Pagina 1 van 47
, Inhoudsopgave
HC 2: Molecular biology recap 3
HC 3: Genome structure 6
HC 4: Timeline of genome sequencing 9
HC 5: Genome sequencing & genome mapping -before NGS- 12
HC 6: Databases & tools 14
HC 7: Comparative Genomics 1 15
HC 8: Comparative Genomics 2 17
HC 9: Forces that shape genomes 19
HC 10: Model organisms & Gene manipulation 22
HC 11: Genome manipulation 25
HC 12: Mendeliaanse genetica 29
HC 13: Introduction to linkage analysis 32
HC 14: Genome-Wide Association Studies (GWAS) 35
HC 15: Analysing regulation of gene expression 40
HC 16: Ethics, legal and societal implications of medical genomics 44
HC 17: Implementatie van de Niet-invasieve prenatale test: de NIPT-test 46
Pagina 2 van 47
,HC 2: Molecular biology recap
Wat is een genoom?
• Een genoom is al het genetische materiaal van een organisme. Een humaan genoom bevat 23
chromosoomparen en dus 46 chromosomen in totaal. Deze bevinden zich
allemaal in de celkern (nucleus). In de nucleus zit ongeveer 2 meter aan
DNA. Nucleotiden zijn de bouwstenen waaruit DNA- en RNA-moleculen zijn
opgebouwd.
Nucleotiden zijn opgebouwd uit een base, één of meerdere fosfaatgroepen
én een suiker. De suiker kan een ribose (RNA) óf een deoxyribose (DNA) zijn.
De base is via een N-glycosidische binding aan de 1'-koolstof met de suiker
verbonden (zie afbeelding). De basen bestaat uit óf een pyrimidine óf een
purine.
Een purine bestaat uit twee ringen en bevat één van de volgende basen:
adenine óf guanine.
Een pyrimidine bestaat uit één ring en bevat één van de volgende basen:
Uracil (komt voor in RNA), cytosine óf thymine.
Cytosine en Guanine binden altijd met elkaar en hebben drie
waterstofbruggen. Adenine en Thymine binden altijd met elkaar en hebben
twee waterstofbruggen. *Zie HC 11 voor een duidelijke afbeelding.
Wat is het verschil tussen een nucleotide en nucleoside?
-een nucleotide bestaat uit een base, suiker en één of meerdere
fosfaatgroepen, terwijl een nucleoside enkel bestaat uit een base en suiker.
Nucleotiden worden aan elkaar gekoppeld via fosfordiester-bindingen tussen de fosfaatgroep van
het suiker en de hydroxylgroep van de suiker op de andere nucleotide. 5’
kant is de start van het DNA (kant van de PO4- groep). Aan de 3’ kant zit
een hydroxylgroep (OH-). Je leest DNA altijd van 5’ naar 3’.
Watson & Crick en Rosalin Franklin speelden een belangrijke rol bij het
ontcijferen van de helixstructuur van het DNA-molecuul.
Van DNA → RNA noem je transcriptie, vindt plaats in kern. RNA → eiwit
noem je translatie, en vindt plaats in het cytoplasma. Het Centrale
Dogma stelt dat genetische informatie stroomt van DNA → RNA → eiwit,
en niet anders!
Pagina 3 van 47
, Eukaryoot vs prokaryoot
De organisatie van genen tussen prokaryoten en eukaryoten
verschilt heel erg. Het grootste verschil is dan ook dat prokaryoten
geen celkern hebben (het DNA ligt los in de cel), terwijl eukaryoten
wel een celkern hebben waarin het DNA zich bevindt.
• Prokaryoten: hebben een operon (bestaat uit promotor, operator en
meerdere genen). Repressoren of activatoren kunnen interactie
aangaan met het operon om zo transcriptie van het gen aan- of uit
te zetten. Ook hebben prokaryoten polycistronic mRNA; één groot
mRNA met de code erop van bijvoorbeeld 5 genen. Je hebt weinig
RNA processing. Ook zit het DNA dus in het cytoplasma.
• Eukaryoten: het DNA zit in de celkern. Daarnaast zijn er geen
operonen, maar single genes. Hierdoor krijg je monocystronic
mRNA. DNA is vaak opgebouwd uit intronen en exonen, waardoor er veel RNA processing is.
