Uitwerkingen van de kennisclips van Cyclus 1.1.3 Celbiologie WEEK 12 (LTK 1.2 De Gezonde Mens) aan de Rijksuniversiteit Groningen uit Bachelor 1/ Propedeuse Collegejaar .
Deel 1: DNA tot chromosoom
Deel 2: Transcriptie
Deel 3: Processing mRNA tot een rijp mRNA
Centrale dogma in celbiologie is:
DNA codeert voor mRNA en mRNA codeert voor eiwit.
Transcriptie is DNA coderen voor mRNA.
Translatie is mRNA coderen voor eiwit.
3 onderdelen van zowel DNA als RNA zijn:
- stikstofbase
- suiker
- fosfaat
Er zijn verschillende varianten van een stikstofbase.
Er zijn 2 groepen stikstofbase:
1. purines (A, G)
2. pyrimidines (C, T, U)
Purines zijn:
- Adenine
- Guanine
Pyrimidines zijn:
- Cytosine
- Thymine (alleen DNA)
- Uracil (alleen RNA)
Er zijn 2 groepen suikers:
1. ribose (alleen RNA)
2. deoxyribose (alleen DNA)
Bij deoxyribose ontbreekt een O-atoom.
Fosfaatgroep is zowel in DNA als in RNA aanwezig.
2 Verschillen tussen DNA en RNA:
1. Thymine alleen in DNA; Uracil alleen in RNA
2. deoxyribose alleen in DNA; ribose alleen in RNA
Het is belangrijk dat de C-atomen genummerd zijn.
De nummering in de suiker is voornamelijk van belang.
Bij de 3’ C-atoom van de suiker zit een OH-groep.
Bij de 5’ C-atoom van de suiker zit een fosfaatgroep.
3’ en 5’ speelt een belangrijke rol in transcriptie.
,Hieronder is een RNA zichtbaar.
In de meeste gevallen is RNA een enkele keten.
Enkele keten is in het Engels single-stranded of ss.
In de keten is er een afwisseling tussen een fosfaatgroep en een suiker.
Suiker is een ribose met een OH-groep bij RNA.
De stikstofbase bevinden zich ‘buiten’ de keten.
Uracil is specifiek voor RNA.
Thymine is sprake in DNA.
De keten heeft een oriëntatie:
- 5’-kant heeft een fosfaatgroep eindstandig
- 3’-kant heeft een O-atoom van de suiker eindstandig
,Zowel DNA als RNA worden gekenmerkt tot de mogelijk op basenparing.
In koppels kunnen de basen H-bruggen met elkaar vormen.
Koppels zijn:
- G+C
- A+U
H-bruggen kunnen voorkomen binnen een keten op verschillende plekken in het molecuul.
Door H-bruggen ontstaat er een driedimensionale structuur van het RNA.
De 3D structuur door basenparing van het RNA kan verschillen van vorm.
Vorm is afhankelijk van de sequentie van nucleotiden.
Deel met een loop wordt een stem-loop of hairpin genoemd.
RNA is functioneel veelzijdig.
RNA kan verschillende functies vervullen afhankelijk van de typen RNA.
RNA kan zelfs (net als een eiwit) katalytisch actief zijn!
mRNA is het tussenpersoon tussen DNA en eiwit.
DNA bestaat meestal uit 2 ketens (itt RNA).
In het engels heet dat double-stranded of ds.
2 ketenstructuur is ideaal voor:
- kopiering ten behoefte van het nageslacht
- dragen van informatie voor productie van RNA
Er zijn verschillende types RNA oa mRNA.
mRNA is de matrijs voor synthese van polypeptiden.
In de afbeelding hieronder is transcriptie zichtbaar in eenvoudige vorm.
DNA bestaat uit 2 ketens en een van de ketens is de template strand.
Van de template strand kan worden afgelezen om RNA te vormen.
RNA heeft dan dezelfde volgorde van basen als de DNA met uitzondering van de Thymine in DNA wat
vervangen wordt door Uracil in RNA.
,Hieronder is in detail de basenparing tussen 2 DNA ketens weergeven.
Bovenste keten is van 3’ naar 5’ richting aangegeven.
Onderste keten is van 5’ naar 3’ richting aangegeven.
De 2 ketens van DNA ligt altijd antiparallel.
Thymine (T) en Adenine (A) vormen H-bruggen.
Basenpaar A + T heeft 2 H-bruggen.
Cytosine (C) en Guanine (G) vormen H-bruggen.
Basenpaar C + G heeft 3 H-bruggen.
C + G koppeling is sterker.
