SAMENVATTING MOLECULAIRE BIOLOGIE
PARAGRAAF 1.2 FROM GENES TO GENOMES
Intrinsiek DNA is een stabiel molecuul. Deze stabiliteit wordt geleverd door de fosfaat-suiker
backbone in elke DNA-streng, waarbij het fosfaat de 5’-positie van de ene suiker verbindt met
de 3’-positie van de volgende. De bindingen tussen deze atomen zijn covalente bindingen. Dit
betekent dat er veel energie nodig is om ze te breken.
Gecontroleerde afbraak van covalente bindingen vereist enzymen. Deze enzymen worden
onderverdeeld in
1. Endonucleasen die interne plaatsen in een DNA-streng aanvallen
a. Restrictie-endonucleasen kunnen DNA-strengen op specifieke posities
doorknippen.
2. Exonucleasen die aan het uiteinde knabbelen.
RNA moleculen zijn minder stabiel en overleven slechts enkele minuten in de cel. Ze zijn
gevoeliger voor aantasting door nucleasen en chemische afbraak.
BASENPAREN
DNA moleculen bevatten 1) Guanine (purine)
2) Cytocine (pyrimidine)
3) Adenine (purine)
4) Thymine (pyrimidine)
Purines zijn groter dan pyrimidines. Het A – T basenpaar bevat twee
waterstofbruggen en het C – G basenpaar bevat er drie. We noemen deze twee
basen complementair als het complement van het ander.
De bovenste streng heeft een 5’-hydroxylgroep aan het linkeruiteinde en een
3’-fosfaatgroep aan het rechteruiteinde. De onderste streng heeft een 3’-
fosfaatgroep aan het linkeruiteinde en een 5’-hydroxylgroep aan het
rechteruieinde. Dankzij deze opstelling kunnen de twee strengen intact worden
gescheiden, zowel in de ce (in vivo)l als in de reageerbuis (in vitro).
ENKELSTRENGS NUCLEÏNEZUUR
Enkelstrengs nucleïnezuren komen voor bij RNA. Er bestaan ook enkelstrengs
vormen van DNA, bijvoorbeeld in virussen. Een enkelstrengs molecuul zal de
neiging hebben om zichzelf op te vouwen om dubbelstrengige gebieden te
vormen. Hierbij wordt een haarspeld of stam-lus structuur gevormd.
Dit heeft het effect dat de basen worden verwijderd uit interactie met
het omringende water, waardoor de stabiliteit toeneemt.
Een andere factor is de negatieve lading op de fosfaatgroepen in de
nucleïnezuurruggengraat. Dit werkt in tegenovergestelde richting van de
waterstofbruggen en hydrofobe interacties.
De sterke negatieve lading op de DNA-strengen veroorzaakt
elektrostatische afstoting waardoor de twee strengen elkaar afstoten.
o In aanwezigheid van zout wordt dit effect tegengegaan. De negatieve lading op
de fosfaatgroepen wordt geneutraliseerd.
,COILING EN SUPERCOILING
Het DNA van een menselijk chromosoom zou uitgerekt enkele centimeters lang zijn.
Dubbelstrengs DNA bestaat normaal gesproken als een rechtshandige dubbele helix met één
volledige draai per 10 basenparen. Dit wordt ook wel de BÈTA-VORM van DNA genoemd.
De hydrofobe interacties tussen
opeenvolgende basen op dezelfde
streng dragen bij aan de wikkeling van
de helix. De basen worden dichter bij
elkaar gebracht door een effectievere
uitsluiting van water.
De dubbele DNA-helix in de vorm van ALFA-
DNA of Z-DNA heeft een linkshandige dubbele
helix met een meer onregelmatig uiterlijk.
De dubbele helix wordt op zij beurt om zijn
veld gewikkeld. Dit staat bekend als
supercoiling. Een structuur dat één keer is
gedraaid wordt ook wel een supercoil
genoemd. Het netto-effect van coiling en
supercoiling kan niet worden veranderd
zonder een van de DNA-strengen te breken.
