Tentamenvoorbereiding Humane Levenscyclus - Deel l
Leerstof:
DNA-replicatie
● Essential Cell Biology: Chapter 6
Differentiële genexpressie en celsignalering
● Essential Cell Biology:
○ Chapter 2, alleen “amino acids” en “nucleotides” (p 74 - 77)
○ Chapter 5, m.u.v. p. 193 - 195
○ Chapter 7, m.u.v. p. 246 - 247, p. 259 - 262
○ Chapter 8, m.u.v. p. 280 - 281, p. 287 - 292
● Levenscyclus van de Mens: Hoofdstuk 1
● Alle PowerPoint presentaties van de hoorcolleges
● De tekst, aantekeningen en opdrachten van de werkgroepen differentiële
genexpressie
Mendeliaanse genetica
● Essential Cell Biology: Chapter 19
● Alle PowerPoint presentaties van de hoorcolleges
● Alle stof die in het college behandeld is, inclusief:
○ Mitose, meiose en het doorgeven van DNA aan het nageslacht, ook
met recombinatie
○ De principes en verhoudingen van overerving van Mendeliaanse
eigenschappen
○ Analyseren van stambomen van families met erfelijke aandoeningen
○ Genetische terminologie en concepten
● Werkgroep tekst en opdrachten
, Samenvatting leerstof ECB
Chapter 6: DNA replication and repair
DNA-replicatie:
Op het moment dat een (dubbele) DNA-streng uiteen wordt gehaald, kunnen beide strengen
functioneren als een ‘template’. Omdat de ouderlijke strengen worden gebruikt om te
repliceren, heet het proces semi-conservatief.
De twee ouderlijke worden stevig bij elkaar gehouden door waterstofbruggen tussen de
basenparen. Om te kunnen repliceren moeten deze strengen (double helix) eerst uit elkaar
gehaald worden, zodat de basenparen bloot liggen. De strengen worden uit elkaar gehaald
door zogenaamde ‘initiator proteins’, die kunnen binden aan speciale DNA-sequenties
genaamd: replication origins. Hierdoor breken de waterstofbruggen, waardoor de enkele
strengen nu gebruikt kunnen worden als templates.
In elk uiteinde van een replication origin is er sprake van twee ‘replication forks’. Bij elke fork
beweegt een replication machine langs het DNA, om zo een template te gebruiken voor de
vorming van een dochter streng. De forks bewegen van elkaar weg en zo kan de ouderlijke
streng volledig gekopieerd worden. Het enzym DNA-polymerase katalyseert het aanbouwen
van nieuwe nucleotides aan de dochter streng.
Doordat de replication forks in twee richtingen bewegen, wordt één streng in de richting van
3’ naar 5’ gemaakt. Dit gaat niet aan een stuk door waardoor er steeds opnieuw geïnitieerd
moet worden. Dit wordt opgelost door een proces genaamd ‘back-stitching’. Hierdoor
ontstaan kleine stukjes DNA, Okazaki fragments. De streng die niet in een keer gemaakt kan
worden (met Okazaki fragments) heet de lagging strand en de streng die wél in een keer
gemaakt kan worden heet de leading strand.
Je hebt een ingebouwd principe dat ervoor zorgt dat de juistheid van het DNA optimaal is:
‘proof-reading’. Proof-reading gebeurd op hetzelfde moment als de DNA-synthese. Voordat
er een nieuwe nucleotide wordt ingebouwd, wordt er gecheckt of er een juist basenpaar
gevormd gaat worden. Als er een onjuist basenpaar gevormd gaat worden, knipt
DNA-polymerase het verkeerde nucleotide eraf en wordt nu het juiste basenpaar wel
gevormd.
Om DNA-replicatie te starten is er een ander enzym nodig dan DNA-polymerase, want dit
enzym kan niet zelf een ‘beginnetje’ maken. Hiervoor is het enzym primase nodig, dit is een
heel klein stukje RNA dat een begin kan maken voor DNA-polymerase. Dit fragment
functioneert dus als een primer. Primase maakt RNA en gebruikt daarvoor DNA als
template.
