Summary
Samenvatting Genetica I (bach 2, )
- Course
- Institution
samenvatting genetica I, bach 2 van BCBT (voor goedkopere prijs stuur via messenger)
[Show more]
Seller
Follow
jarnewinderickx
Content preview
SAMENVATTINGGENETICA BCBT
BACHELOR 2
[Ondertitel van document]
Abstract
[Trek de aandacht van uw lezer met een interessante samenvatting. Dit is
meestal een kort overzicht van het document.
Wanneer u uw inhoud wilt toevoegen, klikt u hier en begint u te typen.]
Jarne Winderickx
[E-mailadres]
,1. Inleiding...............................................................................6
1.1 Genetica?...................................................................................6
1.2 Relatie genotype en fenotype......................................................6
1.2.1 Genotype............................................................................................................ 6
1.2.2 Milieu.................................................................................................................. 6
1.2.3 Combinatie van genen en omstandigheden met de tijd......................................7
1.2.4 Toeval.................................................................................................................. 7
1.3 Bacteriele genetica en bacteriofaag genetica...............................7
2. Structuur van prokaryote en eukaryote genen.........................7
2.1 DNA en RNA zijn drager van erfelijke eigenschappen....................7
2.1.1 Algemenen structurele informatie in een notendop............................................7
2.1.2 Enkele belangrijke experimenten die bijgedragen hebben aan de ontdekking
van DNA als drager van het erfelijk materiaal..............................................................8
2.1.2.1 experiment van Griffith: het transformerend principe..................................8
2.1.2.2 Hershey-Chase............................................................................................. 8
2.2 replicatie....................................................................................8
2.3 Eigenschappen van genomen......................................................9
2.3.1 Genoomstructuur bij prokaryoten.......................................................................9
2.3.1.1 Het chromosoom..........................................................................................9
2.3.1.2 Plasmiden................................................................................................... 10
2.3.1.3 Transposeerbare elementen / jumping genes.............................................11
2.3.1.4 Bacteriofagen............................................................................................. 12
Virulente fagen en de lytische cyclus (20 min)....................................................13
Faag is een getemperde faag..............................................................................13
2.4 Genoomstructuur bij eukaryoten...............................................14
2.4.1 Eukaryoten bevatten lineaire chromosomen in nucleus....................................14
2.4.1.1 Chromosoom eigenschappen / karakteristieken en structuur.....................15
2.4.1.2 DNA wordt opgerold / gecondenseerd door histonen..................................15
2.4.2 Replicatie bij eukaryoten...................................................................................16
2.4.3 Repetitief DNA................................................................................................... 16
2.4.3.1 Laagrepetitief DNA.....................................................................................16
2.4.3.2 Hoogrepetitief DNA.....................................................................................16
2.4.3.3 Middelrepetitief DNA...................................................................................16
2.4.4 Transposons...................................................................................................... 17
2.4.4.1 Retrotransposons........................................................................................ 17
2.4.4.2 DNA transposons........................................................................................17
2.4.5 Extrachromosomaal DNA..................................................................................18
3. Belangrijke aspecten van genexpressie.................................18
3.1 Transcriptie..............................................................................18
3.1.1 Prokaryoten....................................................................................................... 18
3.1.2 Eukaryoten........................................................................................................ 19
3.1.2.1 Algemeen................................................................................................... 19
3.1.2.2 Processing van het primaire transcript is typisch voor eukaryoten.............21
3.1.2.3 Genen in eukaryoten zijn dikwijls gefragmenteerd.....................................22
3.1.2.3.1 Splicing................................................................................................ 22
3.2 Van nucleotide -taal naar eiwit-taal: de genetische code.............22
3.2.1 Genetische evidenties voor het bestaan van de codons...................................22
3.2.2 Codons en hoe de relatie codon-AZ bepaald werd............................................23
1
, 3.2.3 Eigenschappen van genetische code................................................................23
3.3 Translatie.................................................................................24
3.3.1 Ribosomen........................................................................................................ 24
3.3.2 Ribosomale RNA genen in prokaryoten.............................................................24
3.3.3 rRNA genen en ribosomale proteïnegenen in eukaryoten.................................25
3.3.4 tRNA en tRNA synthetasen................................................................................25
3.3.5 Initiatie van translatie.......................................................................................26
4. Mutaties.............................................................................. 26
4.1 Bruikbare fenotypes in de prokaryote genetica..........................27
4.2 Erfelijkheid in prokaryoten........................................................28
