Het document bevat alle gedetailleerde stof dat besproken is bij de hoorcolleges en bij de kennisclips. Het is geschreven in het Nederlands maar begrippen zijn gewoon in het Engels geschreven. Achter elk hoorcollege staat tussen haakjes hoeveel bladzijders het zijn. Ik heb door dit te leren een 9,...
[Meer zien]
Laatste update van het document: 8 maanden geleden
Inhoudsopgave
HC1: From Genomes to Building Blocks (12) ..................................................................................................... 2
HC2: Principles of Gene Control (11) .............................................................................................................. 14
,HC1: From Genomes to Building Blocks (12)
Inhoud
• Deel 1: genomen
• Deel 2: genen
• Deel 3: gen regulatie
o Componenten en ‘simpele’ systemen
Deel 1: genomen
DNA als informatie opslag
• Het centrale dogma: DNA – mRNA -> eiwit
o DNA: opslag
▪ Kan repliceren: het repliceert zonder verlies van informatie dus dient
als opslag
▪ Geen enzymatische activiteit of functie
o Eiwit: functie
▪ Enzymatische activiteit en structuur van de cel
▪ kan niet repliceren
• DNA is gebruikt om genetische informatie op te slaan in veel virussen en alle
eencellige en meercellige organis mes. Het bevat ook informatie over hoe de
opgeslagen genetische informatie moet worden verwerkt.
• De sequentie A, T, C en G bevat alle informatie die nodig is
om alle levende organismen op aarde te laten ontstaan.
• DNA is een krachtig molecuul dat lange termijn opslag
mogelijk maakt. Plus het kan repliceren en het is heel erg compact
o Ze kunnen informatie in binaire code (0/1) omzetten in DNA code en dit
synthetiseren tot DNA en vervolgens opslaan. Aangezien DNA heel compact is
en het kan repliceren is dus opslag op lange termijn mogelijk. Om info eruit te
krijgen kan het DNA weer gesequenst worden
o Nog nie in praktijk, omdat het duur is om te sequensen (is inmiddels steeds
goedkoper) en synthetiseren en omdat het lang duurt.
• Onderzoekers hebben 6 bestanden opgeslagen in ca 2MB van DNA (inclusief):
o Volledig computerbesturingssysteem, Computervirus, Franse film uit 1895 en
Studie uit 1948 over informatietheorie. -> info in DNA opgeslagen
• CRISPR Cas9-codering van een digitale film in de genome n van een populatie levende
bacteriën: Informatie werd in het genoom van E coli geschreven. Codeerde de
pixelwaarde van afbeeldingen en films één voor één met behulp van Cas9.
Genomen
• Genomen kunnen variëren in grootte (tussen en binnen
groepen organismen)
• Scheikundigen onderzoeken kleine virussen voor bericht van outer space:
o Kleinste gevonden genoom: Phi X 174 genoom: 11 eiwitten geproduceerd van
ca 5.3kb DNA (+95% coding efficiëntie)
o Virussen slaan dus informatie van genetische informatie heel efficiënte op in
het genoom
2
,Genoom grootte vs organisme complexiteit
• Centrale tendens: de genoomgrootte neemt toe met de cellulaire en
ontwikkelingscomplexiteit
• Maar de grootte van het genoom voorspelt de complexiteit van het
organisme niet
• De variatie van genoomgrootte binnen een groep organisme kan heel
groot zijn (zie bijv planten en protisten)
Coding vs non-coding genoom
• Verband tussen genoomgrootte, coderend
DNA en niet coderend DNA
• uitbreiding van de genoomgrootte door
accumulatie van junk-DNA
• Intergenic DNA: DNA tussen genen, al het
DNA dat geen intron of exon is en niet codeert voor een product.
• Figuur 1 (coding DNA): Eerst zie je bij een toename van het
genoom ook een toename van het coding-DNA. Later zie je dat
de stijging afzwakt tot een plateau en dat een groter genoom
niet per se voor meer coding-DNA zorgt. Dus hier wordt het
genoom niet groter door coding-DNA maar door junk DNA.
• Figuur 2 (Intron DNA): Je ziet bij prokaryoten en virussen dat er geen intronen
aanwezig zijn tussen de genen aangezien ze natuurlijk geen intronen hebben en niet
aan RNA-splicing doen. Bij de andere organisme zie je dat er een steeds grotere
toename van intronen is bij een steeds groter genoom. Dit suggereert dat intron DNA
veel bijdraagt aan de genoom grootte
• Figuur 3 (intergenic DNA): hier zie je dat bij de bacteriofagen, virussen en
prokaryoten het intergenic DNA weinig bijdraagt aan de genoom grootte. Maar bij de
unicellulair, landplanten en dieren zie je dat er sterke toename van intergenic DNA is,
dat bijdraagt aan het genoomgrootte.
