Madelief Flentge
Gentica & Evolutie aantekeningen
Hoofdstuk 7
DNA
Beschrijf bewijs dat dat laat zien dat DNA het genetisch materiaal is:
The Griffith experiment: Brengen twee type cellen in: dodelijke en niet dodelijke. Wanneer de dodelijke dmv warmte kapot zijn gemaakt resulteert dit niet in
dood. Maar als deze zelfde kapotte dodelijke samen worden ingerbacht met niet dodelijke zorgt dit toch voor de dood -> de kapotte dodelijke cellen
transformeren de niet dodelijke cellen in wel dodelijke cellen. Wanneer een eiwit wordt ingebracht met de mix van niet-dodelijke cellen wat zorgt voor het
kapot maken van DNA blijft de muis levend: DNA voorkomt transforming.
Hoeveelheid A=T en G=C
Ratio (A+T)/(G+C) is soortafhankelijk
G&C 3 waterstofbruggen
A&T 2 waterstofbruggen
Purine nucleotide: base heeft twee ringen
Pyrimide nucleotide: base heeft 1 ring
Aan 1’ kant zit base
Aan 5’ kant zit fosfaatgroep
DNA REPLICATIE: IN 5’-3’ RICHTING
Eiwit helicase: verstoren waterstofbruggen voor het ontwinden van strengen dmv ATP
SSB eiwitten: binden aan de strengen zodat de strengen niet weer aan elkaar winden
Topoisomerases enzymen: verwijderen twists en supercoils zodat het dna in een rechte lijn komt te
liggen (VB hiervan is DNA gyrase). Dit doen ze door stukken DNA streng te knippen zodat het recht
kan gaan liggen waarna ze het daarna weer aanelkaar plakken zodat het weer 1 streng vormt.
FIGUUR 7-13.
1. Eiwit genaamd DnaA bindt DnaA boxes wat andere kopieën van DnaA helpt de origin of
replication te binden. Aan de origin zit een AT-rich unwinding element wat de DNA replicatie
promoot als er genoeg DnaA aan gebonden is. Wordt niet vernoemd in HC.
2. Na het beginnen van ontwinden bindt DnaA aan de strengen en beginnen DnaB helicases aan
het losmaken van de DNA-strengen. Helicases glijden over DNA in de 5’-3’ richting (! er moet
nucleotide trifosfaat ingebouwd worden en de fosfaat groep zit aan de 5’-kant).
3. DNA polymerase 3 (welke onderdeel is van het grotere complex DNA pol 3 holoenzym) bindt
de nucleotides (dATP, dGTP, dCTP, dTTP) aan het 3’-einde. Hierbij worden drie fosfaat
moleculen afgebroken.
De beta-clamp zorgt ervoor dat DNA polymerase 3 verbonden blijft aan de DNA-
streng. Ook veranderd het DNA pol 3 van een enzyme war na 10 nucleotides van de
streng af valt (distributive enzym) in een enzym wat aan de streng blijft zitten en
tienduizenden nucleotiden toevoegt (processive enzym).
PROOFREADING ACTIVITEIT!!!
LAGGING STRAND: bestaat uit Okazaki fragmenten omdat de synthese in de tegengestelde richting
loopt als de richting waarin er twee strengen ontstaan.
Beginnen van nieuwe DNA-streng kan alleen dmv een primer -> worden gemaakt door primosome
waarvan een centrale component primase is.
, Madelief Flentge
1. korte RNA van 11 nucleotides gemaakt door primase (distributive enzym) in de 5’-3’ richting.
2. Vanuit de primer start DNA pol 3 de synthese van DNA
3. Primer wordt verwijderd en de plek wordt opgevuld door DNA polymerase 1
4. DNA ligase verbind de losse strengen aan elkaar met een fosfodiesterbinding in de 3’-5’
richting
Replicatie van eukaryoten (hc-> prima als je systeem prokaryoot kent)
vanaf beide kanten van de origin
vind plaats in S-fase van celcyclus
1. ORC bindt aan origins en trekt Cdc6 aan
2. ORC en Cdc6 trekken een complex van Cdt1 en helicase aan
3. Stap 2 herhaalt zich
4. Cdc6 en Cdt1 worden losgelaten en DNA pol wordt geladen op het DNA
5. Replicatie begint
6. Ontstaan 2 zusterchromatiden
In hogere eukaryoten zijn origins lastig te isoleren en bestuderen, omdat ze lang en complex zijn en
geen geconserveerde DNA sequentie bevatten.
