Samenvatting - Moleculaire biologie Frank Claessens
11 views 0 purchase
Course
Biochemie en moleculaire biologie
Institution
Katholieke Universiteit Leuven (KU Leuven)
Dit is een samenvatting van de belangrijkste aspecten van het cursusonderdeel Moleculaire biologie van Prof. Claessens. Enkel door deze samenvatting te leren haalde ik een voldoende op het examen in juni.
1.1 I NLEIDING
1.1.1 Biochemische defini0es van leven
1.1.2 Waaruit bestaat een levende cel?
Eukaryote cel: opgedeeld in verschillende compar0menten door membranen, bv. de celkern
1.2 M IJLPALEN UIT DE GESCHIEDENIS VAN DE ERFELIJKHEIDSLEER
1.2.1 Eigenschappen zijn erfelijk: de genen
Genen = informa0ebevaHende elementen die de karakteris0eken van een individu, maar ook van de soort
waartoe dit individu behoort, bevat.
-> Coderen dus voor erfelijke eigenschappen
-> Eerst gedefinieerd in de studies van Mendel als overerMare kenmerken:
1. Waarneembare eigenschappen kunnen tot overerMare eenheden worden teruggebracht;
2. Elk individu (cel) bevat 2 gekoppelde genen, eventueel zijn meerdere allelen mogelijk;
-> allelen: elke mogelijke variant van een gen
3. Genen zijn ofwel dominant vs. recessief ofwel intermediair.
-> homozygoot vs. heterozygoot
1.2.2 Link tussen genen en biochemische processen door Garrod
Alkaptonurie: urine van baby’s kleurt zwart door alkapton (pigment) door een fout in de stofwisseling
De eerste die voorstelde dat deze ziekte te wijten was aan een defect gen: alkaptonurie was volgens hem
een erfelijk veroorzaakte stofwisselingsziekte waarbij één defect gen één defect enzym oplevert, omdat
de urine een hogere concentra0e homogen0sinezuur bevaHe, wat normaal door een enzym moet
afgebroken worden.
-> Start van onderzoek naar moleculaire verklaring van erfelijkheid
1.2.3 Welke stoffen bevaHen de gene0sche informa0e?
Chromosomen = draadvormige structuren in de cel die bestaan uit DNA en zo de drager vormen van de
erfelijke eigenschappen. Ze worden zichtbaar 0jdens de celdeling en verdeeld over 2 dochtercellen.
-> Celfrac0oneringstechnieken = technieken waarbij de bestanddelen van cellen opgesplitst kunnen
worden in verschillende frac0es.
-> Cel homogeniseren (= verschillende componenten uit de cel komen in de oplossing) door detergent
(oplossen van celmembraan) of mechanisch (met mixer of sonica0e: hoge intensiteit ultrasoon geluid
doet de celwanden breken).
-> Oplossing verdelen in frac0es door middel van centrifuga0e
1.2.3.1 Principe van differen1ële (ultra)centrifuga1e
1. Cellen stukgemaakt met detergenten of door weefsels mechanisch te breken.
2. Homogenaat filteren -> grote brokstukken verwijderen.
3. Lage snelheidscentrifuga0e: centripetale kracht > zwaartekracht; eerst grote celorganellen naar de
bodem van de centrifugebuis gedreven. Materiaal op de bodem = pellet, bovenstaande oplossing =
supernatans.
4. Supernatans overgebracht naar nieuwe centrifugebuis -> hogere g-krachten
-> Herhalen => steeds kleinere organellen naar bodem van centrifugebuis
1
,1.2.3.2 Principes van de densiteitscentrifuga1e
Men maakt gebruik van verschil in dichtheid of densiteit van verschillende celorganellen, of moleculen in
cellysaat.
Centrifugebuis: verschillende lagen van oplossingen met dalende concentra0e aan sucrose (-> lagen
mengen niet, want verschillende densiteiten)
Celhomogenaat bovenop gradiënt aanbrengen
Centrifugeren bij hoge g-krachten
Organellen migreren naar bodem tot ze terechtkomen in de sucroseoplossing die in densiteit gelijk is
aan die van hun (opwaartse druk = neerwaartse)
Kan ook verkregen worden door homogene oplossingen van CsCl bij hoge rota0esnelheden te
centrifugeren: CsCl zakt naar bodem + er ontstaat een concentra0egradiënt.
-> Vaak gebruikt om isotopen te scheiden.
