Biotechnologie en Maatschappij
1. Introduction to Genes and Genomes
2. Verschillen kunnen noemen tussen een prokaryote en een eukaryote cel qua
celstructuur, organisatie genetisch materiaal en transcriptie en translatie.
Kern DNA Grootte Organellen Complexiteit
Prokaryoot Geen In regio Vaak klein Geen organellen Simpel
nucleoid
Eukaryoot Kern omgeven door In kern Vaak Groter Membraan omgeven Complex
dubbelmembraan organellen
Replicatie: Prokaryoot Eukaryoot
Initiatie 1 ORI Meerdere ORI’s
Elongatie DNA polymerase DNA polymerase
Terminatie Replicatievork Replicatievork / telomeer
Transcriptie: Prokaryoot Eukaryoot
Initiatie Promotor, RNA polymerase, operators, Promotor, transcriptie factoren, enhancers,
activators mediator, activator, RNA pol
Elongatie RNA polymerase RNA polymerase II
Terminatie Terminatiesequentie Polyadenylsequentie
Translatie: Prokaryoot Eukaryoot
Initiatie Kleine subeenheid bindt shine Kleine subunit scant vanaf 5’ cap tot 1e AUG,
dalgarno & AUG initiatie factoren en initiatiefactoren, initiator tRNA
initiatie RNA
Elongatie 1. Codonherkenning 1. Codonherkenning
2. Peptidebinding 2. Peptidebinding
3. Translocatie 3. Translocatie
Terminatie Release factor herkent stopcodon, Release factor herkent stopcodon, dissociatie
dissociatie complex complex
Eukaryote cellen bevatten lineaire chromosomen, waarbij het DNA gewikkeld wordt om histonen,
dit worden nucleosomen genoemd. Histonen zorgen voor regulatie maar ook voor het compact
opvouwen van het DNA zodat het in de kern past. DNA en eiwitten samen worden chromatiden
genoemd. DNA van eukaryoten is in somatische cellen altijd diploïd
Prokaryote cellen bevatten circulair DNA, het chromosoom is haploïd. Prokaryoten kunnen ook
plasmiden hebben, deze stukken DNA zijn niet perse nodig voor de overleving maar zijn wel
gunstig voor het overleven van een soort (bv resistentiegenen).
3. De structuur van DNA en de bouwstenen kunnen beschrijven en de
soorten bindingen tussen deze bouwstenen kunnen noemen.
Aan het 5’ uiteinde zit een fosfaatgroep. Aan het 3’ uiteinde zit een deoxyribose groep. De twee
1
,strengen binden met elkaar door basenparen, via waterstofbruggen. A met T en C met G.
Nucleotiden binnen een streng binden aan elkaar door middel van een fosfodiësterbinding. G en C
hebben 3 waterstofbruggen en A en C hebben 2 waterstofbruggen. Adenine en Guanine zijn purine
(dubbele ring) en Cytosine, Thymine en Uracil zijn pyrimidine (enkele ring).
In RNA zit geen deoxyribose groep maar een ribose (suiker) groep.
4. Kunnen uitleggen wat een karyotype is en de structuur en functie van
de onderdelen van een menselijk chromosoom kunnen beschrijven.
Karyotypering is het proces waarbij foto's van chromosomen worden gemaakt om het
chromosoomcomplement van een individu te bepalen, inclusief het aantal chromosomen en
eventuele afwijkingen. De chromosomen van de mens kunnen worden ingedeeld in 24 soorten: 22
soorten autosomen en twee soorten geslachtschromosomen, het X-chromosoom en het Y-
chromosoom. De diploïde cellen (alle cellen behalve de geslachtscellen) hebben twee
chromosomen van elk soort autosoom, die een paar vormen. Met het geslachtspaar erbij zijn dat
dus samen 23 paren, dus 46 chromosomen, van 23 of alle 24 soorten chromosomen. Per soort zijn
er vele varianten, en het aantal combinaties is nog veel groter. Elke diplode cel van een individu
heeft, behoudens mutaties, dezelfde combinatie van chromosoomvarianten. Van elk
autosoomsoort is het ene chromosoom identiek aan een van de twee chromosomen van de vader,
en het andere identiek aan een van de twee chromosomen van de moeder. De set chromosomen
in een cel heeft ruim 20.000 genen.
