Vetserieus GP
Zelfstudie 1 - DNA
DNA (deoxyribonucleotidezuur)
Genen zitten op chromosomen en bevatten DNA (erfelijke eigenschappen) en
eiwitten (inpakken en controleren van DNA).
Nucleotide = 5C-suikergroep (deoxyribose) + fosfaatgroep + stikstof
bevattende base.
DNA bestaat uit twee strengen die anti-parallel in een helix structuur zitten en
bestaan uit 4 soorten nucleotiden (ACTG). De strengen worden gebonden door H-
bruggen tussen de basen en de suiker-fosfaat backbone door covalente
bindingen. Deze bindingen geven de DNA een polariteit met 5’-fosfaateinde en
een 3’-suikergroepeinde.
Purine (G en A) zijn basen met twee ringen en zitten aan een pyrimidine (C en
T) met één ring. Tussen G-C zitten 3 H-bruggen en tussen A-T 2, dus is G-C
sterker.
De dubbele helix draait per 10 nucleotiden en door de anti-parallel lopende
strengen is er complementaire base paring.
Organismen verschillen door verschil in nucleotide sequentie die codeert voor
verschillende soorten aminozuren (20), die weer eiwitten vormen. De codering
van aminozuren uit het DNA is lineair.
Genoom = complete set informatie, deze wordt opgeslagen in DNA moleculen
die weer in chromosomen worden opgeslagen, elk chromosoom = 1 DNA
molecule. Om in de celkern te passen worden ze ingepakt door eiwitten
(histonen) die het DNA vouwen tot chromatine.
Humane cellen (behalve: eicel, spermacel en rode bloedcel) bevatten twee
kopieën van chromosomen van beide ouders één: homologe chromosomen, X
en Y: nonhomologe chromosomen
DNA hybridisatie: techniek voor het kleuren van chromosomen, maar vaak een
andere kleuring gebruikt om AT en GC te onderscheiden tot een bandenpatroon.
Karyotype: hele chromosomen set.
Gen (stuk DNA sequentie) codeert dus voor een eiwit, maar sommige coderen
voor RNA.
Junk DNA: grote delen DNA op chromosomen die nergens voor coderen, functie
in DNA activiteit.
Het DNA verspreidingspatroon over chromosomen is in elk dier anders, geen
directe relatie tussen genen aantal, chromosoomaantal en genoomgrootte.
1. Interfase: dupliceren van DNA en chromosomen. Chromosomen worden uiteen
getrokken tot lange dunne strengen (interfase chromosomen), moeilijk te zien.
Replicatie origin: deel van het chromosoom met de DNA sequentie voor
replicatie initiatie – meerdere plekken in eukaryoten voor snelle replicatie.
Telomeren: door een andere DNA sequentie aan de uiteinde van chromosomen,
zorgen voor juiste replicatie van de uiteinden en beschermen deze uiteinden.
De chromosomen liggen georganiseerd en dus heeft elke zijn eigen positie in de
nucleus, dit komt door binding met de nucleaire envelop en de nucleaire laminen.
Nucelolus: chromosoom organisatie waar delen chromosomen die genen voor
ribosomaal RNA samen clusteren.
2. Mitose: verdeling onder dochtercellen. Strengen zijn compact gerold, dus
makkelijk te scheiden. Opgevouwen door eiwitten die ze op steeds hogere
1
, Vetserieus GP
organisatie plaatsen. Filamenten binden aan het centromeer: een DNA
sequentie, om ze uit elkaar te trekken.
Het compacte DNA in de chromosomen moet wel toegankelijk zijn voor DNA
replicatie en reparatie. Het DNA is flexibel ingepakt en kan op plaatsen uitpakken
of juist niet.
1. Histonen: ongeveer de helft van de massa van chromosomen, zijn
verantwoordelijk voor de eerste stap van het inpakken van chromatine tot
nucleosoom. Het DNA wordt 2x om het eiwit heen gewonden (nucleosoom
core partikel), deze zijn verbonden met linker DNA. Het partikel bestaat uit
positieve aminozuren die binden met de sterk negatieve DNA backbone (suiker-
fosfaat).
Het eiwitkraal zelf (nucelosoom) bestaat uit een octamerisch histon deel (8
histonen) en een stuk DNA van 146 nucleotideparen.
Hierna worden deze nucleosomen verder ingepakt tot een 30nm-vezel (door
histonen) in een zigzag. Deze vezels worden verder georganiseerd tot een
chromosoom door lusvorming.