Transcriptie in het kort
RNA polymerase II bindt aan de bindingsplaats op het DNA
(promoter). De polymerase leest het van 3’ naar 5’ en maakt mRNA
van 5’ naar 3’. Let op! Over het algemeen zijn er 2 promoter
sequenties aan het begin van ieder gen. Wanneer de polymerase
de transcriptie terminatie signaal tegenkomt stopt de transcriptie.
In eukaryoten wordt het transcript uit de celkern getransporteerd.
Alternative RNA splicing: normaal gesproken worden alle introns
uit het DNA gespliced, waardoor je dus mRNA met alleen de exons
overhoudt. Soms vindt splicing anders plaats, waardoor er ook
exons uitgeknipt kunnen worden. Gevolg -> ander mRNA -> ander
eiwit -> andere functie. Van één gen kun je dus een heleboel
eiwitten maken!
De afbeelding hiernaast geeft nog eens duidelijk de verschillen
weer tussen DNA en RNA.
Translatie in het kort
Het mRNA gaat dus vanuit de nucleus richting een ribosoom.
Hier worden de aminozuren aan elkaar gekoppeld d.m.v. tRNA
(transfer RNA). Een ribosoom bestaat uit een grote subunit en
een kleine subunit. In de grote subunit wordt de aminozuurketen
gevormd, terwijl in de kleine subunit het mRNA wordt afgelezen.
Het startcodon, AUG op het mRNA, wordt herkend door het
ribosoom. Hier start de translatie. De genetische code bestaat uit
drie basen. Drie basen samen coderen voor één aminozuur =
codon/triplet. Het startcodon is dus altijd AUG, dit codeert voor
Methionine. Het ribosoom zal zo elk codon na AUG vertalen in
een aminozuur -> elongatie. Dit proces gaat net zo lang door
totdat er een stopcodon (UAG, UGA of UAA) komt. Dan vindt de
terminatie plaats.
3 verschillende sites: A (aminoacyl), P (peptidyl) en E (exit). Let
op! Methionine komt aan in de P site. Daarna zal alles eerst
aankomen in de A site. Het gaat vervolgens naar P en
daarna naar E.
Pagina 4 van 47
, Inhoudsopgave
HC 2: Molecular biology recap 3
HC 3: Genome structure 6
HC 4: Timeline of genome sequencing 9
HC 5: Genome sequencing & genome mapping -before NGS- 12
HC 6: Databases & tools 14
HC 7: Comparative Genomics 1 15
HC 8: Comparative Genomics 2 17
HC 9: Forces that shape genomes 19
HC 10: Model organisms & Gene manipulation 22
HC 11: Genome manipulation 25
HC 12: Mendeliaanse genetica 29
HC 13: Introduction to linkage analysis 32
HC 14: Genome-Wide Association Studies (GWAS) 35
HC 15: Analysing regulation of gene expression 40
HC 16: Ethics, legal and societal implications of medical genomics 44
HC 17: Implementatie van de Niet-invasieve prenatale test: de NIPT-test 46
Pagina 2 van 47
,HC 2: Molecular biology recap
Wat is een genoom?
• Een genoom is al het genetische materiaal van een organisme. Een humaan genoom bevat 23
chromosoomparen en dus 46 chromosomen in totaal. Deze bevinden zich
allemaal in de celkern (nucleus). In de nucleus zit ongeveer 2 meter aan
DNA. Nucleotiden zijn de bouwstenen waaruit DNA- en RNA-moleculen zijn
opgebouwd.
Nucleotiden zijn opgebouwd uit een base, één of meerdere fosfaatgroepen
én een suiker. De suiker kan een ribose (RNA) óf een deoxyribose (DNA) zijn.
De base is via een N-glycosidische binding aan de 1'-koolstof met de suiker
verbonden (zie afbeelding). De basen bestaat uit óf een pyrimidine óf een
purine.
Een purine bestaat uit twee ringen en bevat één van de volgende basen:
adenine óf guanine.
Een pyrimidine bestaat uit één ring en bevat één van de volgende basen:
Uracil (komt voor in RNA), cytosine óf thymine.
Cytosine en Guanine binden altijd met elkaar en hebben drie
waterstofbruggen. Adenine en Thymine binden altijd met elkaar en hebben
twee waterstofbruggen. *Zie HC 11 voor een duidelijke afbeelding.
