijd, mutagenese is de creatie van
mutaties. De mutatie frequentie is een aantal specifieke mutaties, uitgedrukt in de proportie van
cellen of individuen in een populatie. Je kan mutaties indelen op het celtype, het celtype wat het
erfelijk materiaal doorgeeft, een geslachtscel of een cel die dat niet doet, een somatische cel, een
lichaamscel. Mutaties in somatische cellen kunnen kanker of veroudering veroorzaken. Veroudering
is onomkeerbaar, maar je kan het wel uitstellen. Kanker leidt tot dode cellen of tot een tumor, de
kans neemt toe bij veroudering. Mutaties in geslachtscellen, de germ-line, kunnen erfelijke
aandoeningen veroorzaken. Mutatie van een base kan een erfelijke ziekte veroorzaken, je kan dan
zelf nergens last van hebben, maar je nakomelingen wel. Een voorbeeld is sikkelcel anemie, je geeft
het pas door in een geslachtscel, het zit dan per definitie ook in het geslachtscel van het kind. Je kan
mutaties ook indelen op omvang van de mutatie. Je hebt puntmutaties, dit is 1 of meer basenparen.
Large scale of chromosomale mutaties zijn mutaties waarbij grote DNA fragmenten veranderen door
recombinatie (retro) transmissie, etc. Er zijn 3 typen puntmutaties op DNA niveau:
Insertie: invoegen van een base.
Deletie: verwijderen van een base.
Indels: zowel bases ingevoegd als verwijderd.
Substitutie: vervanging van een base. Dit kun je verder onderverdelen:
o Transitie: je vervangt een purine door een purine (A en G) of een pyrimidine door
een pyrimidine (T en C).
o Transversie: je vervangt een purine (A en G) door een pyrimidine (T en C) of
andersom.
Om te kijken naar het fenotype, heb je een andere indeling nodig. Er is dus ook een classificatie over
de effecten van mutaties op de aminozuur-volgorde van eiwit, dit zijn coding mutaties (1-2%). De
meeste mutaties zijn non-coding (98%-99%). Voor coderende mutaties geef je het effect van
substituties in coderend DNA. Hiervoor heb je een aminozuurcode, een aminozuurcode leidt tot een
aminozuur. Als je een willekeurige mutatie maakt, kan dit nog steeds tot hetzelfde aminozuur leiden,
dit is een silent of een synonieme mutatie. Als je een ander aminozuur krijgt, dan noem je dit een
niet-synonieme, of missense mutatie. Je kan ook coderen tot een stopcodon door een mutatie, dat is
een nonsense mutatie. Of het wel of niet effect heeft van substituties in coderend DNA moet je
kijken wat voor effect je kan hebben. Bij een niet-synonieme mutaties krijg je een ander aminozuur,
het kan effect hebben, maar hoeft niet, een missense mutatie heeft wel effect op de functie, neutral
mutatie heeft geen effect, dit is onderverdeling bij niet-synonieme mutatie. Silent mutaties hebben
nooit effect op de functie. Een nonsense mutatie heeft meestal effect op de functie, doordat het
eiwit korter wordt. Het effect van insertie/deletie in coderend DNA is groot. 1 of 2 basen meer of
minder leidt tot frame-shift, je krijgt veel andere aminozuren, dit heeft meestal effect op de functie.
Bij een insertie/deletie van 3 basen meer of minder heb je 1 aminozuur meer of minder, je krijgt dan
misschien een effect. Loss-of-function geeft aan of het eiwit minder actief of inactief is. Bij een gain-
of-function mutatie wordt een eiwit actiever. Er kan ook geen effect zijn van de mutatie. Dit is vaak
moeilijker te voorspellen. Mutatie van Arg 132 naar His 132 in isocitraat deghydrogenase wordt veel
gevonden in gliomas en leidt tot hersentumoren. Je krijgt een loss-of-function bij de omzetting van
NADP+ naar NADPH. Het eiwit kan opeens een andere reactie katalyseren, dit is een gain-of-function
mutatie. Dit is heel uitzonderlijk, dat er loss-of-function is en gain-of-function tegelijkertijd. De tumor
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 rebecca81. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $8.09. You're not tied to anything after your purchase.
Can Stuvia be trusted?
4.6 stars on Google & Trustpilot (+1000 reviews)
56326 documents were sold in the last 30 days
Founded in 2010, the go-to place to buy study notes for 14 years now