Voor de leading strand is een primer maar één keer nodig, dit is bij de replication origin.
Vanaf dat punt is er alleen nog maar DNA-polymerase nodig om de replicatie te voltooien.
Op de lagging strand daarentegen moet er meerdere keren een primer worden aangebracht
om de polymerisatie gaande te houden. Uiteindelijk worden de RNA-primers uit het DNA
gehaald door exonuclease, want je wilt geen RNA in je dubbelstrengs DNA.
, De primer wordt vervangen door DNA. Dit gebeurd door DNA repair polymerase, hij gebruikt
het einde van een Okazaki-fragment als primer voor het nieuwe vervangende DNA.
Het enzym DNA-ligase bindt dan de fosfaatgroep van het DNA aan de hydroxylgroep van
het Okazaki-fragment. Twee andere enzymen die betrokken zijn bij het repliceren zijn
DNA-helicase en single-strand DNA-binding proteins. DNA-helicase bevindt zich voor de
replicatie machine en zorgt ervoor dat de dubbele helix zich spreidt. Om zich te verplaatsen
gebruikt het enzym de energie afkomstig uit ATP-hydrolyse. De single-strand DNA-binding
proteins gaan gelijk daarna zitten op de nucleotiden, zodat ze niet opnieuw
waterstofbruggen kunnen vormen met de andere streng.
Omdat DNA repliceert van 5’ naar 3’ ontstaat er een probleem wanneer de replicatie fork het
einde van een chromosoom nadert. De leading strand kan tot het einde worden
gerepliceerd, maar bij de lagging strand gaat dit niet. Wanneer het laatste stukje RNA-primer
is verwijderd, is er geen enzym dat het kan vervangen voor DNA. Op deze manier zou de
lagging strand bij elke ronde van replicatie korter worden, waardoor belangrijke genetische
informatie verloren gaat.
Om dit probleem tegen te gaan is er een mechanisme dat ervoor zorgt dat er geen
verkorting plaatsvindt. Er wordt een serie aan nucleotides aan elk einde van een
chromosoom geplakt, deze serie noem je een telomeer. Deze series trekken het enzym
telomerase aan, dit draagt zijn eigen RNA-template met zich mee. Hierdoor kan op de
lagging strand een complementaire DNA sequentie aanmaken met behulp van
DNA-polymerase. Dit zorgt ervoor dat al het benodigde DNA is gerepliceerd. Telomeren
hebben een markering waar het ‘echte’ chromosoom eindigd.
DNA-repair:
De meeste schade in DNA is tijdelijk, omdat het gelijk gecorrigeerd wordt door een proces
genaamd DNA-repair. Mensen met de genetische afwijking ‘Xeroderma Pigmentosum’
kunnen de beschadigingen door UV-licht niet repareren. UV-licht stimuleert de binding
tussen twee thymine basen, die een thymine dimeer zullen vormen. Doordat mensen met de
afwijking Xeroderma Pigmentosum deze fout niet kunnen herstellen, hebben zij een
verhoogd risico op huidkanker.
Door de vele chemische processen in cellen is het mogelijk dat er chemische veranderingen
ontstaan in het menselijk DNA. Als fouten in het DNA niet worden hersteld, kan dit leiden tot
substitutie (vervanging) of deletie (verwijdering). Beide kunnen gezien worden als een
mutatie.
De twee meest voorkomende chemische veranderingen zijn depurinatie en deaminatie.
Depurinatie verwijderd een purine-base (A of G), dit kan leiden tot het verlies van een
nucleotide-paar. Bij het repliceren van de template zal de replication machine dit missende
paar overslaan, waardoor de dochter streng ook een nucleotide mist. In een ander geval zal
de replication machine een verkeerde nucleotide plaatsen. Beide gevallen kunnen resulteren
in een mutatie.