4.2.1 Flucuatietest en replica-analyse........................................................................28
4.3 Types van mutaties...................................................................29
4.3.1 Eigenschappen.................................................................................................. 29
4.3.2 Puntmutaties..................................................................................................... 29
4.3.2.1 Base-paar mutaties....................................................................................30
4.3.2.2 Inserties + deleties.....................................................................................30
4.3.3 Chromosoom mutaties......................................................................................31
4.3.5 Duplicaties........................................................................................................ 31
4.3.6 Inversies.......................................................................................................... 32
4.3.7 Insertie mutaties............................................................................................... 32
4.4 Reversie vs suppressie..............................................................32
4.4.1 Intragenische suppressiemutaties.....................................................................32
4.4.2 Intergenische suppressiemutaties.....................................................................32
4.4.3 Non sense suppressor mutaties........................................................................32
4.5 Ontstaan van spontane mutaties...............................................33
4.6 Geïnduceerde mutaties.............................................................33
4.7 Mutatiefrequentie en factoren die deze beïnvloeden...................34
4.8 Polair effect..............................................................................34
4.9 Carcinogene stoffen en de Ames’ test........................................34
4.10 Identificatie mutaties..............................................................36
5. Genetische analyse: homologe afhankelijke recombinatie en
complementatie......................................................................37
5.1 homologe Recombinatie............................................................37
5.1.1 Crossing-over.................................................................................................... 37
5.1.1.1 Moleculair mechanisme van homologe recombinatie.................................38
5.1.2 Genconversie.................................................................................................... 38
5.1.3 Toepassingen van recombinatie........................................................................39
5.2 Complementatie: de functionele genetische eenheid in een gen. .39
5.2.1 De “één gen één polypeptide” theorie..............................................................39
5.2.2 Allelisme en polymorfisme................................................................................40
5.2.3 Relaties tussen verschillende allelen van eenzelfde gen: dominante en
recessieve allelen...................................................................................................... 40
5.2.3.1 Vaststellingen............................................................................................. 41
5.2.4 Relatie tussen allelen van 1 gen vs verschillende genen: complementatie testen
.................................................................................................................................. 41
5.2.4.1 Principe van testen.....................................................................................42
2
, 5.2.4.2 Complementatietest: rII locus van T4-faag (zie voorbeeld 5.2.4)................43
5.2.4.3 Complementatietest: eukaryoten...............................................................45
5.2.4.4 Complementatietest: bepalen van complementatiegroepen......................45
6. Genetische analyse van bacteriële genexpressie...................45
6.1 Inleiding: genetische controle van eiwit-inductie / genregulatie. .45
6.2 Negatieve controle van lac-operon.............................................46
6.2.1 Regulatiemechanismen: onderzoeken adhv constitutieve mutaties..................47
6.2.2 Lactose?............................................................................................................ 47
6.2.3 Mutaties............................................................................................................ 47
6.2.4 2de lac-operon binnenbrengen...........................................................................48
6.3 Het lactose repressor-operatorcomplex......................................49
6.3.1 Dominant karakter van repressor mutatie (I-)...................................................49
6.4 Positieve controle van het lac-operon........................................49
6.4.1 Katabolische repressie......................................................................................50
6.4.2 Samengevat...................................................................................................... 50
6.5 Repressie van enzymsynthese: het tryptofaan-operon................50
6.6 Attenuatie van Trp-operon.........................................................51
6.7 Regulatie van andere AZ-biosynthese operons...........................52
6.8 Bacteriofaag levenscyclus, meer regulators en complexe operons
.....................................................................................................52
6.8.1 De genetische switch........................................................................................52
6.8.1.1 Faaggenoom............................................................................................... 53
6.8.1.2 Samenvatting............................................................................................. 53
6.8.1.3 cro repressor............................................................................................... 54
6.8.1.4 cI repressor................................................................................................. 54
6.8.2 De lysogene cyclus – integratie.........................................................................54
6.8.2.1 Repressie van profaag en immuniteit van de gastcel.................................55
6.8.2.2 Profaaginductie........................................................................................... 55