2. Niet histonen
Chromosomen die tot uiting komen zijn minder verpakt (euchromatine) en niet
uitende verder verpakt (heterochromatine), dus verschilt de samenstelling van
chromosomen per celtype. Heterochromatine ligt vooral langs het centromeer en
telomeer gebied van het chromosoom. Meeste chromosomen een combinatie van
hetero- en euchromatine, maar uitzonderingen:
bv. vrouwen hebben twee X chromosomen, maar dubbele hoeveelheid is dodelijk,
dus één niet tot
expressie. Deze wordt uitgeschakeld door dichte inpakking in de embryonale
fase. Alle
dochtercellen hebben erna hetzelfde dichtgepakte X chromosoom.
Om wel bij dichtgepakt DNA te kunnen zijn er chromatine remoddeling
complexen – eiwitten die met energie van ATP de nucleosoomstructuur
aanpassen. Deze zijn uitgeschakeld in de mitose, zodat ze daar een strakke
structuur behouden.
Een andere methode is een reversibele verandering in de structuur van de
histonstaarten. N-termini worden aangepast door enzymen door covalente
bindingen. Het heeft geen directe invloed op de centrosoomstructuur, maar wel
op de organisatie van de 30nm-vezel en hoger. Verschillende modificaties van
histonstaarten zijn mogelijk en de combinatie van binden en breken geven de cel
een signaal van wat er gebeuren moet.
Bij beide methoden is er sterke regulatie aanwezig.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------
Zelfstudie 2 – DNA replicatie
Elke streng kan als template dienen voor de synthese van een nieuwe streng,
2
, Vetserieus GP
omdat ze complementair zijn. Daarvoor moeten ze eerst gescheiden worden,
waarna ze gerepliceerd worden door het replicatie mechanisme. Elk dochter
DNA helix heeft een nieuwe en oude (template) streng. Dit is een
semiconservatieve replicatievorm.
Replicatie wordt begonnen door initiator eiwitten die aan DNA binden en de H-
bindingen tussen de basen afbreken, dit begint op het origine van replicatie
dat gekenmerkt wordt door een nucleotide volgorde. Vaak heeft dit beginpunt A-T
paren, omdat deze makkelijker los te maken zijn. Na binding trekt de initiatoreiwit
een groep eiwitten aan (eiwitmachine) die de werkelijke replicatie verzorgt.
Er vormt een Y-vorm junctie (replicatievork), vanaf elk origine komen twee
replicatievorken, één richting de 3’ en één richting de 5’ kant (bidirectioneel).
DNA-polymerase: synthetiseert vanaf de oude streng een nieuwe. Voegt
nieuwe nucleotiden toe aan de 3’ van de groeiende streng, synthese dus van 5’
-> 3’. Nucleotiden beginnen als trifosfaten en geven de energie voor een
condensatiereactie die de nucleotiden aan de keten zet. DNA polymerase koppelt
deze reactie met het hydrolyseren van de vrijgekomen pyrofosfaat (PPi) tot
anorganisch fosfaat (reversibel).
De vorken zijn asymmetrisch, dus 5’-> 3’ replicatie is op een zijde moeilijk. Dus
wordt op een streng steeds een klein stukje DNA gesynthetiseerd van 5 naar 3 en
dan achterwaarts erop gezet (Okazaki fragment). Dit gebeurt op de lagging
strand, de ander is de leading strand.
DNA-polymerase kan fouten herstellen door proofreading. Hij haalt verkeerd
geplaatste basen eraf en begint dat stukje opnieuw. Deze exonuclease
mogelijkheid gaat van 3’ naar 5’ dus moet DNA-polymerase wel synthetiseren
van 5’ naar 3’. Het afhalen van een nucleotide geeft een dood einde waardoor
DNA polymerase niet meer verder kan.
Om te beginnen heeft DNA polymerase een primer nodig, deze maakt stukken
RNA. Dit geeft een 3’ stuk voor DNA polymerase om te kunnen beginnen met
bouwen, deze primers worden gevormd door het enzym primase. Hierin zitten
vaak fouten, maar deze worden toch verwijdert.
RNA lijkt op DNA, maar het heeft een ribose ipv. deoxyribose en Uracil ipv.
Thymine (UA).
In de leading strand is dit één keer nodig, maar bij de lagging strand is voor elk
stukje een nieuwe primer nodig. Nuclease verwijdert deze RNA primer, repair
polymerase vervangt het verwijderde deel met DNA en DNA ligase koppelt de
losse DNA fragmenten. De ligase heeft hier ATP of NADH voor nodig.
Voorop zit helicase die met ATP de helix losmaakt. Single strand binding
eiwitten houden de helixen tijdelijk uit elkaar en beschermen de kale basen. De
sliding clamp houd DNA polymerase aan de streng, door een ring te vormen.
Telomeren aan het uiteinde, zodat er primers en Okazaki fragmenten kunnen
binden aan het laatste stukje DNA. Ze hebben een sequentie die telomerase
aantrekt welke kopieën van deze segmenten produceren aan het einde, waar de
primer op kan landen. Dus is er volledige replicatie.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------
3
Zelfstudie 1 - DNA
DNA (deoxyribonucleotidezuur)
Genen zitten op chromosomen en bevatten DNA (erfelijke eigenschappen) en
eiwitten (inpakken en controleren van DNA).