Het natuurlijke enzym TOPOISOMERASE breken
de DNA-strengen, roteren de uiteinden en hersluiten ze. Dit veranderd de mate van wikkeling
van de helix en heeft invloed op de supercoiling van het DNA.
REGULATIE PROKARYOTE GENEXPRESSIE
PARAGRAAF 1.4, 2.9.4 EN 18.1
TRANSCRIPTIE
DNA brengt informatie van de ene generatie naar de volgende. Deze informatie moet eerst
worden gekopieërd naar RNA (door middel van transcriptie) en vervolgens wordt het RNA
vertaald naar een polypeptide door ribosomen.
Transcriptie is het vertalen van DNA naar RNA. Dit
wordt uitgevoerd door RNA-polymerase.
RNA-POLYMERASE
RNA-polymerase herkent en bindt zich aan een
specifieke sequentie (de promotor) en start de
synthese van mRNA vanuit een aangranzende
positie.
RNA-polymerase beweegt in de 3’ 5’ richting over
het DNA, warabij een nieuwe RNA-keten in de 5’
3’ richting wordt gesynthetiseerd.
Een typische bacteriële promotor heeft twee
sequenties die nauw verwant zijn in alle genen
1. TTGACA op positie -35
2. TATAAT op positie -10
Een eukaryote promotor heeft een promotor rond de startplaats van de transcriptie,
waar een aantal DNA bindende eiwitten (trans-acting transcriptiefactoren) zich binden
aan genen die de expressie van het gen ernaast beïnvloeden (cis-werkende
elementen).
Het promotor gebied geeft aanleiding tot verschillende niveaus van transcriptie van
verschillende genen. ENHANCERS kunnen het niveau van een of meerdere genen veranderen.
, Ze zijn afhankelijk van positie en oriëntatie en ze staan vaak duizenden basenparen op
afstand van de daadwerkelijke startplaats van de transcriptie.
PARAGRAAF 1.2 FROM GENES TO GENOMES
Intrinsiek DNA is een stabiel molecuul. Deze stabiliteit wordt geleverd door de fosfaat-suiker
backbone in elke DNA-streng, waarbij het fosfaat de 5’-positie van de ene suiker verbindt met
de 3’-positie van de volgende. De bindingen tussen deze atomen zijn covalente bindingen. Dit
betekent dat er veel energie nodig is om ze te breken.
Gecontroleerde afbraak van covalente bindingen vereist enzymen. Deze enzymen worden
onderverdeeld in
1. Endonucleasen die interne plaatsen in een DNA-streng aanvallen
a. Restrictie-endonucleasen kunnen DNA-strengen op specifieke posities
doorknippen.
2. Exonucleasen die aan het uiteinde knabbelen.
RNA moleculen zijn minder stabiel en overleven slechts enkele minuten in de cel. Ze zijn
gevoeliger voor aantasting door nucleasen en chemische afbraak.
BASENPAREN
DNA moleculen bevatten 1) Guanine (purine)
2) Cytocine (pyrimidine)
3) Adenine (purine)
4) Thymine (pyrimidine)
Purines zijn groter dan pyrimidines. Het A – T basenpaar bevat twee
waterstofbruggen en het C – G basenpaar bevat er drie. We noemen deze twee
basen complementair als het complement van het ander.
De bovenste streng heeft een 5’-hydroxylgroep aan het linkeruiteinde en een
3’-fosfaatgroep aan het rechteruiteinde. De onderste streng heeft een 3’-
fosfaatgroep aan het linkeruiteinde en een 5’-hydroxylgroep aan het
rechteruieinde. Dankzij deze opstelling kunnen de twee strengen intact worden
gescheiden, zowel in de ce (in vivo)l als in de reageerbuis (in vitro).