Bij base-paring zitten H-bruggen dus altijd tussen een purine (A of G) en een pyrimidine (C of T).
Fosfaatgroep en suikers zitten in de backbone van het DNA.
Stikstofbasen steken uit de backbone van DNA.
Stikstofbasen vormen H-bruggen.
,Chromosomen zijn gecondenseerd DNA.
De strengen van DNA zijn enorm lang als ze zijn uitgevouwen.
De gecondenseerde vorm kan zichtbaar worden gemaakt onder een microscoop.
In de afbeelding hieronder bevinden de chromosomen zich in de metafase van de mitose.
Bij mitose is de celdeling gaande en de chromosomen zijn gecondenseerd om goed over de dochtercellen te
kunnen worden verdeeld.
De kern van een humane cel bevat DNA-moleculen die gecomplexeerd zijn met eiwitten.
DNA-moleculen met eiwitten is een complex.
Dit complex wordt chromosoom genoemd.
Chromosoom = DNA-molecuul + eiwitten.
Er zijn 46 chromosomen.
Er zijn 22 paren + XX of XY.
XX is een meisje.
XY is een jongen.
Chromosomen zijn dus opgevouwen DNA wat met eiwitten is gecomplexeerd.
De vouwing van DNA vindt plaats in verschillende stadia:
- naakte DNA (transcriptie mogelijk)
- beads on a string (transcriptie mogelijk)
- tight helical fiber
- chromatide
DNA dubbele helix in naakte vorm komt in cellen eigenlijk niet voor.
Het naakte DNA heeft een diameter van 2 nanometer (2 nm).
In cellen is DNA altijd gecomplexeerd met eiwitten.
Eiwitten spelen een belangrijke rol in het condenseren van DNA.
De eiwitten heten histonen.
Bij beads on a string zijn de beads histoncomplexen.
Histoncomplex gaan in associatie met DNA dubbele keten.
Beads on a string heeft een diameter van 10 nanometer (10 nm).
Vervolgens vindt verder vouwing plaats en nog meer compactie en nog meer compactie tot uiteindelijk de
stadium van chromosoom is bereikt.
Tight helical fiber heeft een diameter van 30 nanometer (30 nm).
Chromatide heeft een diameter van 700 nanometer (700 nm).
De diameters van dit soort structuren zijn kenmerkend:
- naakte DNA (2 nm)
- beads on a string (10 nm)
- tight helical fiber (30 nm)
- chromatide (70 nm)
Eindresultaat is een 50.000x ingekort DNA molecuul!
,
,Transcriptie is beperkt mogelijk als DNA verder wordt opgevouwen.
De grens van transcriptie ligt op niveau van 30 nm.
Dus bij naakt DNA en beads on a string zou transcriptie nog wel mogelijk zijn.
Maar bij verdere doorvouwing dan is compactie zodanig dat transcriptie niet meer kan gebeuren.
Rechts op de dia is een kern van een cel zichtbaar.
In de kern is wandstandig donkere DNA tegen de kernenvelop geplakt.
Donkere DNA is heterochromatine.
Heterochromatine is DNA wat sterker gevouwen is.
Heterochromatine kan niet meer worden getranscribeerd.
Verder is ook lichte DNA meer in de centrum van de kern zichtbaar.
Lichte DNA is euchromatine.
Euchromatine is minder sterk gevouwen.
Transcriptie is wel mogelijk bij euchromatine.
,KENNISCLIPS EIWITSYNTHESE 1: TRANSCRIPTIE 2
Transcriptie is het synthese van RNA met een DNA keten als matrijs/ template.
Polymerisatiereactie is het maken van RNA.
Voor de polymerisatiereactie is het volgende nodig:
- enzym type DNA-afhankelijke RNA polymerase
- substraat ribonucleoside-trifosfaat
Bij transcriptie is de verlenging alleen mogelijk aan het 3’-einde!
In deze figuur eronder wordt de creatine met 1 nucleotide verlengd.
Bij de pointer is de 3’-einde van het RNA.
In deze reactie is substraat nucleotide-trifosfaat.
Er zitten 3 fosfaten aan.
3 fosfaten maakt het molecuul energierijk.
2 van de 3 fosfaten worden afgeknipt.
2 van de 3 fosfaten leveren energie voor de koppeling van de 3e fosfaat aan de hydroxylgroep van de suiker.
Na de reactie is er sprake van een suiker-fosfaat-suiker koppeling en de release van pyrofosfaat (PP).
Naast deze koppeling is er ook nu de mogelijkheid tot basenparing tussen de nieuwe base en de bestaande
base in de antiparallelle keten.
