Humane levenscyclus 1
Deeltentamen 1: Differentiële genexpressie, Mendeliaanse genetica en cel signalering
- Mendeliaanse Genetica
Alle PowerPoint presentaties van de hoorcolleges
Alle stof die in het college behandeld is, inclusief:
o Mitose, meiose en het doorgeven van DNA aan het nageslacht, ook met recombinatie
o De principes en verhoudingen van overerving van Mendeliaanse eigenschappen
o Analyseren van stambomen van families met erfelijke aandoeningen
o Genetische terminologie en concepten
Werkgroep tekst en opdrachten in het werkboek
1
,- LM H1
Embryologie: Hoe kan uit een bevruchte eicel een zelfstandig organisme groeien?
- Morfologisch perspectief: vormverandering, celdifferentiatie tot verschillende celtypen
- Celdeling (proliferatie)
- Celbeweging (migratie)
- Celtype bepaling (differentiatie)
- Moleculair perspectief: moleculen die vormverandering aansturen (eiwitten), signalering
Alle informatie voor de embryogenese ligt in de bevruchte eicel. Niet alle genen zijn actief in alle
cellen, differentiële genexpressie. Dit wordt bepaald door specifieke transcriptiefactoren.
Blastomeren: Cellen na de eerste klievingsdelingen
Morula: >4 identieke cellen
-CDX2-gen aan de binnenkant
-Oct3/4 aan de buitenkant
Het trofectoderm ontstaat,uiteindelijk ontstaat hieruit de placenta met daarin het embryo.
Inductie: Signaaloverdracht met behulp van eiwitten tussen een inducer en competente responder.
De eiwitten worden opgenomen door een receptor, de verbinding tussen intra- en extracellulaire
domeinen. De signaaloverdracht gaat binnen de cel verder, o.a. door fosforylering. De cel gaat
hierdoor bijvoorbeeld delen of bewegen. Het signaaleiwit wordt vaak een ‘groei- en
differentiatiefactor’, ligand, morfogen of paracriene factor genoemd.
Autocrien: op dezelfde cel die ze uitscheidt (auto=zelf)
Juxtocrien: celmembraan -> receptor op andere cel
Endocrien: Signaaloverdracht via het bloed (hormonen)
Paracrien: Naar naburige cel
De reactie in de respondercel is afhankelijk van de concentratie signaaleiwitten. De concentratie eiwit
is hoog in de buurt van de inducer.
Hoge concentratie? Stimuleren gen A
Lage concentratie? Stimuleren gen B
Er zijn veel signaaleiwitten tegelijkertijd aanwezig.
Paracriene factoren zijn behouden tijdens de evolutie.
4 families op basis van structuur, zie pagina 25.
2
,- ECB H5 – DNA en chromosomen
In 1940 werden studies opgericht naar DNA.
Eiwitten voeren de meeste functies van een cel uit, o.a. enzymen, structuren, reguleren van
genenactiviteit, bewegen cellen en cel-celcommunicatie.
In 1953 werd de DNA structuur ontdekt door James Watson en Francis Crick.
Alle genen op aarde bestaan uit DNA.
Chromosomen werden in de 19e eeuw al ontdekt toen ze zichtbaar werden tijdens de celdeling.
Chromosomen bevatten DNA en eiwitten. DNA bevat de erfelijke informatie en de eiwitten hebben
vooral regulatiefuncties.
DNA is een polymeer dat is opgebouwd uit 4 nucleotides, A T C en G. De strengen worden door elkaar
gehouden door H-bruggen. 2x H tussen A-T en 3x H tussen C-G.
Nucleotide: Stikstofbase, fosfaatgroep en suikerring. Het DNA van de mens bevat 3.2x10 9 nucleotides.
Een DNA streng is polair, dat wil zeggen dat hij een constante vorm heeft.
3’= OH-kant
5’ = fosfaatkant
Suiker en fosfaat vormen de backbone, de basen liggen in de helix. +/- 10 basen per draaiing.
De basen zijn complementair. De afstand tussen de basenparen is steeds gelijk.
De nucleotidenvolgorde geeft informatie en is bij ieder individu verschillend.
Genen: Bevatten de informatie voor eiwitten.
3 nucleotiden coderen voor een aminozuur.
Plasmide: cirkelvormige DNA van bacteriën, lijkt niet op de menselijke chromosoom.
Elke menselijke cel heeft 2m DNA. De kern is echter maar 5-8 nm groot.
DNA-moleculen worden daarom verpakt in chromosomen. Deze opvouwing is noodzakelijk zodat het
DNA in de kern past en hierdoor wordt replicatie makkelijker.