Wat is het verschil tussen een nucleotide en nucleoside?
-een nucleotide bestaat uit een base, suiker en één of meerdere
fosfaatgroepen, terwijl een nucleoside enkel bestaat uit een base en suiker.
Nucleotiden worden aan elkaar gekoppeld via fosfordiester-bindingen tussen de fosfaatgroep van
het suiker en de hydroxylgroep van de suiker op de andere nucleotide. 5’
kant is de start van het DNA (kant van de PO4- groep). Aan de 3’ kant zit
een hydroxylgroep (OH-). Je leest DNA altijd van 5’ naar 3’.
Watson & Crick en Rosalin Franklin speelden een belangrijke rol bij het
ontcijferen van de helixstructuur van het DNA-molecuul.
Van DNA → RNA noem je transcriptie, vindt plaats in kern. RNA → eiwit
noem je translatie, en vindt plaats in het cytoplasma. Het Centrale
Dogma stelt dat genetische informatie stroomt van DNA → RNA → eiwit,
en niet anders!
Pagina 3 van 47
, Eukaryoot vs prokaryoot
De organisatie van genen tussen prokaryoten en eukaryoten
verschilt heel erg. Het grootste verschil is dan ook dat prokaryoten
geen celkern hebben (het DNA ligt los in de cel), terwijl eukaryoten
wel een celkern hebben waarin het DNA zich bevindt.
• Prokaryoten: hebben een operon (bestaat uit promotor, operator en
meerdere genen). Repressoren of activatoren kunnen interactie
aangaan met het operon om zo transcriptie van het gen aan- of uit
te zetten. Ook hebben prokaryoten polycistronic mRNA; één groot
mRNA met de code erop van bijvoorbeeld 5 genen. Je hebt weinig
RNA processing. Ook zit het DNA dus in het cytoplasma.
• Eukaryoten: het DNA zit in de celkern. Daarnaast zijn er geen
operonen, maar single genes. Hierdoor krijg je monocystronic
mRNA. DNA is vaak opgebouwd uit intronen en exonen, waardoor er veel RNA processing is.
Transcriptie in het kort
RNA polymerase II bindt aan de bindingsplaats op het DNA
(promoter). De polymerase leest het van 3’ naar 5’ en maakt mRNA
van 5’ naar 3’. Let op! Over het algemeen zijn er 2 promoter
sequenties aan het begin van ieder gen. Wanneer de polymerase
de transcriptie terminatie signaal tegenkomt stopt de transcriptie.
In eukaryoten wordt het transcript uit de celkern getransporteerd.
Alternative RNA splicing: normaal gesproken worden alle introns
uit het DNA gespliced, waardoor je dus mRNA met alleen de exons
overhoudt. Soms vindt splicing anders plaats, waardoor er ook
exons uitgeknipt kunnen worden. Gevolg -> ander mRNA -> ander
eiwit -> andere functie. Van één gen kun je dus een heleboel
eiwitten maken!
De afbeelding hiernaast geeft nog eens duidelijk de verschillen
weer tussen DNA en RNA.
Translatie in het kort
Het mRNA gaat dus vanuit de nucleus richting een ribosoom.
Hier worden de aminozuren aan elkaar gekoppeld d.m.v. tRNA
(transfer RNA). Een ribosoom bestaat uit een grote subunit en
een kleine subunit. In de grote subunit wordt de aminozuurketen
gevormd, terwijl in de kleine subunit het mRNA wordt afgelezen.
Het startcodon, AUG op het mRNA, wordt herkend door het
ribosoom. Hier start de translatie. De genetische code bestaat uit
drie basen. Drie basen samen coderen voor één aminozuur =
codon/triplet. Het startcodon is dus altijd AUG, dit codeert voor
Methionine. Het ribosoom zal zo elk codon na AUG vertalen in
een aminozuur -> elongatie. Dit proces gaat net zo lang door
totdat er een stopcodon (UAG, UGA of UAA) komt. Dan vindt de
terminatie plaats.
3 verschillende sites: A (aminoacyl), P (peptidyl) en E (exit). Let
op! Methionine komt aan in de P site. Daarna zal alles eerst
aankomen in de A site. Het gaat vervolgens naar P en
daarna naar E.
Pagina 4 van 47
