15/20 behaald. Samenvatting moleculaire biologie van Biomedische wetenschappen. De samenvatting bevat hoofdstukken 1,2,4 en 10. Het is een combinatie van het boek (vertaald in het Nederlands), slides en eigen notities.
➢ Genetisch materiaal, genomen en genen
Nucleinezuren dragen de instructies dat zorgt dat de cel functioneert, deelt, groeit en dus zorgt voor
de voortplanting van organisme. Ze controleren ook hoe virussen functioneren en delen.
Nucleinezuren kunnen mutaties ondergaan waardoor hun instructies kunnen veranderen.
Het genetisch materiaal bestaat in alle cellen uit een dubbelstrengig DNA in de vorm van een dubbele
helix. DNA en RNA zijn heel belangrijke nucleinezuren. DNA is stabieler dan RNA.
Het genoom is de collectieve term van al de verschillende DNA moleculen in een cel van een
organisme.
In prokaryoten bestaat het genoom meestal uit 1 type circulair dubbelstrengig DNA molecule dat
heel lang kan zijn en heeft een klein aantal proteïnen er aan vast hangen. Een heel lang DNA-
proteïne complex noemt men een chromosoom.
In eukaryoten zijn de cellen complexer en meer gecompartimenteerd en hebben meerdere,
verschillende DNA moleculen. In onze cellen (en van dieren en fungi), is het genoom verdeeld tussen
de nucleus en de mitochondria. De meeste lange DNA moleculen zitten in de nucleus. Het zijn
lineaire DNA moleculen en zijn ingewikkeld met een verscheidenheid aan verschillende eiwitten en
sommige soorten RNA om sterk georganiseerde chromosomen te vormen. In de mitochondrien is er
1 type klein circulair DNA aanwezig.
Genen zijn DNA segmenten dat de genetische informatie dragen voor het maken van proteinen of
functioneel RNA. De meeste genen vind je in eukaryoten cellen in de nucleus.
➢ De onderliggende chemie van nucleinezuren
Elke streng van een nucleinezuur is een polymeer, een lange keten dat uit veel sequenties van
simpele herhalende stukken bestaat, een nucleotide. Een nucleotide bestaat uit een suikermolecule,
een nitrogeen base en een fosfaatgroep.
In DNA is het suikermolecule desoxyribose. Deze heeft 5 C-atomen dat zijn gelabeld van 1’ tot 5’.
Ribose is gevonden in RNA. Het verschil tussen de twee is de groep op 2’ C. desoxyribose heeft hier
een H en ribose een OH-groep.
De verschillende nucleotiden zijn met elkaar verbonden via de fosfaatgroep dat de
verschillende suikers met elkaar verbind. Hierdoor krijg je een nucleinezuur dat een
fosfaatruggengraat heeft. Deze is asymmetrisch: elke fosfaatgroep verbind een 3’C
van de ene suiker met een 5’C van de andere suiker. Bij de lineaire DNA moleculen
krijg je dus een 5’ einde en een 3’ einde welke een hydrogeengroep bevat. Dus de
eerste letter van de code is 5’ en de DNA polymerase begint bij 3’.
,2
Bij de nitrogeenbasen heb je 4 verschillende types dat het
nucleinezuur identificeert en de functie bepaalt. 2 types hebben
een enkele ring als basis (pyrimidine) en de andere 2 hebben 2
ringen als basis (purine). De 2 purines zijn adenine (A) en guanine
(G), de 2 pyrimidines zijn cytosine (C) en thymine (T). Bij RNA heb
je ipv thymine, uracil (U).
➢ Baseparing en de dubbele helix
Het cellulair DNA is dubbelstrengig en vormt een dubbele helix. De 2 strengen
zijn rond elkaar gewikkeld en verbonden door de waterstofbruggen tussen de
basen. Deze vormen dan basenparen. Alleen A kan paren met T en G kan paren
met C. G-C basenpaar is sterker dan de A-T omdat die 3 H-bruggen heeft en de
andere maar 2. G-C gaat dus de helix sterker in elkaar houden. De 2 strengen
lopen ook antiparallel. De 5’ → 3’ richting van de ene streng is het
tegenovergestelde van de 5’→ 3’ richting van de andere streng.