DNA is dus verdeeld over een set chromosomen, bij vrouwen over 23 chromosomen, bij mannen over
24.
Een menselijke cel heeft 2 kopiën van elk chromosoom, met de uitzondering van
geslachtscellen/germ cells en gespecialiseerde cellen zoals rode bloedcellen. Je krijgt 1 chromosoom
van je moeder en 1 chromosoom van je vader. -> Homologous chromosomes (van hetzelfde paar)
De enige niet-homosome chromosomenparen zijn de gelachtschromosomen bij mannen, de X en Y.
Chromosomenparen aantonen:
1. Fluorescente markers -> DNA hybridization, maakt gebruik van basenparen.
2. Markersdie aan verschillende typen DNA-sequences binden -> bandenpatroon
Karyotype: Alle 46 chromosomen weergegeven in een schema. Je kunt chromosomale afwijkingen
bekijken via het karyotype.
De meest belangrijke functie van chromosomen is het dragen van genen.
Gen: Stukje DNA dat codeert voor een gen of RNA-molecuul. De RNA-moleculen die geproduceerd
worden coderen vaak ook voor een eiwit, maar dit hoeft niet altijd.
Genoom: Alle erfelijke eigenschappen in een cel.
Tussen alle organismen bestaan overeenkomsten in genoomsequenties. Hoe meer genen, hoe
complexer het organisme.
Eukaryote cellen hebben vaak ook ‘junk DNA’ dat niet codeert voor eiwitten of RNA. Waarom we dit
DNA hebben is niet bekend.
Hoe het DNA verdeeld is over de chromosomen verschilt echter wel per individu. -> selectiedruk
3
, Om een functioneel chromosoom te worden moet een DNA-molecuul meer doen dan alleen genen
dragen. DNA replicatie moet ook goed (kunnen) gaan.
Interphase: De chromosomen zijn lang, dun en ongeordend (interphase chromosomen), er staan op
meerdere plekken ‘origins of replication’.
Mitose: De chromosomen zijn steviger verpakt zodat replicatie makkelijker gaat. De chromosomen
zijn nu ook zichtbaar onder een microscoop.
Het einde van de chromosomen heten telomeren. Deze worden gekopieërd om misverstanden over
eventueel kapot DNA tegen te gaan.
Het spoelfiguur hecht aan het centromeer en trekt de chromatiden uit elkaar.
De chromosomen liggen geordend in de cel. Elk chromosoom heeft zijn eigen regio in de kern waarin
het zich beweegt, bijv. door vast te plakken aan het kernmembraan. Chromosomen raken zo niet door
elkaar.
Nucleolus: De genen voor ribosomaalRNA clusteren hier samen. Hier wordt rRNA gevormd en
uiteindelijk ook de ribosomen.
Al het DNA, ongeacht het punt in de celcyclus, is verpakt in chromosomen. DNA wordt opgevouw
door eiwitten omdat het anders niet in de kern past. De chromosoomstructuur is dynamisch, omdat
delen van het DNA snel afgelezen moeten kunnen worden.
Er zijn 2 soorten eiwitten die kunnen binden aan het DNA:
1. Histonen
2. Niet-histonen
Het percentage histonen in de cel is ontzettend hoog.
Chromatine: DNA met alle eiwitten.
Nucleosoom: Deels ontvouwen chromosoom, DNA rondom een histoon gewikkeld. Dit is zichtbaar
onder een microscoop.
Nucleases ontvouwen chromosomen zodat nucleosomen zichtbaar worden. De
fosfordiestherverbindingen tussen nucleotides worden verbroken.
Linker DNA: DNA tussen de histonen, 0-80 nucleotiden lang.
Een nucleosoom bestaat uit 8 histonen (octameer), 2x H2a, 2x H2b, 2x H3 en 2x H4 en een DNA
streng van 147 nucleotiden lang.
Nucleosomen zorgen ervoor dat het DNA 3x zo klein is.
De 4 histoonsoorten hebben veel positief geladen aminozuren. Het DNA is negatief geladen. Er vindt
dus aantrekking plaats tussen de strengen.
Alle histonen hebben een ‘staart’, bestaande uit N-atomen. Deze kunnen gemodificeerd worden. De
histonen uit de kern van een nucleosoom zijn ver gedifferentieerd. Bijna gelijk bij alle organismen.
De nucleosomen worden nog verder opgerold om het DNA nog compacter te krijgen, o.a. in een
chromatinevezel. (chromatin fibre)
Het histoon H1 bindt nucleosomen samen.
4
