Summary
Samenvatting CEL 4 : moleculaire biologie
- Course
- Institution
volledige samenvatting van moleculaire biologie boek en slides (prof Gerlo en prof Callewaert)
[Show more]
Seller
Follow
flca56
Content preview
CEL IV - MOLECULAIRE BIOLOGIE1 GRONDLEGGERS VAN DE MOLECULAIRE BIOLOGIE
Moleculaire biologie = studie van het leven op moleculair niveau
1.1 INZICHTEN IN DE NATUUR VAN HET ERFELIJK MATERIAAL
1.1.1 DE WETTEN VAN MENDEL
°GREGOR MENDEL: 1865
• Ervoor: vermenging van de kenmerken van beide ouders
• Experiment met de erwten: ontdekking van patroon van
overerving -> overerfbare partikels + dominant/recessief
• Stelde 3 wetten op door zijn experimenten
o Uniformiteitswet: stelt dat alle individuen in de
eerste generatie nakomelingen van raszuivere
(homogene) ouders uniform zijn en het dominante
fenotype vertonen
o Splitsingswet/wet der segregatie: stelt dat bij devorming van de gameten, de gepaarde
erfelijkheidsdeterminanten zich zodanig splitsen dat de kans dat een gameet één van
beide determinanten bevat dezelfde is
o Onafhankelijkheidswet: stelt dat bij de vorming van gameten de segregatie van beide
leden van een paar van erfelijkheidsdeterminanten onafhankelijk is van de segregatie
van andere paren van erfelijkheidsdeterminanten
• Resultaten gepubliceerd in tijdschrift en pas later onafhankelijk herondekt
1.1.2 CHROMOSOMEN ZIJN DE DRAGERS VAN ERFELIJKE KENMERKEN
°WALTER FLEMMING: 1882
• Beschrijving van de celdeling en
“chromosomen”
• Ontwikkelde een kleuring
waarmee het fibreuze materiaal
in de celkern, dat hij chromatine
noemt, bestudeerd kon worden
• Door deze kleuringen kon hij de
celdeling in de verschillende
stadia volgen en bestuderen
• => toonde bestaan van
chromosomen aan en leidde
exacte sequentie van
chromosoombewegingen
tijdens de mitose af
°THEORDOR BOVERI: 1902
• Beschreef voor het eerst de meiose dmv onderzoek op een spoelworm en zee-egel
• Toonde aan via in vitro fertilisatie-experimenten dat eicellen en zaadcellen haploïd zijn omdat
ze de helft van het aantal chromosomen van somatische cellen (diploïd) bevatten
1
CEL IV - MOBI
,°WALTER SUTTON: 1902
• Chromosomen stabiele structuren, bewaard over generaties
• Linkt het met de bevindingen van Mendel
• Toont rol van chromosomen binnen erfelijkheid aan
• Merkte ook op dat de positie van homologe chromosomen tijdens de metafase volledig
willekeurig is
=> geen maternale en paternale zijde tijdens celdeling
°Bovenstaande experimenten leveren geen bewijs voor de link tussen erfelijkheid en chromosomen
= theorie van chromosomale overerving
° THOMAS HUNT MORGAN
• Levert bewijs door experiment op fruitvliegjes
‘’alles wat ik nu vertel is wel leerstof’’
1.1.3 DNA IS HET ‘ TRANSFORMING PRINCIPLE’
°FRIEDRICH MIESCHER: 1869
• Doet onderzoek in het ziekenhuis tijdens de KRIM oorlog
o Gebruikt de gebruikte verbanden van de soldaten om WBC te onderzoeken
o Hij keek naar de celkern van de WBC
o De kern bevatte een molecule zonder S, maar met P
o Dit was raar want alle eiwitten bevatten zwavel normaal => het is dus geen EW
o Noemt de nieuwe molecule een “nucleïne”
o Nucleïne was ook resistent voor proteolyse
°PHOEBUS LEVENE: 1920
• Theorie van Miescher wordt meer gedetailleerd
• Ontdekte dat DNA bestond uit nucleotide bouwstenen
o Suiker
o Base (A,C,G,T)
o Fosfaatgroep
• Dacht dat DNA een tetranucleotide was (FOUT)
o Primaire structuur klopt
o Secundaire structuur is verkeerd
2
CEL IV - MOBI
,°FREDERICK GRIFFITH: 1928
• Transforming principle