Nucleotide = 5C-suikergroep (deoxyribose) + fosfaatgroep + stikstof
bevattende base.
DNA bestaat uit twee strengen die anti-parallel in een helix structuur zitten en
bestaan uit 4 soorten nucleotiden (ACTG). De strengen worden gebonden door H-
bruggen tussen de basen en de suiker-fosfaat backbone door covalente
bindingen. Deze bindingen geven de DNA een polariteit met 5’-fosfaateinde en
een 3’-suikergroepeinde.
Purine (G en A) zijn basen met twee ringen en zitten aan een pyrimidine (C en
T) met één ring. Tussen G-C zitten 3 H-bruggen en tussen A-T 2, dus is G-C
sterker.
De dubbele helix draait per 10 nucleotiden en door de anti-parallel lopende
strengen is er complementaire base paring.
Organismen verschillen door verschil in nucleotide sequentie die codeert voor
verschillende soorten aminozuren (20), die weer eiwitten vormen. De codering
van aminozuren uit het DNA is lineair.
Genoom = complete set informatie, deze wordt opgeslagen in DNA moleculen
die weer in chromosomen worden opgeslagen, elk chromosoom = 1 DNA
molecule. Om in de celkern te passen worden ze ingepakt door eiwitten
(histonen) die het DNA vouwen tot chromatine.
Humane cellen (behalve: eicel, spermacel en rode bloedcel) bevatten twee
kopieën van chromosomen van beide ouders één: homologe chromosomen, X
en Y: nonhomologe chromosomen
DNA hybridisatie: techniek voor het kleuren van chromosomen, maar vaak een
andere kleuring gebruikt om AT en GC te onderscheiden tot een bandenpatroon.
Karyotype: hele chromosomen set.
Gen (stuk DNA sequentie) codeert dus voor een eiwit, maar sommige coderen
voor RNA.
Junk DNA: grote delen DNA op chromosomen die nergens voor coderen, functie
in DNA activiteit.
Het DNA verspreidingspatroon over chromosomen is in elk dier anders, geen
directe relatie tussen genen aantal, chromosoomaantal en genoomgrootte.
1. Interfase: dupliceren van DNA en chromosomen. Chromosomen worden uiteen
getrokken tot lange dunne strengen (interfase chromosomen), moeilijk te zien.
Replicatie origin: deel van het chromosoom met de DNA sequentie voor
replicatie initiatie – meerdere plekken in eukaryoten voor snelle replicatie.
Telomeren: door een andere DNA sequentie aan de uiteinde van chromosomen,
zorgen voor juiste replicatie van de uiteinden en beschermen deze uiteinden.
De chromosomen liggen georganiseerd en dus heeft elke zijn eigen positie in de
nucleus, dit komt door binding met de nucleaire envelop en de nucleaire laminen.
Nucelolus: chromosoom organisatie waar delen chromosomen die genen voor
ribosomaal RNA samen clusteren.
2. Mitose: verdeling onder dochtercellen. Strengen zijn compact gerold, dus
makkelijk te scheiden. Opgevouwen door eiwitten die ze op steeds hogere
1
, Vetserieus GP
organisatie plaatsen. Filamenten binden aan het centromeer: een DNA
sequentie, om ze uit elkaar te trekken.
Het compacte DNA in de chromosomen moet wel toegankelijk zijn voor DNA
replicatie en reparatie. Het DNA is flexibel ingepakt en kan op plaatsen uitpakken
of juist niet.
1. Histonen: ongeveer de helft van de massa van chromosomen, zijn
verantwoordelijk voor de eerste stap van het inpakken van chromatine tot
nucleosoom. Het DNA wordt 2x om het eiwit heen gewonden (nucleosoom
core partikel), deze zijn verbonden met linker DNA. Het partikel bestaat uit
positieve aminozuren die binden met de sterk negatieve DNA backbone (suiker-
fosfaat).
Het eiwitkraal zelf (nucelosoom) bestaat uit een octamerisch histon deel (8
histonen) en een stuk DNA van 146 nucleotideparen.
Hierna worden deze nucleosomen verder ingepakt tot een 30nm-vezel (door
histonen) in een zigzag. Deze vezels worden verder georganiseerd tot een
chromosoom door lusvorming.