Telomeren zijn de lineaire einden van de chromosomen, en er is een probleem bij het repliceren
hiervan bij de lagging strand, omdat er geen primer meer gesynthetiseerd kan worden. Hierdoor blijft
een klein stukje enkelstrengs DNA over, die in een volgende replicatie verloren zou gaan, enzovoort,
waardoor uiteindelijk coderende info verloren gaat. Er is dus geen sprake van telomeren bij
prokaryoten want deze hebben circulair DNA.
Voor deze reden worden niet coderende herhalende simpele sequenties geadditeerd, als deze
verloren gaan kunnen ze er weer aangemaakt worden. In mensen is de sequentie hiervan TTAGGG.
Telomerase additeert de korte repeats aan het 3’ uiteinde van DNA, het bevat een klein RNA
molecuul die fungeert als template. Het maakt zich eerst vast aan het uitstekende gedeelte van
enkelstrengs DNA die is ontstaan en verlengd de complementaire steng. Hierna kunnen primase en
DNA polymerase deze weer als een template gebruiken. Omdat RNA wordt gebruikt als template
voor DNA wordt gezegd dat telomerase een reverse transcriptase activiteit heeft.
Telomeren beschermen het coderende DNA, maar associëren ook met eiwitten om beschermde caps
te vormen, deze worden t-loops genoemd. Deze sluiten het uiteinde af zodat het niet herkent wordt
als een dubbelstrengs breuk en wordt afgebroken.
Schade aan telomerases of eiwitten die betrokken zijn bij de replicatie van de uiteinden van
chromosomen krijgen we fenotypes die lijken op versnelde veroudering (door mutaties en ontbreken
van coderende genen).
Telomerase activeit geralateerd aan veroudering en kanker. Hoge telomerase activieit door
constante vermeerdering kankercellen.
Werner syndroom: snelle veroudering, sprake van te korte telomeren.
DKC: mutaties die telomerase activiteit beinvloeden. Hoge kans op kanker.
Ff lezen in boek nog ^
Hoofdstuk 17
Natuurlijke selectie wordt uitgeoefend op erfelijke fenotypische variatie in populaties. Deze variatie
ontstaat in het genoom.
Basis voor dit hoofdstuk = meiose
, Madelief Flentge
Meiose 1 = verdubbeling dna en crossing over
Meiose 2= reductiedeling
Diploid voordelen:
- Extra kopie bij mutaties
- Reservoir genetische variatie
Haploid voordelen:
- Negatieve eigenschappen worden uitgeselecteerd
Poliploïde: veel kopietjes van DNA
- meer DNA -> meer transcriptie -> grotere cellen -> groter organisme
- oneven ploide -> problemen in meiose -> onvruchtbaar (kan ook voordeel voor ons zijn, vb zijn
pitloze druiven)
- ook driver van soortvorming -> barriere nodig waardoor soorten niet met elkaar paren -> bijv
doordat er per ongeluk een poliploide ontstaat
Aneuploide: 1 of een paar chromosomen te weinig
Non dinjunctie: verdelen chromosomen gaat mis tijdens celdeling, meestal letaal bij monosomie en
trisomie, vooral in meiose 1 -> leidt wel tot non disjunctie in alle cellen
Monosomie: 2n-1
Trisomie: 2n+1
o Down syndroom
Waarom zijn monosomien meestal vaker fataal dan trisomie:
Als je teveel kopietjes hebt ga je meer RNA maken en meer eiwitten. Maar te weinig leidt dus tot te
weinig eiwitten wat letaal kan zijn. Doseringseffect van sommige genen dominiseert het fenotype.
Mannen zijn monosome vrouwen . Y-chromosoom is wss een gedegradeerd X-chromosoom.
VERANDERING IN CHROMOSOOM AANTAL
Veranderingen in chromosoom aantal zijn van 2 typen: veranderingen in hele chromosoom sets die
resulteren in aberrant euploidy en veranderingen in delen van chromosoom sets die resulteren in
aneuploidy.
Organismen met meerdere basic chromosoom sets (genoom) heten euploïde. Polypoïden zijn
individuele organismen die meer dan 2 chromosoom sets hebben, ze kunnen 3n (triploïde), 4n
(tetraploïde), 5n (pentaploïde), 6n (hexaploïde) etc. zijn. Een individueel lid van een normaal
diploïde soort die maar 1 chromosoom set heeft (n) wordt monoploïde genoemd om te
onderscheiden van haploïde soorten.
Polyploïde is meer gebruikelijk in planten dan in dieren. Alleen bij amfebieën en reptielen is het veel
voorkomend.
Aneuploïde: chromosoomhoeveelheid is abnormaal. Resulteren voornamelijk van non-disjunctie in
een ouderlijke meiose, vaak verschillen ze maar 1 chromosoom of een klein aantal van het wild-type.
