Samenvatting Moleculaire Biologie deel Prof Claessens (E04C1A). Bachelor Tandheelkunde en Bachelor in de Biomedische wetenschappen. Bevat ook de afbeeldingen en extra informatie van de slides. Heel uitgebreid & volledig, veel succes!
Samenvatting Moleculaire Biologie – 9sp
Hoofdstuk 1: DNA (deoxyribonucleïnezuur)
1.1 Inleiding
1) Biochemische definities van leven
Combinatie van onderstaande kenmerken geeft een goede omschrijving van ‘leven’ weer
• Levende organismen -> afgescheiden van leefomgeving door celmembraan/celwand
• Energieopname & -verbruik -> zonlicht voor planten & planten voor organismen & …
• Levende organismen groeien & evolueren -> op langer termijn sterven ze af
• Seksuele/aseksuele voortplanting -> door bevruchte/onbevruchte eicel of afsplitsing
• Hierdoor zijn verschillende levensvormen kunnen evolueren vanuit 1 oercel
• Zonder leven zou elk leven eindig zijn en elke soort uitsterven
• Levende organismen bewegen zelfstandig -> planten naar zon & wortels naar water
• Levende organismen verzamelen & reageren op prikkels uit de omgeving
• Levende organismen & cellen communiceren -> cellen doen dit door moleculaire signalen
Moleculaire biologie = bestuderen van chemische processen in levende organismen
zoals voortplanting, beweging, energiewinning, groei, communicatie
Leven = opeenvolging van chemische reacties
2) Waaruit bestaat een levende cel?
De cel is een eenheid van het leven die bestaat uit een georganiseerde opbouw
Deze opbouw is mogelijk door wisselwerking tss de biomoleculen: proteïnen, lipiden, koolhydraten en
nucleïnezuren, die betrokken zijn bij de functies & activiteiten van de cel
Prokaryote cellen hebben geen celkern
Eukaryote cellen zijn meer opgebouwd in compartimenten door membranen
,1.2 De belangrijkste mijlpalen uit de geschiedenis van de erfelijkheidsleer
1) Eigenschappen zijn erfelijk: de genen
Genen bevatten de karakteristieken en soort van een individu & coderen voor erfelijke eigenschappen
Studies van Mendel (1866): Lange erwten (RR) x Korte erwten (rr) -> allebei homozygoot
• Eerste generatie: enkel lange erwten (Rr) -> heterozygoot
• Tweede generatie: 75% lange erwten (50% Rr en 25% RR) & 25% korte erwten (rr)
Mendel besloot:
• Waarneembare eigenschappen komen door overerfbare eigenschappen
• Elk individu (cel) bevat 2 gekoppelde genen, waarbij meerdere allelen mogelijk zijn
• Genen zijn dominant & recessief of intermediair
2) Link tussen genen en biochemische processen door Garrod
Garrod beschreef in 1902 alkaptonurie als een aandoening met verschillende symptomen
Bv de urine van baby’s kleurt zwart
De afwijking ligt aan een recessief kenmerk, dus een defect gen
Hierdoor kunnen ouders zonder ziekte, kinderen hebben met de ziekte
De urine van deze patiënten bevat veel homogentisinezuur
Dit moest worden afgebroken door een enzym dat defect is bij de zieke patiënten
=> 1 defect gen levert 1 defect enzym op
, 3) Welke stoffen bevatten de genetische informatie?
Chromosomen bevatten de genen en worden verdeeld over 2 dochtercellen tijdens celdeling
Experimenteel: Cellen worden gefractioneerd = verschillende celcomponenten zuiveren
• Cellen moeten hierna gehomogeniseerd worden -> componenten komen in oplossing
• Door weefsel/cel in detergent brengen
-> celmembranen lost op & inhoud komt vrij in de oplossing
• Door weefsel/cel mechanisch breken
• Door een eenvoudige mixer
• Door sonicatie -> hoge dosissen ultrasoon geluid -> celwand breekt
• Oplossing kan nu verdeeld worden in fracties door centrifugatie
• Door differentiële centrifugatie (later uitgelegd)
• Door densiteitscentrifugatie (later uitgelegd)
• Door verschil in oplosbaarheid in hoge zoutconcentraties
-> DNA blijft hierdoor in oplossing
• Door verschil in oplosbaarheid in hoge alcoholconcentraties
-> nucleïnezuren worden hierdoor geprecipiteerd
Differentiële (ultra)centrifugatie:
• Cellen worden stuk gemaakt met detergenten of door mechanisch breken
• Het homogenaat wordt door filter gegoten -> grote delen worden verwijderd
• Het gefilterde homogenaat wordt met lage rotatiesnelheid gecentrifugeerd
• Middelpuntvliedende kracht > zwaartekracht
• Grote celorganellen naar de bodem gedreven = pellet
• Kleinere celorganellen die boven het pellet liggen = supernatans
• Pellet brengt men in een nieuwe bufferoplossing & wordt apart gelegd
• Supernatans wordt in een nieuwe centrifugebuis gebracht & weer gecentrifugeerd
-> met hogere rotatiesnelheid dus hogere g-krachten
• Laatste stap herhalen met steeds hoger toerental -> steeds kleinere organellen naar bodem
Centrifugatie bij 50.000 toeren/min (rpm) zijn g-krachten 300.000x groter dan zwaartekracht