• Er is dus uitbreiding van de genoomgrootte door vooral accumulatie van junk-DNA
(non-coding DNA, dat voor niks codeert)
Non-coding DNA bevat regulerende sequenties
• Regulerende elementen die genexpressie
aansturen, coderen niet voor eiwitten:
o 10-20% van het menselijk genoom bevat regulerende elementen die het
begin/einde van genen definiëren, hun expressie beïnvloeden, het verpakken
van DNA in de kern, DNA-replicatie, enz.
o Regulerende elementen kunnen zich bevinden in intrageen DNA (tussen
genen) (soms megabasen verwijderd van de genen die ze reguleren) en in
intronisch DNA (in intronen).
Deel 2: genen
Aantal van genen vs organisme complexiteit
• Aantal genen varieert tussen organismes
• Gen structuur: Prokaryoot (bacterie)
o Continu coding sequentie
3
, o Je hebt polycistronische genen: Meerdere eiwitten van een
transcript (afgelezen door DNA bestaande uit een promotor met
daarachter meerdere genen)
• Gen structuur: Eukaryoot (dieren en planten)
o Coding sequentie verstoord door intronen: maakt gebruik van RNA-
splicing.
o Eén eiwit per transcript
Schattingen van menselijke genen varieerden in de loop van de tijd
• Kleiner aantal genen dan verwacht.
• Alternatieve splicing van RNA en post-translationele modificaties van
eiwitten vergroten de diversiteit.
(Humaan) gen functie
• Classificatie van (humaan) transcripten en genen: zie figuur
o De genen kunnen geclassificeerd worden door de
biochemische functie in de cel.
• Gen activiteit in cel type specifiek
o House keeping genen: altijd actief (genen die nodig zijn voor eiwitsynthese,
DNA-reparatie, andere enzymatische en metabolische processen in de cel). Ze
komen in elke celtype tot expressie
o Tissue-specific genen: genen die nodig zijn voor specifieke cellulaire functie of
genen die weefselspecifieke gen programma’s aansturen
(transcriptiefactoren). Komen in specifieke weefsels tot expressie
Take home message
• Genomen variëren in grootte en gen inhoud tussen verschillende organismen.
• De toename van de genoomgrootte bij meercellige organismen is voornamelijk te
wijten aan “Junk DNA” (niet-coderend deel van het genoom). Niet-coderend DNA
bevat informatie die nodig is om genexpressie te coördineren.
• Een groot deel van de menselijke genen codeert voor transcriptiefactoren
(genactivatoren en repressoren)
Deel 3: genregulatie
Componenten van genregulatie
• Gen (gedefinieerd door een begin en einde)
• Transcriptie machines (RNA-polymerase + complex)
• Transcriptie factoren (repressor/activator)
• Regulerende DNA-sequenties (promotoren/operatoren/enhancers)
Problemen met transcriptie:
• De cel moet beslissen welk deel van het genoom hij op het juiste moment moet
transcriberen
o Hoe worden genen herkend en targeted voor transcriptie “in zee van DNA”?
o Hoe worden de juiste genen herkend en gericht op transcriptie? (bijvoorbeeld
5000 van de 23.000 genen/cel)
4
Voordelen van het kopen van samenvattingen bij Stuvia op een rij:
√ Verzekerd van kwaliteit door reviews
Stuvia-klanten hebben meer dan 700.000 samenvattingen beoordeeld. Zo weet je zeker dat je de beste documenten koopt!
Snel en makkelijk kopen
Je betaalt supersnel en eenmalig met iDeal, Bancontact of creditcard voor de samenvatting. Zonder lidmaatschap.
Focus op de essentie
Samenvattingen worden geschreven voor en door anderen. Daarom zijn de samenvattingen altijd betrouwbaar en actueel. Zo kom je snel tot de kern!
Veelgestelde vragen
Wat krijg ik als ik dit document koop?
Je krijgt een PDF, die direct beschikbaar is na je aankoop. Het gekochte document is altijd, overal en oneindig toegankelijk via je profiel.
Tevredenheidsgarantie: hoe werkt dat?
Onze tevredenheidsgarantie zorgt ervoor dat je altijd een studiedocument vindt dat goed bij je past. Je vult een formulier in en onze klantenservice regelt de rest.
Van wie koop ik deze samenvatting?
Stuvia is een marktplaats, je koop dit document dus niet van ons, maar van verkoper daphnehoutackers. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.
Zit ik meteen vast aan een abonnement?
Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €8,99. Je zit daarna nergens aan vast.