Leerstof:
DNA-replicatie
● Essential Cell Biology: Chapter 6
Differentiële genexpressie en celsignalering
● Essential Cell Biology:
○ Chapter 2, alleen “amino acids” en “nucleotides” (p 74 - 77)
○ Chapter 5, m.u.v. p. 193 - 195
○ Chapter 7, m.u.v. p. 246 - 247, p. 259 - 262
○ Chapter 8, m.u.v. p. 280 - 281, p. 287 - 292
● Levenscyclus van de Mens: Hoofdstuk 1
● Alle PowerPoint presentaties van de hoorcolleges
● De tekst, aantekeningen en opdrachten van de werkgroepen differentiële
genexpressie
Mendeliaanse genetica
● Essential Cell Biology: Chapter 19
● Alle PowerPoint presentaties van de hoorcolleges
● Alle stof die in het college behandeld is, inclusief:
○ Mitose, meiose en het doorgeven van DNA aan het nageslacht, ook
met recombinatie
○ De principes en verhoudingen van overerving van Mendeliaanse
eigenschappen
○ Analyseren van stambomen van families met erfelijke aandoeningen
○ Genetische terminologie en concepten
● Werkgroep tekst en opdrachten
, Samenvatting leerstof ECB
Chapter 6: DNA replication and repair
DNA-replicatie:
Op het moment dat een (dubbele) DNA-streng uiteen wordt gehaald, kunnen beide strengen
functioneren als een ‘template’. Omdat de ouderlijke strengen worden gebruikt om te
repliceren, heet het proces semi-conservatief.
De twee ouderlijke worden stevig bij elkaar gehouden door waterstofbruggen tussen de
basenparen. Om te kunnen repliceren moeten deze strengen (double helix) eerst uit elkaar
gehaald worden, zodat de basenparen bloot liggen. De strengen worden uit elkaar gehaald
door zogenaamde ‘initiator proteins’, die kunnen binden aan speciale DNA-sequenties
genaamd: replication origins. Hierdoor breken de waterstofbruggen, waardoor de enkele
strengen nu gebruikt kunnen worden als templates.
In elk uiteinde van een replication origin is er sprake van twee ‘replication forks’. Bij elke fork
beweegt een replication machine langs het DNA, om zo een template te gebruiken voor de
vorming van een dochter streng. De forks bewegen van elkaar weg en zo kan de ouderlijke
streng volledig gekopieerd worden. Het enzym DNA-polymerase katalyseert het aanbouwen
van nieuwe nucleotides aan de dochter streng.
Doordat de replication forks in twee richtingen bewegen, wordt één streng in de richting van
3’ naar 5’ gemaakt. Dit gaat niet aan een stuk door waardoor er steeds opnieuw geïnitieerd
moet worden. Dit wordt opgelost door een proces genaamd ‘back-stitching’. Hierdoor
ontstaan kleine stukjes DNA, Okazaki fragments. De streng die niet in een keer gemaakt kan
worden (met Okazaki fragments) heet de lagging strand en de streng die wél in een keer
gemaakt kan worden heet de leading strand.
Je hebt een ingebouwd principe dat ervoor zorgt dat de juistheid van het DNA optimaal is:
‘proof-reading’. Proof-reading gebeurd op hetzelfde moment als de DNA-synthese. Voordat
er een nieuwe nucleotide wordt ingebouwd, wordt er gecheckt of er een juist basenpaar
gevormd gaat worden. Als er een onjuist basenpaar gevormd gaat worden, knipt
DNA-polymerase het verkeerde nucleotide eraf en wordt nu het juiste basenpaar wel
gevormd.
Om DNA-replicatie te starten is er een ander enzym nodig dan DNA-polymerase, want dit
enzym kan niet zelf een ‘beginnetje’ maken. Hiervoor is het enzym primase nodig, dit is een
heel klein stukje RNA dat een begin kan maken voor DNA-polymerase. Dit fragment
functioneert dus als een primer. Primase maakt RNA en gebruikt daarvoor DNA als
template.