-> Hierbij blijft cytosol over in supernatans & alle organellen in het pellet
, Densiteitscentrifugatie:
Ook centrifugatie, maar gebruik maken van verschil in dichtheid/densiteit van celorganellen
• Verschillende lagen v oplossingen met dalende sucroseconcentratie in centrifugebuis
• Lagen mengen niet door het verschil in densiteit
• Celhomogenaat wordt aangebracht & gecentrifugeerd
• De organellen migreren naar beneden tot ze in de suikeroplossing komen
• De organellen zweven in de lagen waar de densiteit gelijk is aan hun eigen densiteit
• Dit is mogelijk omdat de opwaartse druk = neerwaartse druk
Densiteitsgradiënten krijgt men ook door homogene oplossingen bv CesiumChloride (CsCl)
• Centrifugeren voor een langere tijd bij hoge rotatiesnelheid
• CsCl wordt naar de bodem gedreven & er vormt een concentratiegradiënt
• Men kan hiermee zeer kleine verschillen in densiteit meten (bv verschil tussen C12 & C14)
Experiment van Griffith (1941):
2 stammen van de bacterie Streptococcus pneumoniae werden vergeleken
• S-stam (gladde vorm) veroorzaakt longontsteking bij proefdieren (muizen)
• Uit de S-stam werd een nieuwe stam ontwikkeld, de R-stam (ruwe vorm)
• R-stam veroorzaakt GEEN longontsteking bij de muizen
• Homogenaat maken van de S-stam & bij R-stam voegen -> WEL longontsteking
• Maar S-bacteriën waren toch gedood
=> bacteriën nemen dragers van eigenschappen/genen uit omgeving op = transformatie
,Welke stof in de S-stam is nu de drager van de eigenschappen?
• Homogenaat van S-stam werd gefractioneerd in
RNA, eiwitten, DNA, vetten en koolhydraten
• Elke fractie werd apart met R-stam in de muizen gespoten
• Enkel de DNA fractie kon een longontsteking veroorzaken
=> Voor het eerst aangetoond dat DNA de dragers zijn van erfelijke eigenschappen/genen
Hershey-Chase experiment (1952):
Bacteriofaag = virus van een bacterie -> bestaan uit nucleïnezuurmolecule met eiwitmantel
• Ze parasiteren de biosynthetische mechanismen van bacteriën
• Na infectie van bacterie door bacteriofaag -> nieuwe faagpartikels aangemaakt
• Eiwitten komen tot expressie & DNA wordt aangemaakt
• Bacteriën barsten open en de nieuwe bacteriofagen komen in het medium
Worden de overerfbare eigenschappen overgebracht door eiwitten of DNA?
• 1 cultuur van E. Coli bacteriën geïnfecteerd door bacteriofaag + radioactief fosfaat
• Dit fosfaat wordt ingebouwd in het DNA van de nieuwe bacteriofagen
• 1 cultuur van E. Coli bacteriën geïnfecteerd door bacteriofaag + radioactief zwavel
• Dit zwavel wordt ingebouwd in de eiwitten van de nieuwe bacteriofagen
• Met de 2 radioactieve preparaten werden 2 E. Coli culturen geïnfecteerd
• Cultuur werd hevig geschud om het contact tussen de bacteriofagen & bacteriën te verbreken
• Door centrifugatie: E. Coli als pellet & kleine bacteriofagen als supernatans
• De Escherichia Coli bacteriën in de pellet maakten nieuwe bacteriofagen aan
• Radioactief fosfaat zit in pellet (bacteriën) en radioactief zwavel bleef in de oplossing
=> DNA (radioactief fosfaat) bevat
informatie over bouwstenen van
bacteriofagen
,1.3 De structuur van het DNA
1) DNA = suiker + fosfaat + basen
DNA = deoxyribonucleïc acid (deoxyribonucleïnzuur) = drager van de erfelijkheid
Twee vormen van nucleïnezuur: RNA en DNA
Cellulaire DNA bestaat uit lange polymeren -> menselijk DNA is langer dan 1 meter
DNA bevat deoxyribose (suiker) of β-D-2-deoxyribose = een pentose
DNA bevat fosfaatgroepen -> ribose en fosfaat wisselen af in de ruggengraat
• Fosfaat is gekoppeld aan het 5’ uiteinde van het deoxyribose
Nucleoside Adenosine (A) Guanosine (G) Thymidine (T) Cytidine (C) Uridine (U)
(= base +
ribose via N-β-
glycosidische
binding)
Nucleotide -> fosfaat verbonden aan 5’ koolstof van de ribose (bv ATP adenosinetrifosfaat)
• De 4 basen komen in lage concentraties voor in de cel
• De nucleotiden komen veel voor in cel & worden gemaakt door:
• Partiële hydrolyse van nucleïnezuren door nucleasen in de cel
• Enzymen die afgebroken basen terug recupereren tot nucleotiden
• Deoxyribonucleotidetrifosfaten (dNTPs) -> max 3 fosfaatgroepen aan 5’ koolstof
• Nucleotidetrifosfaten (NTPs) -> als ribose niet gedeoxyleerd is
• NTPs zijn overdragers van biochemische energie (bv ATP-ADP)
• Fosfaatgroepen zijn aan elkaar gebonden door fosfo-anhydridebindingen
• Fosfaatgroepen aangeduid door α, β en γ vertrekkend van de suikerring
• β- en γ-fosfaatgroepen kunnen door enzymen afgesplitst worden
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 Bmw99. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $10.84. You're not tied to anything after your purchase.