Hoe streng uit elkaar laten vallen? Temperatuur verhogen en deze hangt af van
het G-C gehalte, hoe meer hoe hoger de temp (meer H-bruggen)
De 2 strengen hebben complementaire sequenties door de basenparen. De sequentie van 1 DNA
streng kan gebruikt worden voor de basensequentie te voorspellen van de complementaire streng.
(Dit geld ook allemaal in RNA)
➢ DNA replicatie en DNA polymerase
Voor DNA replicatie moeten eerst de 2 strengen uit elkaar gehaald worden door een helicase. Tijdens
deze ontwinding worden de 2 strengen beschikbaar als template voor het maken van de
complementaire streng dat wordt gesynthetiseerd in de 5’→ 3’ richting. Hierdoor ga je van 1 dubbele
helix 2 dubbele helices maken die bestaan uit een originele streng en een gesynthetiseerde streng.
De 2 nieuwe DNA-moleculen zijn identiek.
Tijdens de replicatie zal 1 streng continu worden aangemaakt (leading strand) en de andere streng
zal in stukjes gesynthetiseerd worden (lagging strand). Deze stukjes noemen de Okazaki fragmenten.
De belangrijkste DNA-polymerasen zijn delta en ypsilon
,3
➢ Genen, transcriptie en de centrale dogma van moleculaire biologie
DNA moet getransmitteerd worden van moeder naar dochtercel. De genetische informatie moet ook
worden geïnterpreteerd om te dicteren hoe cellen werken.
Genen zijn segmenten van DNA wiens sequentie geselecteerd zijn voor dit proces. Genexpressie is
het mechanisme waarbij genen gebruikt worden om de synthese te leiden van 2 types product : RNA
en proteïnen.
De eerste stap in genexpressie is het gebruiken van 1 van de strengen van DNA als template zodat er
een RNA kopie kan gemaakt worden wiens sequentie complementair is. = transcriptie. Het RNA
kopie = het primair transcript. Deze ondergaat verschillende processen tot het een mature RNA is
dat tot 1 van de 2 klasse behoort:
- Coding RNA (messenger RNA)
- Noncoding RNA
Centrale dogma: DNA → RNA → proteïne
RNA kan soms ook worden gediend als template om een complementaire RNA kopie te maken. (geen
centrale dogma)
1.2 Structuur en functie van chromosomen
➢ Waarom we sterk gestructureerde chromosomen nodig hebben en hoe ze zijn
georganiseerd
Een typisch eukaryoot chromosoom kan honderden miljoenen bp lang zijn en is 1 meter lang indien
het uitgestrekt is. Deze moet passen in een cel 10-100µm met een kern van 2-4 µm. Om dit mogelijk
te maken bestaat chromosomen uit chromatine. Deze ondergaan verschillende levels van coiling en
compactering zodat ze een chromosoom vormen. Je krijgt een DNA-proteïne complex. Bij de
interfase zit het DNA redelijk vrij, wel georganiseerd (euchromatine) en bij de metafase niet meer.
Chromosomen zijn dynamische structuren die alterneren tussen dichte en losse opvouwing. Er zijn 3
niveaus van opvouwing voor euchromatine (normaal DNA).
1. Opvouwing rond histonen: 7 keer korter
2. 30 nm fiber: 7 keer korter
3. Chromatine lussen: variabel
Wanneer het rond de histonen zit, wordt het nog compacter en vormen er nucleosomen. Naast
euchromatine heb je ook heterochromatine: supercompact DNA, nog meer dan de 3 niveaus en zijn
veelal genetisch inactief.
,4
➢ Chromosoom functie: replicatie origines, centromeren en telomeren
Gespecialiseerde sequenties die nodig zijn voor chromosoom functie:
- Centromeren: Chromosomen moeten correct uit elkaar getrokken worden, dit is de regio
waar een groot proteinecomplex, het kinetochoor zal binden bij de celdeling.
- Origins of replication: Voor dat een chromosoom gerepliceerd kan worden, heeft het meer
dan 1 replicatie origine nodig. Dat zijn DNA sequenties waar proteinefactoren aan binden als
voorbereiding voor het initieren van DNA replicatie.