ENKELSTRENGS NUCLEÏNEZUUR
Enkelstrengs nucleïnezuren komen voor bij RNA. Er bestaan ook enkelstrengs
vormen van DNA, bijvoorbeeld in virussen. Een enkelstrengs molecuul zal de
neiging hebben om zichzelf op te vouwen om dubbelstrengige gebieden te
vormen. Hierbij wordt een haarspeld of stam-lus structuur gevormd.
Dit heeft het effect dat de basen worden verwijderd uit interactie met
het omringende water, waardoor de stabiliteit toeneemt.
Een andere factor is de negatieve lading op de fosfaatgroepen in de
nucleïnezuurruggengraat. Dit werkt in tegenovergestelde richting van de
waterstofbruggen en hydrofobe interacties.
De sterke negatieve lading op de DNA-strengen veroorzaakt
elektrostatische afstoting waardoor de twee strengen elkaar afstoten.
o In aanwezigheid van zout wordt dit effect tegengegaan. De negatieve lading op
de fosfaatgroepen wordt geneutraliseerd.
,COILING EN SUPERCOILING
Het DNA van een menselijk chromosoom zou uitgerekt enkele centimeters lang zijn.
Dubbelstrengs DNA bestaat normaal gesproken als een rechtshandige dubbele helix met één
volledige draai per 10 basenparen. Dit wordt ook wel de BÈTA-VORM van DNA genoemd.
De hydrofobe interacties tussen
opeenvolgende basen op dezelfde
streng dragen bij aan de wikkeling van
de helix. De basen worden dichter bij
elkaar gebracht door een effectievere
uitsluiting van water.
De dubbele DNA-helix in de vorm van ALFA-
DNA of Z-DNA heeft een linkshandige dubbele
helix met een meer onregelmatig uiterlijk.
De dubbele helix wordt op zij beurt om zijn
veld gewikkeld. Dit staat bekend als
supercoiling. Een structuur dat één keer is
gedraaid wordt ook wel een supercoil
genoemd. Het netto-effect van coiling en
supercoiling kan niet worden veranderd
zonder een van de DNA-strengen te breken.
Het natuurlijke enzym TOPOISOMERASE breken
de DNA-strengen, roteren de uiteinden en hersluiten ze. Dit veranderd de mate van wikkeling
van de helix en heeft invloed op de supercoiling van het DNA.
REGULATIE PROKARYOTE GENEXPRESSIE
PARAGRAAF 1.4, 2.9.4 EN 18.1
TRANSCRIPTIE
DNA brengt informatie van de ene generatie naar de volgende. Deze informatie moet eerst
worden gekopieërd naar RNA (door middel van transcriptie) en vervolgens wordt het RNA
vertaald naar een polypeptide door ribosomen.
Transcriptie is het vertalen van DNA naar RNA. Dit
wordt uitgevoerd door RNA-polymerase.
RNA-POLYMERASE
RNA-polymerase herkent en bindt zich aan een
specifieke sequentie (de promotor) en start de
synthese van mRNA vanuit een aangranzende
positie.
RNA-polymerase beweegt in de 3’ 5’ richting over
het DNA, warabij een nieuwe RNA-keten in de 5’
3’ richting wordt gesynthetiseerd.
Een typische bacteriële promotor heeft twee
sequenties die nauw verwant zijn in alle genen
1. TTGACA op positie -35
2. TATAAT op positie -10
Een eukaryote promotor heeft een promotor rond de startplaats van de transcriptie,
waar een aantal DNA bindende eiwitten (trans-acting transcriptiefactoren) zich binden
aan genen die de expressie van het gen ernaast beïnvloeden (cis-werkende
elementen).
Het promotor gebied geeft aanleiding tot verschillende niveaus van transcriptie van
verschillende genen. ENHANCERS kunnen het niveau van een of meerdere genen veranderen.
, Ze zijn afhankelijk van positie en oriëntatie en ze staan vaak duizenden basenparen op
afstand van de daadwerkelijke startplaats van de transcriptie.