5. De stappen van DNA replicatie kunnen aangeven van zowel de ‘leading’
als de ‘lagging’ streng met de daarbij behorende enzymen en hun
functies.
Replicatie: Prokaryoot Eukaryoot
Initiatie 1 ORI Meerdere ORI’s
Elongatie DNA polymerase DNA polymerase
Terminatie Replicatievork Replicatievork / telomeer
De ORI is de origin of replication, hier begint de replicatie
dus. Prokaryoten hebben 1 ORI en circulair DNA. Eukaryoten
hebben lineair DNA en hier meer dan 1000 ORI’s in. Er
ontstaat bij eukaryoten een replicatie bubbel, waarbij op de
top van de bubbel de ORI zit. Uiteindelijk komen deze
bubbels tegen elkaar.
a. Helicase maakt het DNA open.
b. Topoisomerase haalt de spanning van het
opgedraaide stuk DNA af. Het knipt van de
2 strengen
bij 1 streng een stukje door, laat ze opdraaien tot de spanning eraf is en maakt de stukken
streng dan weer aan elkaar vast.
c. Single strand binding proteïnes zijn eiwitten die binden aan de net uit
elkaar gehaalde strengen. Dit voorkomt dat DNA weer aan elkaar gaat
zitten.
d. Primase maakt een klein stukje RNA op de single strand DNA. Dit is een
beginnetje voor DNA polymerase, want die kan alleen beginnen als er al een
beginnetje is. Het maakt dus een RNA primer.
e. DNA polymerase III synthetiseert de nieuwe DNA streng, door nucleotiden aan
het 3’einde van de bestaande keten toe te voegen. Het bouwt het nieuwe DNA
dus altijd van 5 naar 3 op en het oude DNA wordt van 3 naar 5 afgelezen.
DNA polymerase scheidt 2 pyrofosfaat af, de energie die hierbij vrijkomt wordt gebruikt
om de overgebleven fosfaatgroep aan de 3’ (OH-groep) te binden.
f. DNA polymerase I vervangt de RNA primer voor DNA.
g. DNA ligase maakt een binding tussen de Okazaki fragmenten.
2
, 6. Het centrale dogma van de moleculaire biologie kunnen beschrijven.
Het centrale dogma van de moleculaire biologie stelt dat informatie overgedragen kan worden van
nucleïnezuren (DNA en RNA) naar eiwitten, maar niet andersom. Het gebeurt in elk organisme
hetzelfde en gaat door middel van transcriptie en translatie.
7. Het proces van transcriptie kunnen beschrijven en alle
betrokken componenten kunnen noemen met hun functies.
Transcriptie: Prokaryoot Eukaryoot
Initiatie Promotor, RNA polymerase, operators, Promotor, transcriptie factoren, enhancers,
activators mediator, activator, RNA pol
Elongatie RNA polymerase RNA polymerase II
Terminatie Terminatiesequentie Polyadenylsequentie
Initiatie: Prokaryoten: Een RNA polymerase bindt aan een specifieke sequentie
(promotor) Eukaryoten: -25 zit de TATA box, hier bindt TATA binding proteins,
transcriptie factoren en later promotor aan (transcriptie initation complex)
Elongatie: Meerdere RNA-polymerases kunnen tegelijk 1 gen afschrijven. (Prokaryoten kunnen
ondertussen al translatie doen)
Terminatie: Prokaryoten: Polymerase stopt bij een specifieke sequentie (terminator)
Eukaryoten: Polymerase komt bij polyadenylation site. 10-35 nt downstream wordt
RNA doorgeknipt (endonuclease), hier wordt later een poly A aangezet. RNA pol
gaat door maar de RNA steng wordt afgebroken door exonuclease die de RNA
polymerase uiteindelijk inhaalt.
De polyadenylatie signaal sequentie is AAUAAA, 10-35 nt downstream wordt het RNA doorgeknipt.
Deze sequentie zit al na het stopcodon.