• Heeft toevallig iets gevonden tijdens zijn onderzoek
naar ‘Streptococcus pneumoniae’ => onderzoek naar
vaccin tegen longontsteking
o Twee bacteriestammen
o Rough: niet-virulent
o Smooth: bevatten polysaccharidemantel =>
beschermd tegen immuunsysteem =>
virulent
• Muizen geïnjecteerd met dode S en levende R stierven
ook
• Door onderzoek op muizen ontdekte hij dat de R-stam
een transforming factor heeft waardoor het in S-stam veranderd
°AVERY, MCCARTHY EN MACLEOD: 1944
• Ze elimineerden eerst vetten en suikers
• Er worden in drie buisjes specifieke enzymen toegevoegd (proteasen, ribonucleasen,
desoxyribonucleasen)
• R cells toevoegen en kijken of ze virulent worden
• Transformase gebeurt niet wanneer DNA kapot gemaakt is
• DNA = transformerende factor MAAR de wetenschap gelooft dit nog niet doordat men de
verkeerde structuur van DNA in gedachten had
3
CEL IV - MOBI
,°ALFRED HERSHEY EN MARTHA CASE: 1950
Bacteriofaagexperiment
o Bacteriofaag: virussen die bacteriën
infecteren
o Gebruikten simpele fagen die enkel
DNA en eiwitten bevatten
o Bacteriofagen infecteren bacteriën en
dringen bacteriën niet binnen => gaan
hun substantie (die genetisch materiaal
bevat) gaan injecteren in de bacteriën
=> bacterie gaat ook fagen gaan
aanmaken
o Maakten gebruik van radio-isotopen
(eiwit of DNA radioactief maken)
35
S → faageiwitten radioactief
32
P → DNA radioactief
o Gecentrifugeerd: zwaardere partikels (bacteriën) zakken, lichtere fagen in oplossing
• DNA de transformerende factor en dus de erfelijkheidsdrager
1.2 EEN MODEL VOOR DE STRUCTUUR VAN DNA
°ERWIN CHARGAFF: 1949
• Analyseerde basensamenstelling in het DNA van verschillende soorten
• A, T, G en C worden niet in gelijke hoeveelheden teruggevonden => Levene’s theorie klopt niet
• A = T en G = C = regel van Chargaff
• Bevindingen waren essentieel voor ontrafeling van structuur van dubbele helix
°JAMES WATSON EN FRANSCIS CRICK: 1953
• Publiceerden artikel met de dubbele helix als model voor DNA structuur
• Ontdekking was gebaseerd op X-straal diffractie resultaten, die bekomen waren door
ROSALIND FRANKLIN samen met MAURICE WILKINS
• Bouwen 3D modellen op basis van gekende moleculaire afstanden en bindingshoeken, een
methode die door de Amerikaanse biochemicus LINUS PAULING was ontwikkeld
1.3 CENTRALE DOGMA
• Wordt vastgelegd door Francis Crick in
1957
• DNA => RNA => eiwit
o Kan niet in omgekeerde richting
(informatie kan niet meer uit
het eiwit)
4
CEL IV - MOBI
,2 STRUCTUUR VAN DNA
2.1 PRIMAIRE STRUCTUUR VAN DNA
°DNA = polymeer van nucleotide bouwstenen
°Nucleotide
• Suiker met 5 C
o DNA: deoxyribose
o RNA: ribose
• Fosfaatgroep: zure karakter
o Dissocieert bij fysiologische pH =>
sterk negatieve lading van DNA
o Covalent gebonden aan 5’C van de
ribose
• Stikstofhoudende base
o Purines: zijn met 9-N gekoppeld aan 1’-C op pentose (2 koolstof-stikstof ringen)
• Adenine
• Guanine
o Pyrimidines: zijn met 1-N gekoppeld aan 1’-C op pentose (enkele ringstructuur)
• Cytosine
• Thymine
°Vorming fosfodiësterbinding
• OH-groep op 3’-C van een suiker van één nucleotide reageert met de fosfaatgroep op de 5’-C
van een suiker van een tweede nucleotide => Er komt een molecule water vrij en pyrofosfaat
• 5’- C zal altijd naar boven/links gericht zijn met een P-groep
• 3’C zal altijd naar beneden/rechts gericht zijn met een OH-groep
• Één zuurstof van de fosfaatgroep is steeds negatief geladen
Basenparen (pb) = maat voor de lengte van een dubbelstrengig DNA in kilobasenparen (kb/kbp) of