1.2.3.3 Het experiment van Griffith (1941)
Twee verschillende stammen van Streptococcus pneumoniae:
o S-stam = smooth
=> Longontsteking
o R-stam = rough
=> geen longontsteking
Stel S gehomogeniseerd (bacteriën gedood) en bij R gevoegd + ingespoten in muis => longontsteking
=> Bacteriën kunnen de dragers van eigenschappen (of genen) uit hun omgeving opnemen = TRANSFORMATIE
R-stam kan DNA transformeren naar S-vorm
=> DNA is het transformerend materiaal, de erfelijke eigenschappen/genen zi]en in het DNA
1.2.3.4 Het Hershey-Chase experiment (1952)
Bacteriofaag = virussen van bacteriën
-> 1 faagpar1kel: nucleïnezuurmolecule ingepakt in eiwitmantel + andere eiwi]en betrokken bij infec1e bacterie
-> Parasiteren op reproduc1eve en biosynthe1sche mechanismen van bacteriën
-> Na infec1e nieuwe faagpar1kels aangemaakt: genen komen tot expressie, bacteriofaag DNA aangemaakt voor
E.coli openbarst + nieuw gevormde bacteriofagen in groeimedium terechtkomen
-> Hershey + Chase: worden de overerbare eigenschappen overgebracht door eiwi]en of DNA van de
bacteriofagen?
o Groeimedium met radioac1ef fosfaat (32P)
-> Fosfaat ingebouwd in DNA van nieuwe bacteriofagen
o Groeimedium met radioac1ef zwavel (35S)
-> Zwavel ingebouwd in eiwi]en van nieuwe bacteriofagen
o Centrifuga1e
-> E. coli verzameld in pellet
-> Bacteriofagen in supernatans
o Pellet: in staat nieuwe bacteriofagen te maken
o Waarnemingen:
Radioac1ef fosfaat in pellet (dus in bacteriën)
Radioac1ef zwavel bleef in groeimedium achter
o Besluit:
Het DNA (radioac1ef fosfaat) bevat de informa1e over de bouwstenen (zowel DNA als eiwi]en) van de
bacteriofagen.
2
,1.3 D E STRUCTUUR VAN HET DNA
1.3.1 DNA = suiker + fosfaat + basen
o Lange polymeren (1m per menselijke cel)
o Suiker = deoxyribose = 𝛽-D-2-deoxyribose
-> Pentose afgeleid van 𝛽-D-ribose
o Fosfaatgroepen
-> Ribose + fosfaat wisselen elkaar af en vormen samen backbone van DNA
-> Fosfaat gekoppeld aan 5’ van deoxyribose
o Nucleobasen (s0kstoMevaHende ringstructuren):
-> Purines = adenine + guanine
-> Pyrimidines = thymine + cytosine
o Nucleoside = base verbonden aan ribose via N- 𝛽-glycosidische binding
-> C1 van suikerrest verbonden met N9 van purines en N1 van pyrimidines
-> Adenosine (A) = Adenine verbonden aan ribose
-> Guanosine (G) = Guanine verbonden aan ribose
-> Cy0dine (C) = Cytosine verbonden aan ribose
-> Thymidine (T) = Thymine verbonden aan ribose
-> Uridine (U) = Uracil verbonden aan ribose
o Nucleo0de = Fosfaatgroep gebonden aan 5’C
-> De novo opgebouwd door cel
-> Par0ële hydrolyse van nucleïnezuren door nucleasen
-> Enzyma0sch recupera0eproces van door aMraak vrijgekomen basen
-> Max. 3 fosfaatgroepen via fosfoanhydridebindingen
-> Deoxyribonucleoside-trifosfaat (dNTPs) => ribose gedeoxyleerd
-> Nucleo0detrifosfaten (NTPs) => ribose niet gedeoxyleerd
o Ribosen met elkaar verbonden via fosfodiesterbindingen
-> 5’C van deoxyribose aan fosfaatgroep met 3’C van vorige deoxyribose verbonden
1.3.1.1 Andere belangrijke basen en nucleo1den
o cAMP = cyclisch adenosine monofosfaat
-> Cyclisch 3’-5’-fosforzuurester van adenosine
-> Cyclisch adenosine monofosfaat
-> Signaalmolecule
-> Gesynthe1seerd door adenylaatcyclase: 𝛼-fosfaat van ATP (niet dATP!) verbindt met 3’OH van eigen ribose
-> cAMP fosfodiesterase zet cAMP om naar AMP door hydrolyse van verbinding tussen fosfaat en 3’OH van
ribose => adenylaatcyclase + fosfodiesterase bepalen concentra1e cAMP in cel
o S-adenosyl-methionine = Donor van methylgroep voor basen en eiwi]en