De poly A is een staart van A’s. Deze wordt gebonden aan de 3’ van het mRNA . De 3’ UTR is het
gedeelte vanaf de polyadentylatie site tot de poly A.
Het RNA polymerase wordt losgemaakt van het RNA als het wordt ingehaald door exonuclease.
8. Kunnen uitleggen in welke richting (5’ of 3’) DNA (en RNA) wordt
gemaakt en afgelezen en wat de coding en wat de template streng is.
De 2 DNA strengen zijn antiparallel georiënteerd. De nieuwe DNA streng wordt altijd van 5’ naar 3’
opgebouwd. De oude DNA streng wordt dus van 3 naar 5 afgelezen.
De leading strand is het nieuwe stuk DNA die in een keer kan worden gesynthetiseerd. De
template streng is het stuk nieuwe DNA die in kleine stukjes moet worden gemaakt, die kleine
stukjes heten okazaki fragmenten. De okazaki fragmenten worden aan elkaar gemaakt door DNA
ligase. Alle strengen zijn deels leading en deel template.
9. Drie modificaties kunnen noemen die het primaire transcript in
eukaryote cellen ondergaat.
Kunnen uitleggen wat de genetische code is en die kunnen aflezen.
De genetische code beschrijft hoe mRNA wordt gelezen om een eiwit te vormen. Deze code is
universeel geldig bij alle bekende organismen. Een mRNA-streng bestaat uit een opeenvolging
van basen. Er zijn vier verschillende basen: Adenine (A), Guanine (G), Uracil (U) en Cytosine (C).
Drie opeenvolgende basen vormen een codon of triplet. Een ribosoom kan de streng lezen en
vertaalt elk codon in een aminozuur. Het aantal verschillende codons bedraagt 43, dus 64, ruim
voldoende voor de twintig verschillende aminozuren. Het proces waarbij de code van mRNA wordt
vertaald naar een streng aminozuren, een zogenoemde polypeptide, noemen we translatie.
3
, 10. De stappen van translatie kunnen opnoemen en kort beschrijven en
de bijbehorende componenten kunnen noemen.
Translatie: Prokaryoot Eukaryoot
Initiatie Kleine subeenheid bindt shine Kleine subunit scant vanaf 5’ cap tot 1e AUG,
dalgarno & AUG initiatie factoren en initiatiefactoren, initiator tRNA
initiatie RNA
Elongatie 1. Codonherkenning 1. Codonherkenning
2. Peptidebinding 2. Peptidebinding
3. Translocatie 3. Translocatie
Terminatie Release factor herkent stopcodon, Release factor herkent stopcodon, dissociatie
dissociatie complex complex
Een ribosoom bestaat uit ribosomale RNA’s (rRNA) en eiwitten. Het heeft een grote en een kleine
subunit en heeft 3 tRNA sites (E (exit), P( peptide) en A (aminoacyl). In het ribosoom vindt
translatie plaats.
a. Initiatie: Prokaryoot: De
kleine subunit vormt een
complex met initiator RNA
en mRNA op specifieke
sequentie even voor het
startcodon (shine
dalgarno-sequentie,
AGGA). Hierna scant het
naar het startcodon en
komt de grote subunit
erop.
Eukaryoot: De kleine subunit bindt
eerst met initiator tRNA, dan met het
mRNA op 5’cap en scant naar de
eerste startcodon. Hierna komt hier de grote
subunit op.
b. Elongatie: Het codon wordt herkent.
De peptideband wordt gevormd, hier
wordt GTP voor gebruikt. De pepride
wordt hierbij overgedragen naar het
nieuwe aminozuur. Het tRNA
verplaatst van A naar P, dit kost ook
GTP. Hierdoor kan er aan A zo weer
een nieuw aminozuur worden
gebonden.
c. Terminatie: Het ribosoom
komt bij het stopcodon. Aan
het stopcodon binden release
factoren (eiwitten in de vorm
van tRNA). Het release factor
zorgt ervoor dat er een
watermolecuul wordt
geboden, hierdoor laat de
peptide los van het tRNA.
Hierna vallen de ribosoom
subunits uit elkaar, dit kost 2
GTP.