megabasenparen (Mb/Mbp)
Oligonucleotiden = korte enkelstrengige DNA moleculen, vaak gebruikt in laboratorium
2.2 SECUNDAIRE STRUCTUUR VAN DNA
°DNA komt voor in de cellen als een dubbele helix
° Zwakke krachten zorgen voor deze structuur
=> Er worden H-bruggen gevormd tussen stikstofhoudende basen (A en T / G en C) van twee
complementaire DNA strengen
°De gepaarde, relatief vlakke, basen hebben de neiging om zich op mekaar te stapelen (‘base stacking’)
en zo de watermoleculen uit het binnenste van de dubbele helix te verdrijven
Hydrofobe basen zitten dicht op elkaar => worden gestabiliseerd door de elektrostatische interacties
(VDW) tussen atomen
°Grote en kleine groeves in de DNA helix
=> Twee glycosidische bindingen die een basenpaar verbinden met deoxyribose suikers liggen
niet perfect tegenover mekaar
=> Suikerfosfaatruggengraten liggen niet op gelijke afstanden van elkaar
=> grote en kleine groeves
5
CEL IV - MOBI
, DNA dubbele helix:
• nm
• grote groeve: rol in sequentie specifieke interacties tussen DNA & eiwitten
• kleine groeve: minder chemische informatie, minder vaak eiwit-DNA interacties
°Kenmerken van secundaire DNA structuur
• dubbelstrengige helix, waarbij de strengen door waterstofbruggen worden bijeengehouden.
A altijd gepaard met T en G met C (de regel van Chargaff)
• rechtshandig
• anti-parallel: het 5' uiteinde van één streng gepaard is met het 3' uiteinde van de
complementaire streng.
• De DNA basenparen zijn verbonden via waterstofbruggen, maar ook de buitenranden van de
stikstofhoudende basen kunnen betrokken worden in waterstofbrugvorming. Dit zorgt ervoor
dat DNA interacties kan aangaan met andere moleculen, essentieel voor de replicatie en
transcriptie
°2 soorten DNA
• B DNA: meest voorkomende configuratie
• A DNA: DNA neemt alternatieve helixconfiguratie aan (laboratoriumcondities)
2.3 DENATURATIE EN RENATURATIE
°Denaturatie = smelten
H-bruggen worden verbroken door stijgen
van T, maar fosfodiësterbindingen blijven
intact Kan gemeten worden via absorptie
van UV- licht
Absorptie bij enkelstrenging DNA is tweemaal zo sterk als bij dubbelstrengig DNA, tijdens smelten
neemt capaciteit om UV licht te absorberen toe = hyperchromiciteit
Smelttemperatuur, Tm = temperatuur waarbij de helft van de basenparen in dubbelstrengige DNA
molecule gedenatureerd zijn voor een DNA bepaald door G-C gehalte
Zoutconcentratie daalt => aantal kationen daalt => denaturatie wordt bevorderd
Hoge pH of organische solventen bevorderen denaturatie
°Renaturatie = annealing
Verhitte DNA strengen worden afgekoeld => complementaire strengen vinden elkaar weer
Dit laat toe om twee complementaire DNA strengen van verschillende oorsprong te laten basenparen
= hybridisatie
°Renaturatiesnelheid = ‘Cot’ curves
wordt bepaald door DNA verdeeld in handelbare
• DNA concentratie fragmenten, gedenatureerd door
• Ionenconcentratie verhitting
• Temperatuur Humaan DNA -> buigingen ->
• Complexiteit van verschillende types DNA
hybridiserende - Hoog-repetitief (1)
DNAs - Gemiddeld repetitief (2)
- Uniek DNA (3)
6
CEL IV - MOBI
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 flca56. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $11.45. You're not tied to anything after your purchase.
Can Stuvia be trusted?
4.6 stars on Google & Trustpilot (+1000 reviews)
73091 documents were sold in the last 30 days
Founded in 2010, the go-to place to buy study notes for 14 years now