o Caffeïne = Inhibitor van fosfodiesterase (= enzyme dat cAMP omzet in AMP)
=> Effecten van cAMP versterkt
o AZT = 3’-azido-2’-deoxythymidine inhibeert reverse transcriptase (enzym), noodzakelijk voor replica1e van
HIV-virus
o Co-enzyme A = betrokken bij acyltransferreac1es
o NAD = nico1namide adenine dinucleo1de
-> Betrokken bij elektrontransfer
o FAD = Flavine Adenine Dinucleo1de
-> Betrokken bij elektrontransfer
3
, 1.3.2 Eigenschappen van DNA
1.3.2.1 Het model van de B-helix
o Chargaff:
-> Voor hetzelfde organisme zijn de rela1eve hoeveelheden van de vier basen gelijk voor verschillende
soorten
-> Hoeveelheid adenine komt overeen met thymine; guanine- en cytosinehoeveelheden ook
o Rosalind Franklin:
-> DNA: helicale structuur
o Watson en Crick:
-> DNA = dubbelstrengig
-> Twee strengen vormen dubbele helix + zijn an1-parallel (via waterstobruggen)
-> Purine associeert steeds met pyrimidine => afstand tussen ruggengraat overal gelijk
-> Basen naar elkaar gekeerd + nega1ef geladen fosfaatgroepen aan buitenkant + naar water toegekeerd
-> Basen complementair: kunnen 2 of 3 H-bruggen vormen + liggen in vlak dat ongeveer loodrecht staat op
ruggengraat
o Dubbele DNA-helix: 10,4 basenparen per winding; 3,4 nm per winding en 2,0 nm diameter
o Grote + kleine groeve
-> Ontstaan doordat N-glycosidebindingen niet diametraal tegenover elkaar liggen
-> O2 van pyrimidine en N3 van purine steeds naar kleine groeve gekeerd
o Stabiliteit door grote aantallen H-bruggen
-> Opeenvolgende basenparen ondervinden van der Waalskrachten
-> Stapeling van basen: meer polaire oppervlakken naar buiten gekeerd
1.3.2.2 Hoe worden de basenvolgorde in DNA genoteerd?
o Bovenste streng genoteerd in 5’->3’-rich1ng
1.3.2.3 Wat is een palindromische sequen1e?
o Sequen1es waarvan beide helices in gelijke rich1ng dezelfde sequen1e hebben
-> Onderste, complementaire streng moet omgedraaid worden
o Herkend door specifieke enzymen die DNA enkel ter hoogte van deze sequen1emo1even zullen doorknippen
-> Restric1e-enzymen = endonucleasen die DNA-ruggengraat specifiek kunnen knippen
-> Grote DNA-fragmenten (chromosomen) kunnen verdeeld worden in kleinere fragmenten
1.3.2.4 Hyperchromiciteit en hybridisa1e
o DNA absorbeert UV-licht (260nm) door geconjugeerde bindingen in de basen
o Basen in dubbelstrengig DNA zullen minder absorberen dan in enkelstrengig
o Hyperchromiciteit = Maximale waarde (smel]emperatuur) van DNA
-> Er kan niet meer licht geabsorbeerd worden
o Hybridisa1e = Complementaire DNA-strengen vinden elkaar terug en vormen een dubbelstreng na DNA-
denatura1e en de oplossing terug te laten aooelen
1.3.2.5 DNA-elektroforese
o Gebruikt om:
1. DNA te bekijken;
2. DNA-moleculen van verschillende lengte te scheiden;
3. Bepaalde DNA-fragmenten op te zuiveren.
o Agarosegel = hydrofiel, niet-ionisch, sterk gelerend polysacharide dat uit zeewier gezuiverd wordt
-> Na aooeling van oplossing wordt gel gevormd
o DNA nega1ef geladen door fosfaatgroepen in ruggengraat
=> Migreert naar posi1eve pool van elektrisch veld
o Sterk netwerk gevormd
=> Grotere DNA-fragmenten meer gehinderd dan kortere
=> Scheiding op basis van lengte
o Ethidiumbromide = Planaire stof die zich tussen de barenparen in dubbelstrengig DNA zet
=> Gebruikt om DNA zichtbaar te maken
=> Kankerverwekkend!!
4
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 bmwstudentt. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $6.45. You're not tied to anything after your purchase.