4
1. Introduction to Genes and Genomes
2. Verschillen kunnen noemen tussen een prokaryote en een eukaryote cel qua
celstructuur, organisatie genetisch materiaal en transcriptie en translatie.
Kern DNA Grootte Organellen Complexiteit
Prokaryoot Geen In regio Vaak klein Geen organellen Simpel
nucleoid
Eukaryoot Kern omgeven door In kern Vaak Groter Membraan omgeven Complex
dubbelmembraan organellen
Replicatie: Prokaryoot Eukaryoot
Initiatie 1 ORI Meerdere ORI’s
Elongatie DNA polymerase DNA polymerase
Terminatie Replicatievork Replicatievork / telomeer
Transcriptie: Prokaryoot Eukaryoot
Initiatie Promotor, RNA polymerase, operators, Promotor, transcriptie factoren, enhancers,
activators mediator, activator, RNA pol
Elongatie RNA polymerase RNA polymerase II
Terminatie Terminatiesequentie Polyadenylsequentie
Translatie: Prokaryoot Eukaryoot
Initiatie Kleine subeenheid bindt shine Kleine subunit scant vanaf 5’ cap tot 1e AUG,
dalgarno & AUG initiatie factoren en initiatiefactoren, initiator tRNA
initiatie RNA
Elongatie 1. Codonherkenning 1. Codonherkenning
2. Peptidebinding 2. Peptidebinding
3. Translocatie 3. Translocatie
Terminatie Release factor herkent stopcodon, Release factor herkent stopcodon, dissociatie
dissociatie complex complex
Eukaryote cellen bevatten lineaire chromosomen, waarbij het DNA gewikkeld wordt om histonen,
dit worden nucleosomen genoemd. Histonen zorgen voor regulatie maar ook voor het compact
opvouwen van het DNA zodat het in de kern past. DNA en eiwitten samen worden chromatiden
genoemd. DNA van eukaryoten is in somatische cellen altijd diploïd
Prokaryote cellen bevatten circulair DNA, het chromosoom is haploïd. Prokaryoten kunnen ook
plasmiden hebben, deze stukken DNA zijn niet perse nodig voor de overleving maar zijn wel
gunstig voor het overleven van een soort (bv resistentiegenen).
3. De structuur van DNA en de bouwstenen kunnen beschrijven en de
soorten bindingen tussen deze bouwstenen kunnen noemen.
Aan het 5’ uiteinde zit een fosfaatgroep. Aan het 3’ uiteinde zit een deoxyribose groep. De twee
1
,strengen binden met elkaar door basenparen, via waterstofbruggen. A met T en C met G.
Nucleotiden binnen een streng binden aan elkaar door middel van een fosfodiësterbinding. G en C
hebben 3 waterstofbruggen en A en C hebben 2 waterstofbruggen. Adenine en Guanine zijn purine
(dubbele ring) en Cytosine, Thymine en Uracil zijn pyrimidine (enkele ring).
In RNA zit geen deoxyribose groep maar een ribose (suiker) groep.
4. Kunnen uitleggen wat een karyotype is en de structuur en functie van
de onderdelen van een menselijk chromosoom kunnen beschrijven.
Karyotypering is het proces waarbij foto's van chromosomen worden gemaakt om het
chromosoomcomplement van een individu te bepalen, inclusief het aantal chromosomen en
eventuele afwijkingen. De chromosomen van de mens kunnen worden ingedeeld in 24 soorten: 22
soorten autosomen en twee soorten geslachtschromosomen, het X-chromosoom en het Y-
chromosoom. De diploïde cellen (alle cellen behalve de geslachtscellen) hebben twee
chromosomen van elk soort autosoom, die een paar vormen. Met het geslachtspaar erbij zijn dat
dus samen 23 paren, dus 46 chromosomen, van 23 of alle 24 soorten chromosomen. Per soort zijn
er vele varianten, en het aantal combinaties is nog veel groter. Elke diplode cel van een individu
heeft, behoudens mutaties, dezelfde combinatie van chromosoomvarianten. Van elk
autosoomsoort is het ene chromosoom identiek aan een van de twee chromosomen van de vader,
en het andere identiek aan een van de twee chromosomen van de moeder. De set chromosomen
in een cel heeft ruim 20.000 genen.