- Telomeren: zijn gespecialiseerde structuren aan het einde van een chromosoom. Ze zijn
nodig voor het behoud van integriteit van het chromosoom (als er geen telomeren zijn na
chromosoombreking, is de chromosoom onstabiel en kan dan binden aan andere gebroken
chromosomen). Het zijn 6N repeats (GGGTTA). Bij elke celdeling worden de telomeren een
beetje korter
Telomerase is een enzym en herstelt het chromosoomeind, de zogenaamde telomeer. Het telomeer
wordt bij elke celdeling ongeveer 100 nucleotiden korter, maar na de deling wordt dit door de
werking van telomerase weer verlengd tot de oorspronkelijke lengte. Enzyme dat bestaat uit eiwitten
en heeft een stukje RNA.
Telomeren en cellulaire veroudering
Lichaamscellen hebben een vooraf bepaalde levensduur en delen een beperkt aantal keer.
Bv huidbiopt om fibroblasten te kweken: Kind: cellen delen 80-tal keer en volwassenen: cellen delen
10 tot 20 keer.
Cellen die niet meer delen worden senescent genoemd.
Er is een progressieve verkorting van telomeren met celdelingen maar de relatie is niet goed
begrepen. Telomerase is aanwezig in:
- Kiemlijncellen
- Snel delende somatische cellen
Telomerase functie vermindert met de leeftijd. De ntroductie ervan kan cellijn immortaliseren.
Telomerase is in 90% van alle menselijke kankers geactiveerd.
, 5
1.3 DNA en chromosomen in celdeling en celcyclus
➢ Verschillen in DNA copy number
In elk individu heb je verschillende soorten cellen die dezelfde genetische informatie
hebben, maar alleen een subset van genen wordt uitgedrukt in elke cel. Dat bepaalt de
identiteit van de cel. Zoals ze verschillen in genexpressie, kunnen verschillende cellen
variëren in het aantal kopieën van elke DNA molecule.
Ploïdie= het aantal kopies (n) van de basis chromosomen set. De meeste cellen bij de mens
zijn diploïd (2C). Sperma cellen en eicellen zijn haploïd (1C). Humane spermacellen en
eicellen hebben elks 23 verschillende types chromosomen dus n= 23. Sommige
gespecialiseerde cellen zijn nulliploïd (0C) zoals erythrocyten en bloedplaatjes.
Sommige zijn polyploïd: 2 mechanismen
- Replicatie zonder celdeling
- Celfusie
Copy number verandert tijdens de celcyclus.
➢ De celcyclus en segregatie van gerepliceerde chromosomen en DNA-moleculen
Van een moedercel komen 2 dochtercellen. Elk chromosoom moet 1 keer gerepliceerd
worden voor het “maken” van 2 dochtercellen, die dan gelijk moeten worden verdeeld.
Elke cyclus heeft een fase waarin het DNA verdubbeld (S-fase) en een fase waarin de cel
zich verdeelt (M-fase). Daar tussen zijn 2 “gaten”. G1 fase en G2 fase.
Celverdeling is maar een kort stukje van de cyclus. 1 cyclus duurt ongeveer 24u: M-fase
duurt meestal 1u, hierin gaan de chromosomen heel hard condenseren voor de nucleaire deling.
Daarna is er een grote groeifase namelijk de interfase (= G1+S+G2). Controle punt tussen G1 en S. Cel
gaat naar van G1 naar S als het wilt delen anders verlaat het de celcyclus en gaat in een rustfase, G0.
Van G0 kan het terug naar G1 gaan.
Veranderingen in het aantal chromosomen en DNA content
In de foto’s volgen we een chromosoom door M en S fase. De veranderingen
in aantal chromosomen en DNA content van cellen door verschillende stages
in de cyclus:
- Van het einde van de M-fase tot net waar het DNA verdubbelt in de S
fase, bevat elk chromosoom van een diploide cel (2n) een enkele DNA
dubbele helix: de totale DNA content is 2C.
- Na DNA duplicatie is het totale DNA content per cel 4C. Speciale
bindende proteïnen, genaamd cohesines, houdt de duplicerende
dubbele helices tezamen als zusterchromatiden. Het chromosoom
nummer blijft 2n maar elks heeft het dubbele DNA content in de
vroege S0 fase. In de late S-fase zijn de meeste cohesines verwijdert
maar de cohesines aan de centromeer zijn gebleven voor de
zusterchromatine tezamen te houden.
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 pauwelsnele. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $6.43. You're not tied to anything after your purchase.