6.8.2.3 Biologische relevantie van de bacterie-faag interactie...............................55
6.9 Endosporevorming bij Bacillus subtilis: de rol van -factoren voor
bacteriële differentiatie..................................................................55
7. Plasmiden en conjugatie......................................................57
7.1 Oorsprong van AB resistentie (ABR)...........................................57
7.1.1 Waar werkt AB op.............................................................................................. 57
7.1.2 Resistentie ontstaan door.................................................................................57
7.1.3 R-plasmiden...................................................................................................... 58
7.2 Conjugatie................................................................................59
7.2.1 Uitwisseling genetische informatie tussen bacteriën / seksuele recombinatie. .59
7.2.2 Conjugatie en F-fertiliteitsfactor........................................................................59
7.2.2.1 Oefening..................................................................................................... 61
7.2.2.2 Structuur F-plasmide..................................................................................61
7.2.2.3 Mobiliseerbare plasmiden...........................................................................62
7.2.3 Stammen die een hoge frequentie aan recombinatie kunnen induceren: Hfr....62
7.2.3.1 Onderbroken conjugatie experiment: Wollman en Jacob.............................63
7.2.4 Verschillende Hfr-stammen...............................................................................64
7.2.5 Conjugatie gebeurt via rolling-cirkel replicatie..................................................65
7.2.6 Chromosoomtransfer en recombinatie..............................................................65
3
, 7.2.7 De F-factor is een episoom................................................................................65
7.2.8 ICE / integrating conjugative elements.............................................................66
7.3 Samenvatting...........................................................................66
8. Transformatie en Transductie...............................................66
8.1 Transformatie...........................................................................66
8.1.1 Natuurlijke competentie....................................................................................67
8.1.2 Artificiële / chemische inductie.........................................................................67
8.1.3 Voorbeelden om transformatie te bestuderen...................................................67
8.1.4 Co-transformatie (3 merkers) voor mappen van genen....................................68
8.2 Transductie..............................................................................69
8.2.1 Algemene transductie.......................................................................................69
8.2.2 Gespecialiseerde transductie............................................................................70
8.3 Genetische kruisingen in bacteriën............................................71
8.3.1 Maken van genetische mappen via co-transductie: voorbeeld..........................72
8.3.2 Echte reversie vs suppressie achterhalen via co-transductie............................73
8.3.3 Mappen van genen via Hfr kruisingen / conjugaties..........................................74
9. Transpositie......................................................................... 74
9.1 Transposons / transponeerbare elementen in prokaryoten..........74
9.1.1 Structuur........................................................................................................... 75
9.1.2 Hoe transposase herkennen na insertie in acceptor DNA..................................75
9.2 De samengestelde transposons.................................................76
9.3 IS-elementen en ontstaan van R-plasmiden................................76
9.4 Eenvoudige transposons...........................................................77
9.5 Methodes om transpositie te controleren: zie extra blad.............77
9.6 Mechanismen van transpositie: copy-in (bij Tn3 / eenvoudige
transposon)...................................................................................77
9.7 Mechanisme van transpositie: Cut-out en paste-in (voorgesteld bij
Tn5 en Tn10)..................................................................................78
9.8 Algemene eigenschappen..........................................................79
9.9 mutagenese.............................................................................80
9.9.1 In vivo mutagenese via transposons.................................................................80
9.9.2 Plasmide mutagenese via transposons.............................................................81
9.9.3 In vitro transposon mutagenese........................................................................81
9.10 Kloneren van genen waarin transposon gesprongen is..............81
9.11 Maken van random genfusies..................................................81
9.12 Plaatsspecifieke recombinatie.................................................82
10. Genoom analyse: achterhalen van genfucntie via forward en
reverve genetica.....................................................................82
10.1 Klassieke genetica onderzoekt genfunctie aan de hand van
mutaties en forward genetica.........................................................82
10.1.1 Creatie van mutante populatie........................................................................82
10.1.2 Screenen van mutanten..................................................................................83
10.1.3 Selectie van mutanten....................................................................................83
4
, 10.1.4 Zoektocht naar de genen................................................................................83
10.1.5 Suppressors en enhancers..............................................................................83
10.1.6 Kloneren van genen........................................................................................84
10.2 Alternatief kan genfunctie ook onderzocht worden adhv genomics
en reverse genetica........................................................................84