5. De stappen van DNA replicatie kunnen aangeven van zowel de ‘leading’
als de ‘lagging’ streng met de daarbij behorende enzymen en hun
functies.
Replicatie: Prokaryoot Eukaryoot
Initiatie 1 ORI Meerdere ORI’s
Elongatie DNA polymerase DNA polymerase
Terminatie Replicatievork Replicatievork / telomeer
De ORI is de origin of replication, hier begint de replicatie
dus. Prokaryoten hebben 1 ORI en circulair DNA. Eukaryoten
hebben lineair DNA en hier meer dan 1000 ORI’s in. Er
ontstaat bij eukaryoten een replicatie bubbel, waarbij op de
top van de bubbel de ORI zit. Uiteindelijk komen deze
bubbels tegen elkaar.
a. Helicase maakt het DNA open.
b. Topoisomerase haalt de spanning van het
opgedraaide stuk DNA af. Het knipt van de
2 strengen
bij 1 streng een stukje door, laat ze opdraaien tot de spanning eraf is en maakt de stukken
streng dan weer aan elkaar vast.
c. Single strand binding proteïnes zijn eiwitten die binden aan de net uit
elkaar gehaalde strengen. Dit voorkomt dat DNA weer aan elkaar gaat
zitten.
d. Primase maakt een klein stukje RNA op de single strand DNA. Dit is een
beginnetje voor DNA polymerase, want die kan alleen beginnen als er al een
beginnetje is. Het maakt dus een RNA primer.
e. DNA polymerase III synthetiseert de nieuwe DNA streng, door nucleotiden aan
het 3’einde van de bestaande keten toe te voegen. Het bouwt het nieuwe DNA
dus altijd van 5 naar 3 op en het oude DNA wordt van 3 naar 5 afgelezen.
DNA polymerase scheidt 2 pyrofosfaat af, de energie die hierbij vrijkomt wordt gebruikt
om de overgebleven fosfaatgroep aan de 3’ (OH-groep) te binden.
f. DNA polymerase I vervangt de RNA primer voor DNA.
g. DNA ligase maakt een binding tussen de Okazaki fragmenten.
2
, 6. Het centrale dogma van de moleculaire biologie kunnen beschrijven.
Het centrale dogma van de moleculaire biologie stelt dat informatie overgedragen kan worden van
nucleïnezuren (DNA en RNA) naar eiwitten, maar niet andersom. Het gebeurt in elk organisme
hetzelfde en gaat door middel van transcriptie en translatie.
7. Het proces van transcriptie kunnen beschrijven en alle
betrokken componenten kunnen noemen met hun functies.
Transcriptie: Prokaryoot Eukaryoot
Initiatie Promotor, RNA polymerase, operators, Promotor, transcriptie factoren, enhancers,
activators mediator, activator, RNA pol
Elongatie RNA polymerase RNA polymerase II
Terminatie Terminatiesequentie Polyadenylsequentie
Initiatie: Prokaryoten: Een RNA polymerase bindt aan een specifieke sequentie
(promotor) Eukaryoten: -25 zit de TATA box, hier bindt TATA binding proteins,
transcriptie factoren en later promotor aan (transcriptie initation complex)
Elongatie: Meerdere RNA-polymerases kunnen tegelijk 1 gen afschrijven. (Prokaryoten kunnen
ondertussen al translatie doen)
Terminatie: Prokaryoten: Polymerase stopt bij een specifieke sequentie (terminator)
Eukaryoten: Polymerase komt bij polyadenylation site. 10-35 nt downstream wordt
RNA doorgeknipt (endonuclease), hier wordt later een poly A aangezet. RNA pol
gaat door maar de RNA steng wordt afgebroken door exonuclease die de RNA
polymerase uiteindelijk inhaalt.
De polyadenylatie signaal sequentie is AAUAAA, 10-35 nt downstream wordt het RNA doorgeknipt.
Deze sequentie zit al na het stopcodon.