Voor de leading strand is een primer maar één keer nodig, dit is bij de replication origin.
Vanaf dat punt is er alleen nog maar DNA-polymerase nodig om de replicatie te voltooien.
Op de lagging strand daarentegen moet er meerdere keren een primer worden aangebracht
om de polymerisatie gaande te houden. Uiteindelijk worden de RNA-primers uit het DNA
gehaald door exonuclease, want je wilt geen RNA in je dubbelstrengs DNA.
, De primer wordt vervangen door DNA. Dit gebeurd door DNA repair polymerase, hij gebruikt
het einde van een Okazaki-fragment als primer voor het nieuwe vervangende DNA.
Het enzym DNA-ligase bindt dan de fosfaatgroep van het DNA aan de hydroxylgroep van
het Okazaki-fragment. Twee andere enzymen die betrokken zijn bij het repliceren zijn
DNA-helicase en single-strand DNA-binding proteins. DNA-helicase bevindt zich voor de
replicatie machine en zorgt ervoor dat de dubbele helix zich spreidt. Om zich te verplaatsen
gebruikt het enzym de energie afkomstig uit ATP-hydrolyse. De single-strand DNA-binding
proteins gaan gelijk daarna zitten op de nucleotiden, zodat ze niet opnieuw
waterstofbruggen kunnen vormen met de andere streng.
Omdat DNA repliceert van 5’ naar 3’ ontstaat er een probleem wanneer de replicatie fork het
einde van een chromosoom nadert. De leading strand kan tot het einde worden
gerepliceerd, maar bij de lagging strand gaat dit niet. Wanneer het laatste stukje RNA-primer
is verwijderd, is er geen enzym dat het kan vervangen voor DNA. Op deze manier zou de
lagging strand bij elke ronde van replicatie korter worden, waardoor belangrijke genetische
informatie verloren gaat.
Om dit probleem tegen te gaan is er een mechanisme dat ervoor zorgt dat er geen
verkorting plaatsvindt. Er wordt een serie aan nucleotides aan elk einde van een
chromosoom geplakt, deze serie noem je een telomeer. Deze series trekken het enzym
telomerase aan, dit draagt zijn eigen RNA-template met zich mee. Hierdoor kan op de
lagging strand een complementaire DNA sequentie aanmaken met behulp van
DNA-polymerase. Dit zorgt ervoor dat al het benodigde DNA is gerepliceerd. Telomeren
hebben een markering waar het ‘echte’ chromosoom eindigd.
DNA-repair:
De meeste schade in DNA is tijdelijk, omdat het gelijk gecorrigeerd wordt door een proces
genaamd DNA-repair. Mensen met de genetische afwijking ‘Xeroderma Pigmentosum’
kunnen de beschadigingen door UV-licht niet repareren. UV-licht stimuleert de binding
tussen twee thymine basen, die een thymine dimeer zullen vormen. Doordat mensen met de
afwijking Xeroderma Pigmentosum deze fout niet kunnen herstellen, hebben zij een
verhoogd risico op huidkanker.
Door de vele chemische processen in cellen is het mogelijk dat er chemische veranderingen
ontstaan in het menselijk DNA. Als fouten in het DNA niet worden hersteld, kan dit leiden tot
substitutie (vervanging) of deletie (verwijdering). Beide kunnen gezien worden als een
mutatie.
De twee meest voorkomende chemische veranderingen zijn depurinatie en deaminatie.
Depurinatie verwijderd een purine-base (A of G), dit kan leiden tot het verlies van een
nucleotide-paar. Bij het repliceren van de template zal de replication machine dit missende
paar overslaan, waardoor de dochter streng ook een nucleotide mist. In een ander geval zal
de replication machine een verkeerde nucleotide plaatsen. Beide gevallen kunnen resulteren
in een mutatie.