10.2.1 Reverse genetica............................................................................................ 84
10.2.1.1 Startend vanaf opgezuiverd eiwit.............................................................84
10.2.1.2 Startend vanaf mutant model organisme.................................................84
10.2.1.3 Startend van gekloneerd gen of DNA sequentie.......................................85
10.2.2 Genetische analyse via gene-targeting technologieën....................................85
10.2.2.1 Gerichte knock-out...................................................................................85
10.2.2.2 Silencing mbv antisense RNA (asRNA)......................................................85
10.2.2.3 CRISPR/CAS9............................................................................................ 86
10.3 Case studies: lees gewoon eens...............................................86
5
,1. INLEIDING
1.1 GENETICA?
Genetica = studie van de wijze waarop kenmerken van een organisme
gecodeerd worden in de genetische informatie en doorgegeven worden
naar de volgende generaties = studie van genomen = leer van erfelijkheid
Gen = deel van genetische code die info draagt van kenmerk(en) =
eenheid van erfelijke informatie + opgebouwd uit DNA + expressieproduct
= RNA / eiwit
o Waarom DNA? flexibel, muteerbaar, structurele diversiteit,
makkelijk repliceerbaar
Genoom = totaal van genetische info (alle genen + erfelijk materiaal)
(20.000 genen)
Bestudeert eig. + gedrag van genetische info
Gedecodeerde info tot uitdrukking brengen decodeer / vertaling proces
expressie van informatie
Historie: pg 2
Reverse genetics = afvragen wat eiwit doet en hoe ene mutatie een
ander fenotype teweeg brengt
Forward genetics = kijken naar fenotype, daarna naar eiwitten /
macromolecule
1.2 RELATIE GENOTYPE EN FENOTYPE
Genotype = opgeslagen genetische info die biologische eig. fysisch
vastlegt bepaalt potentie voor ontwikkeling + functioneren
Fenotype = verzameling morfologische, fysiologische, metabolische,…
kenmerken (= waarneembare kenmerken) = expressie van genotype
1.2.1 GENOTYPE
Bepaald genetische potentieel van grootte, vorm, pigmentatie, gedrag,…
2 genotypen verschillend variant in 1 / meer genen aanleiding geven tot
ander fenotype (bv: A A= geel en aa = groen): allelen = varianten van
gen (bv: A en a)
Wild type gen = variant van gen dat meest voorkomt in populatie
Diploïd = 2 kopijen van genoom homozygoot (2 dezelfde allelen van
een gen, AA) vs heterozygoot (2 verschillende, Aa)
Recessief allel = allel die indien homozygoot aanwezig is zal leiden tot
alternatief fenotype (bv: A = dominant aa = alternatief, Aa = normaal)
+ dominant allel = homo en heterozygoot
Discontinue variatie = monogene kenmerken worden bepaald door 1 gen
met 2 varianten + continue variatie = meervoudige kenmerken worden
bepaald door meerdere genen (bv: haarkleur)
Verschillende enzymen (door meerdere genen) werken samen fenotype
te bekomen
Pleiotropie = wanneer 1 gen (het pleiotroop) een invloed heeft op
meerdere kenmerken (bv: expressie van SRY-gen man of vrouw)
1.2.2 MILIEU
Hebben invloed op fenotype (niet op alle kenmerken evenveel)
6
, Graad van gevoeligheid = norm van reactie / variabiliteit van
fenotype
o Basiskenmerken (ontwikkeling, algemeen cel metabolisme,…)
hebben lage norm
1.2.3 COMBINATIE VAN GENEN EN OMSTANDIGHEDEN MET DE TIJD
Tijdstip waarop iets gebeurt invloed op fenotype + invloed van
omgevingsfactoren kan irreversibel zijn
1.2.4 TOEVAL
Genotype brengt niet altijd bepaald fenotype teweeg soms
omgevingsfactoren nodig voor processen op gang te brengen gene in
genotype = potentie / limieten waartussen expressie tot fenotype kan
gebeuren
1.3 BACTERIELE GENETICA EN BACTERIOFAAG GENETICA
Bacterie = haploïd met korte generatietijd (via aseksuele vp)
o Selectie: 1000 bacteriën bekijken en 1 selecteren met bepaald
fenotype
o Screening: 1000 bekijken en zoeken naar degene zonder fenotype
Horizontale gentransfer = genetisch materiaal die wordt uitgewisseld
zonder ouder-kind
Bacteriofaag = haploïd + kunnen kruisen met elkaar
2. STRUCTUUR VAN PROKARYOTE EN EUKARYOTE GENEN
2.1 DNA EN RNA ZIJN DRAGER VAN ERFELIJKE EIGENSCHAPPEN
2.1.1 ALGEMENEN STRUCTURELE INFORMATIE IN EEN NOTENDOP
Bouwsteen: nucleotiden (fosfaatgroep, (deoxy)ribose suiker en base)