De poly A is een staart van A’s. Deze wordt gebonden aan de 3’ van het mRNA . De 3’ UTR is het
gedeelte vanaf de polyadentylatie site tot de poly A.
Het RNA polymerase wordt losgemaakt van het RNA als het wordt ingehaald door exonuclease.
8. Kunnen uitleggen in welke richting (5’ of 3’) DNA (en RNA) wordt
gemaakt en afgelezen en wat de coding en wat de template streng is.
De 2 DNA strengen zijn antiparallel georiënteerd. De nieuwe DNA streng wordt altijd van 5’ naar 3’
opgebouwd. De oude DNA streng wordt dus van 3 naar 5 afgelezen.
De leading strand is het nieuwe stuk DNA die in een keer kan worden gesynthetiseerd. De
template streng is het stuk nieuwe DNA die in kleine stukjes moet worden gemaakt, die kleine
stukjes heten okazaki fragmenten. De okazaki fragmenten worden aan elkaar gemaakt door DNA
ligase. Alle strengen zijn deels leading en deel template.
9. Drie modificaties kunnen noemen die het primaire transcript in
eukaryote cellen ondergaat.
Kunnen uitleggen wat de genetische code is en die kunnen aflezen.
De genetische code beschrijft hoe mRNA wordt gelezen om een eiwit te vormen. Deze code is
universeel geldig bij alle bekende organismen. Een mRNA-streng bestaat uit een opeenvolging
van basen. Er zijn vier verschillende basen: Adenine (A), Guanine (G), Uracil (U) en Cytosine (C).
Drie opeenvolgende basen vormen een codon of triplet. Een ribosoom kan de streng lezen en
vertaalt elk codon in een aminozuur. Het aantal verschillende codons bedraagt 43, dus 64, ruim
voldoende voor de twintig verschillende aminozuren. Het proces waarbij de code van mRNA wordt
vertaald naar een streng aminozuren, een zogenoemde polypeptide, noemen we translatie.
3
, 10. De stappen van translatie kunnen opnoemen en kort beschrijven en
de bijbehorende componenten kunnen noemen.
Translatie: Prokaryoot Eukaryoot
Initiatie Kleine subeenheid bindt shine Kleine subunit scant vanaf 5’ cap tot 1e AUG,
dalgarno & AUG initiatie factoren en initiatiefactoren, initiator tRNA
initiatie RNA
Elongatie 1. Codonherkenning 1. Codonherkenning
2. Peptidebinding 2. Peptidebinding
3. Translocatie 3. Translocatie
Terminatie Release factor herkent stopcodon, Release factor herkent stopcodon, dissociatie
dissociatie complex complex
Een ribosoom bestaat uit ribosomale RNA’s (rRNA) en eiwitten. Het heeft een grote en een kleine
subunit en heeft 3 tRNA sites (E (exit), P( peptide) en A (aminoacyl). In het ribosoom vindt
translatie plaats.
a. Initiatie: Prokaryoot: De
kleine subunit vormt een
complex met initiator RNA
en mRNA op specifieke
sequentie even voor het
startcodon (shine
dalgarno-sequentie,
AGGA). Hierna scant het
naar het startcodon en
komt de grote subunit
erop.
Eukaryoot: De kleine subunit bindt
eerst met initiator tRNA, dan met het
mRNA op 5’cap en scant naar de
eerste startcodon. Hierna komt hier de grote
subunit op.
b. Elongatie: Het codon wordt herkent.
De peptideband wordt gevormd, hier
wordt GTP voor gebruikt. De pepride
wordt hierbij overgedragen naar het
nieuwe aminozuur. Het tRNA
verplaatst van A naar P, dit kost ook
GTP. Hierdoor kan er aan A zo weer
een nieuw aminozuur worden
gebonden.
c. Terminatie: Het ribosoom
komt bij het stopcodon. Aan
het stopcodon binden release
factoren (eiwitten in de vorm
van tRNA). Het release factor
zorgt ervoor dat er een
watermolecuul wordt
geboden, hierdoor laat de
peptide los van het tRNA.
Hierna vallen de ribosoom
subunits uit elkaar, dit kost 2
GTP.
4