RNA polymerase beweegt zich over het DNA.
RNA polymerase gebruikt een DNA ‘template’ voor synthese van RNA.
De dubbele keten/ wenteltrap van DNA wordt uit elkaar gehaald.
De template strand moet worden gebruikt voor het maken van RNA.
De andere strand is de coding strand/ coderende keten.
Uiteindelijk zal de mRNA exact hetzelfde volgorde van nucleotiden hebben als de coding strand
(muv thymine die wordt vervangen voor uracil).
DNA moet dus worden ontbonden.
Template strand wordt gebruikt voor het maken van RNA.
RNA wordt antiparallel gemaakt.
In de tunnel van RNA polymerase worden substraten vervoert naar de plek waar ze kunnen worden
aangekoppeld.
,Substraten zijn de ribonucleoside-trifosfaten.
Nadat de template is afgelezen en de mRNA is verlengt, zullen de DNA ketens weer gaan paren tot een dubbel
keten/ DNA dubbele helix.
Elongatie is het proces van de verlenging van mRNA.
Er zijn een aantal fasen in de transcriptie van een gen en het vormen van een primair transcript:
- het plaatselijk ‘openen’ van het chromosoom
- het positioneren van RNA polymerase bij de start van het gen, de promotor
(assembly & initiation & promoter clearance)
- Het verlengen van RNA/ elongatie
- het beëindigen/ termination van RNA synthese
Bij positioneren van RNA polymerase is de promotor nodig. Hierbij is een heel complex bij betrokken om de
assemblage mogelijk te maken, dan wordt de transcriptie geïnitieerd. Vervolgens moet RNA polymerase weer
weg van de promotor om de werkelijke transcriptie uit te voeren in het proces van elongatie.
Prokaryoten hebben geen celkern en zijn eenvoudig van bouw.
Eukaryoten hebben wel een celkern en zijn complexer van bouw.
Bij eukaryoten vindt ook nog processing van pre-mRNA plaats.
Er wordt eerst een voorloper mRNA gemaakt.
Voorloper mRNA moet worden geprocessed tot de rijpe mRNA.
Dit is alleen in eukaryoten van toepassing.
, In prokaryoten herkent RNA polymerase het begin van een gen door middel van de sigma factor.
Bv bij bacteriën.
De sigma factor kan binden aan de promotor van DNA.
RNA polymerase herkent en bindt aan de complex (sigma factor + promotor van DNA).
Vervolgens wordt het DNA ontbonden en kan de transcriptie beginnen, waarbij RNA wordt gemaakt.
Tijdens de vorming van RNA, wordt er ook gelijk H-bruggen gevormd.
Tijdens de vorming van RNA, vormt het dus ook een driedimensionale structuur.
Uiteindelijk komt de 3D RNA en de sigma factor helemaal vrij van de polymerase DNA complex.
Sigma factor kan weer hergebruikt worden in de nieuwe ronde van transcriptie.
Cis- en trans-acting elements reguleren het molecuul.
Cis- en trans-acting elements zijn aanwezig bij:
- transcriptie
- translatie
- eiwittransport
Cis-acting element is een element dat aan ‘deze zijde’ functioneert.
‘Deze zijde’ betekent in het molecuul zelf.
Molecuul is hier een DNA molecuul.
Informatie is een bepaalde nucleotidenvolgorde.
Nucleotidenvolgorde bevat informatie voor regulatie.
Cis-acting element zit opgesloten in het molecuul zelf.
Cis-acting elementen zijn te vinden in het DNA als specifieke sequenties.
Bv promotoren terminator in bacterieel eiwit-coderend gen.
Promotor is bindingsplaats voor trans-acting elementen.
Promotor bepaalt de beginpunt van de transcriptie.
Terminator bevindt zich aan het einde van de gen.
Terminator is ook een bindingsplaats voor trans-acting elementen.
Trans-acting element is meestal een eiwit, maar het kan ook RNA zijn.
Trans-acting element bewerkstelligt regulatie van ‘buiten’ het nucleïnezuur.
Trans-acting element maakt dit mogelijk door cis-acting elements te herkennen, eraan te binden en reguleren.
Trans-acting element komt van buiten en bindt aan cis-acting element.
Sigma factor is een trans-acting element.
Sigma factor is een eiwit wat kan binden aan DNA.
Sigma factor kan na binding DNA reguleren.
Sigma factor bindt aan promotor.
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 RUGtandheelkundestudent20222023. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $9.65. You're not tied to anything after your purchase.