Aneuploïd voor autosomen in diploïde organismen:
Trisomisch: 2n+1
Monosomisch: 2n-1
Nulsomich: 2n-2 (2 is beide homologe chromosomen)
In haploïde organismen heet de n+1 disomisch. De notatie voor aneuploïdie van de
geslachtschromosomen is XXY, XYY, XXX of XO (waarin de O aangeeft dat de chromosoom mist).
Non-disjunctie is een onjuiste verdeling van chromosomen of chromatides tijdens een celdeling.
Tijdens mitose/tweede divisie meiose -> van het lichaam zullen aneuploïd zijn
Tijdens eerste divisie meiose -> alle producten zijn aneuploïd wat leidt tot nakomelingen
waarbij het hele organisme aneuploïd is (50% = 2n+1 en 50% = 2n-1)
, Madelief Flentge
Recombinatie helpt het voorkomen van non-disjunctie door de structuur van een chiasma wat
ontstaat tijdens de recombinatie. Wanneer crossing over niet plaatsvind neemt de hoeveelheid
eerste divisie non-disjunctie gevallen toe.
Monosomie is het missen van 1 kopie van een chromosoom, dit is meestal letaal.
Turner syndroom: missen van een X-chromosoom. Mensen met dit syndroom zijn steriele
vrouwen, kort en hebben vaak huid tussen nek en schouders. Sommige cognitieve functies
zijn defect.
In planten kan een monosomisch organisme worden aangetoond door een kruising met een
2n recessief organisme, voor het chromosoom dat mist zullen de nakomelingen het
recessieve fenotype laten zien (voorbeeld p567).
Trisomie is het hebben van een chromosoom kopie teveel. Dit is meestal le taal maar er zijn
levensvatbare vormen die vaak ook vruchtbare individuen voortbrengen omdat een trivalent wordt
gevormd (groep van drie).
Klinefelter syndroom ontstaat door combinatie XXY, deze individuen zijn mannen met een
slungelige bouw, een lichtelijk lager IQ en die steriel zijn. Meeste XYY mannen zijn wel
vruchtbaar, omdat 1 van de Y chromosomen niet in de gameten terecht komt. Ook XXX
levert fenotypisch normale en vruchtbare vrouwen, ook een van Xen komt niet in de
gameten terecht.
Down syndroom trisomie of translocatie van chromosoom 21. Fenotype -> laag IQ, breed,
plat gezicht met amandelogen, korte lengte, kleine handen met een vouw in het midden en
een grote gerimpelde tong. Vrouwen zijn vaak vruchtbaar en mannen vaak steriel. De kans
op een kindje met down neemt toe met de leeftijd van de moeder, er wordt gedacht dat dit
te maken heeft met de degradatie van de eiwitten die de bivalenten bij elkaar houden in de
voorlopers van de gameten.
Patau syndroom & Edwards syndroom
GEN BALANS
Aneuploïde organismen uiten hun genotype allemaal op een andere fenotypische manier. Dit is te
verklaren door het gen balans waarbij de ratio van genen op een aneuploid chromosoom tot wel
50% af kan wijken van een wild type chromosoom. Het gen doseringseffect, de relatie tussen het
aantal kopieën van het gen en het aantal producten van een gen, bepaald het fenotype. Deze
onevenwichtigheden worden soms veroorzaakt worden door een verandering van de dosis van een
paar ‘grote’ genen ipv een verandering in de dosis van alle genen. Deze grote genen zijn ofwel haplo-
abnormaal (abnormaal fenotype bij 1 kopie) ofwel triplo-abnormaal (abnormaal fenotype bij 3
kopieën).
In geslachtcellen is er sprake van dosis compensatie. Het Y-chromosoom is eigenlijk een
gedegradeerd X-chromosoom die alleen maar genen bevat voor sekse bepaling. Het X-chromosoom
is in feite aneuploïd omdat het naast genen welke te maken hebben met sekse bepaling ook een hele
hoop genen bevat voor de basis cellulaire processen. Maar toch worden deze ‘huishoudgenen’ in
ongeveer gelijke mate per cel uitgedrukt bij vrouwen en mannen -> er vind dus dosis compensatie
plaats. Dit komt doordat er bij vrouwen sprake is van inactivatie van 1 X chromosoom. Dat XXY
individuen abnormaal zijn en XXX individuen niet komt doordat er toch nog wat genen actief zijn op
het geïnactiveerde X chromosoom.
VERANDERING IN CHROMOSOOM STRUCTUUR