DNA = rechtsdraaiende dubbele helix, 2 antiparallele strengen,
nucleotiden aan elkaar via fosfodiësterverbindingen, complementariteit
tussen basen (adhv H-bruggen), bp in vlak loodrecht op helix as + zijn
gestackt, grote en kleine groef
%GC identificatie organisme + = aantal GC bp ten opzichte van totaal
aantal bp
#A = #T en #G = #C regel van chargaff
Sequentie DNA molecule = volgorde van opeenvolgende basen van 1
streng + bepaald informatie inhoud geeft aanleiding tot eiwit (centraal
dogma)
Gen = segment van dsDNA molc dat door specifieke sequentie van
nucleotiden de informatie bevat + allelen = gelijkaardige DNA segmenten
die in 1 / meerdere posities een andere bp hebben
Inverted repeats vs Direct repeats
Bij gebieden met inverted repeats in enkelstreng intramoleculair bp
hairpin vormen
Denaturatie = breken van H-bruggen tssn 2 strengen pH, temperatuur
veranderen
7
, o %GC groter is zal ook smelttemperatuur groter zijn
2.1.2 ENKELE BELANGRIJKE EXPERIMENTEN DIE BIJGEDRAGEN HEBBEN AAN DE
ONTDEKKING VAN DNA ALS DRAGER VAN HET ERFELIJK MATERIAAL
2.1.2.1 EXPERIMENT VAN GRIFFITH: HET TRANSFORMEREND PRINCIPE
4 grote organische macromoleculen: eiwitten, nucleïnezuren, vetten en
suikers wie info drager? DNA molc (door Avery)
Griffith: ziekteverwekkende bacterie S.pneumoniae 2 stammen:
virulente S (polysacharide kapsel beschermt tegen immuunsysteem) +
niet-virulente R (geen kapsel dood aan immuunsysteem) (ook
fenotypisch verschil: ruw (R) vs glad (S) )
o R S = revers mutatie / terugwinnen van functie (zeer zeldzaam:
frequentie 10-5
4 experimenten:
o Controle: muizen + R-stam
overleven
o Controle muizen + S-stam dood
o Controle: muizen + dode S-stam
overleven
o Muizen + dode S-stam + R-stam
dood + isolatie van levende S-stam
o componenten van S-bacteriën
werden doorgegeven voorbeeld van
horizontale gentransfer (HGT) later
door Avery dat dit DNA was
Avery: R-bacteriën + verschillende S-bacterie
celextracten (zoals eiwitten, DNA, suikers,…)
o Controle indien DNA wel zuiver was: R
eerst behandelen met proteasen,
DNasen, RNasen,…
o Resultaat: enkel bij DNasen werd geen transformatie waargenomen
2.1.2.2 HERSHEY-CHASE
Zie boek pg 18-20 (gewoon eens lezen)
Soms ook RNA als drager enkel bij virussen
2.2 REPLICATIE
8
, Gewoon eens goed lezen (in grote lijnen kennen, ppt 1 dia 20 is goede
samenvatting)
2.3 EIGENSCHAPPEN VAN GENOMEN
Bij celdeling moet van 1 genoom 2 genomen maken (via semi-
conservatieve replicatie thv ori)
2.3.1 GENOOMSTRUCTUUR BIJ PROKARYOTEN
2.3.1.1 HET CHROMOSOOM
Genoom = 1 DNA kopie (haploïd) die vrij in cytoplasma ligt + circulair (niet
altijd) + lengte varieert +++
90% van genoom codeert voor eiwitten (bij eukaryoten veel lager)
Bij E.coli: 4.000 genen (~ 88%) en 4.500.000 bp
o 1% voor tRNA en rRNA + 0.5 % niet coderend
o 10% = regulatorische sequenties (operon = seq. die verschillende
genen controleert, regulon = genen die op zelfde manier
gecontroleerd worden)
Studie van replicatie van totaal genoom J. Cairns adhv autoradiografie:
DNA merken met 3H thymidine (= radioactief merken) cellen lyseren
zodat genomen vrijkomen (niet gebroken!) collecteren op membraan +
afgedekt met glas met fotografische emulsie (elektronen van 3H opvangen)
Conclusie: circulair genoom + replicatie start thv ori (oriC, A-T rijk) + langs
beide zijden in een tegengestelde richting (= bidirectioneel) 2
replicatievorken vertrekken
o Ori = cis-element (DNA element dat werkt als DNA element en niet
als een coderend element)
Replicatie eindigt op een vaste plaats de terminus (niet algemeen)
Ook 1 replicon (= DNA waarvan de replicatie gecontroleerd wordt door 1
ori van replicatie) aanwezig
Initiatie is afh. van initiatie-eiwitten (herkennen + binden herhaalde
sequenties + replicatie start nadat een aantal eiwitten hieraan zitten)
Snel-delende cellen kunnen een andere replicatieronde starten terwijl ene
bezig is regulatie thv ori
Genoom compact maken negatieve supercoils introduceren
(supercoiling leidt tot condensatie van DNA)
9
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 jarnewinderickx. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $7.47. You're not tied to anything after your purchase.
Can Stuvia be trusted?
4.6 stars on Google & Trustpilot (+1000 reviews)
73314 documents were sold in the last 30 days
Founded in 2010, the go-to place to buy study notes for 14 years now