2. Niet histonen
Chromosomen die tot uiting komen zijn minder verpakt (euchromatine) en niet
uitende verder verpakt (heterochromatine), dus verschilt de samenstelling van
chromosomen per celtype. Heterochromatine ligt vooral langs het centromeer en
telomeer gebied van het chromosoom. Meeste chromosomen een combinatie van
hetero- en euchromatine, maar uitzonderingen:
bv. vrouwen hebben twee X chromosomen, maar dubbele hoeveelheid is dodelijk,
dus één niet tot
expressie. Deze wordt uitgeschakeld door dichte inpakking in de embryonale
fase. Alle
dochtercellen hebben erna hetzelfde dichtgepakte X chromosoom.
Om wel bij dichtgepakt DNA te kunnen zijn er chromatine remoddeling
complexen – eiwitten die met energie van ATP de nucleosoomstructuur
aanpassen. Deze zijn uitgeschakeld in de mitose, zodat ze daar een strakke
structuur behouden.
Een andere methode is een reversibele verandering in de structuur van de
histonstaarten. N-termini worden aangepast door enzymen door covalente
bindingen. Het heeft geen directe invloed op de centrosoomstructuur, maar wel
op de organisatie van de 30nm-vezel en hoger. Verschillende modificaties van
histonstaarten zijn mogelijk en de combinatie van binden en breken geven de cel
een signaal van wat er gebeuren moet.
Bij beide methoden is er sterke regulatie aanwezig.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------
Zelfstudie 2 – DNA replicatie
Elke streng kan als template dienen voor de synthese van een nieuwe streng,
2
, Vetserieus GP
omdat ze complementair zijn. Daarvoor moeten ze eerst gescheiden worden,
waarna ze gerepliceerd worden door het replicatie mechanisme. Elk dochter
DNA helix heeft een nieuwe en oude (template) streng. Dit is een
semiconservatieve replicatievorm.
Replicatie wordt begonnen door initiator eiwitten die aan DNA binden en de H-
bindingen tussen de basen afbreken, dit begint op het origine van replicatie
dat gekenmerkt wordt door een nucleotide volgorde. Vaak heeft dit beginpunt A-T
paren, omdat deze makkelijker los te maken zijn. Na binding trekt de initiatoreiwit
een groep eiwitten aan (eiwitmachine) die de werkelijke replicatie verzorgt.
Er vormt een Y-vorm junctie (replicatievork), vanaf elk origine komen twee
replicatievorken, één richting de 3’ en één richting de 5’ kant (bidirectioneel).
DNA-polymerase: synthetiseert vanaf de oude streng een nieuwe. Voegt
nieuwe nucleotiden toe aan de 3’ van de groeiende streng, synthese dus van 5’
-> 3’. Nucleotiden beginnen als trifosfaten en geven de energie voor een
condensatiereactie die de nucleotiden aan de keten zet. DNA polymerase koppelt
deze reactie met het hydrolyseren van de vrijgekomen pyrofosfaat (PPi) tot
anorganisch fosfaat (reversibel).
De vorken zijn asymmetrisch, dus 5’-> 3’ replicatie is op een zijde moeilijk. Dus
wordt op een streng steeds een klein stukje DNA gesynthetiseerd van 5 naar 3 en
dan achterwaarts erop gezet (Okazaki fragment). Dit gebeurt op de lagging
strand, de ander is de leading strand.
DNA-polymerase kan fouten herstellen door proofreading. Hij haalt verkeerd
geplaatste basen eraf en begint dat stukje opnieuw. Deze exonuclease
mogelijkheid gaat van 3’ naar 5’ dus moet DNA-polymerase wel synthetiseren
van 5’ naar 3’. Het afhalen van een nucleotide geeft een dood einde waardoor
DNA polymerase niet meer verder kan.
Om te beginnen heeft DNA polymerase een primer nodig, deze maakt stukken
RNA. Dit geeft een 3’ stuk voor DNA polymerase om te kunnen beginnen met
bouwen, deze primers worden gevormd door het enzym primase. Hierin zitten
vaak fouten, maar deze worden toch verwijdert.
RNA lijkt op DNA, maar het heeft een ribose ipv. deoxyribose en Uracil ipv.
Thymine (UA).
In de leading strand is dit één keer nodig, maar bij de lagging strand is voor elk
stukje een nieuwe primer nodig. Nuclease verwijdert deze RNA primer, repair
polymerase vervangt het verwijderde deel met DNA en DNA ligase koppelt de
losse DNA fragmenten. De ligase heeft hier ATP of NADH voor nodig.
Voorop zit helicase die met ATP de helix losmaakt. Single strand binding
eiwitten houden de helixen tijdelijk uit elkaar en beschermen de kale basen. De
sliding clamp houd DNA polymerase aan de streng, door een ring te vormen.
Telomeren aan het uiteinde, zodat er primers en Okazaki fragmenten kunnen
binden aan het laatste stukje DNA. Ze hebben een sequentie die telomerase
aantrekt welke kopieën van deze segmenten produceren aan het einde, waar de
primer op kan landen. Dus is er volledige replicatie.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
--------------------
3
