Samenvatting blok BGZ2022: De
continuïteit van het leven
Inhoud
Taken ....................................................................................................................................................... 2
Taak 1: Basis DNA en RNA ................................................................................................................... 2
Taak 2: DNA replicatie en repair ......................................................................................................... 6
Taak 3: Transcriptie en processing .................................................................................................... 12
Taak 4: Cellen .................................................................................................................................... 18
Taak 5: Genregulatie ......................................................................................................................... 23
Taak 6: Eiwitten ................................................................................................................................. 28
Taak 7: Celcyclus................................................................................................................................ 38
Colleges ................................................................................................................................................. 45
College DNA-1 ................................................................................................................................... 45
College DNA-2 ................................................................................................................................... 49
College RNA-1 .................................................................................................................................... 51
College Eiwit-1 ................................................................................................................................... 56
College RNA-2. Genregulatie ............................................................................................................. 59
College eiwit transport ...................................................................................................................... 62
College cell cycle................................................................................................................................ 63
College carcinogenese ....................................................................................................................... 65
Responsiecollege ............................................................................................................................... 71
Extra....................................................................................................................................................... 73
Practicum............................................................................................................................................... 73
1
, Taken
Taak 1: Basis DNA en RNA
DNA RNA
Desoxyribonucleïnezuur Ribonucleïnezuur
Chemische dragen van erfelijke informatie Kopie van genetische informatie die is opgeslagen in het
DNA
Nucleotiden - stikstof base (T, A, C, G) Nucleotiden - Base (U, A, C, G)
- suiker (desoxyribose) - Suiker (ribose)
- fosfaat groep - Fosfaat groep
Dubbele nucleotidenketen Enkele nucleotidenketen
De structuur van DNA is een dubbele helix. De
strengen lopen anti-parallel tegenover elkaar
en waterstofbruggen tussen de basen houden
de twee strengen samen.
De backbone van DNA bestaat uit suiker &
fosfaat en vanwege de fosfaat-ionen in de
backbone is DNA negatief geladen.
Basen: A (adenine) T (thymine)
C (Cytosine) G (guanine)
U (uracil)
Telomeren zijn de uiteindes van
chromosomen deze beschermen het DNA
Via foso-diesters altijd 5’aan 3’ koppeling
Tussen A en T zijn 2 waterstofbruggen, tussen C en G zijn 3 waterstofbruggen. (zie figuur hieronder)
2
,C ,T, en U zijn pyrimidines (one-ringe base) en G en A zijn purines (two-ring base).
Een pyrimidine en een purine samen vormt een base paar.
Major en minor groove:
Om iedere 10 basen komt een groove, dus van major tot major groove aan
dezelfde kant zitten 10 basenparen tussen.
Tussen een major en minor aan dezelfde kant zitten 5 basenparen.
Hogere structuur: DNA compact verpakken
In de celkern is DNA eerst opgerold als een dubbele helix en daarna
opgerold om speciale eiwitten (histonen). Histonen zijn basisch en DNA is
zuur dus ze hechten goed aan elkaar.
Wanneer een dubbele helix zich om een aantal histoneiwittten wikkelt
ontstaan nucleosomen. De nucleosomen samen vormen een soort ketting
met kralen (beads-on-a-string-model). In iedere nucleosoom is de dubbele
helix tweemaal om acht histonen gewikkeld.
Nucleosoom = een aantal histonen met eromheen gewikkeld DNA. Een nucleosoom bestaat uit een
complex van 8 histonen eiwitten (twee moleculen van Histonen H2A, H2B, H3 en H4) en een stuk
dubbel-strengs DNA.
Histon H1 maakt geen deel uit van het nucleosoom, het houdt het DNA op zijn plaats.
H3 en H4 vormen een dimeer uit 2 H3-H4 dimeren wordt een H3-H4 tetrameer gevormd
H2A en H2B vormen een dimeer
H3-H4 tetrameer + 2 x H2A-H2B dimeren = octomeer
3
,4
,RNA
Bevat uracil in plaats van Thymine als base.
RNA voert de instructies gecodeerd in het DNA uit.
3 belangrijkste typen RNA; alle 3 spelen ze een rol in de productie van eiwitten op basis van
informatie uit het DNA
Messnger RNA (mRNA)
Transfer RNA (tRNA)
Ribosomaal RNA (rRNA)
Waarom is DNA beter/stabieler als RNA als drager van erfelijk materiaal?
DNA gaat minder snel een chemische reactie aan met moleculen.
De 2'-hydroxylgroep zorgt ervoor dat RNA gevoelig is voor door base gekatalyseerde hydrolyse.
Hydrolyse van cytosine binnen een nucleïnezuur vormt Uracil. Dit zou een niet-detecteerbare fout
zijn in RNA, maar detecteerbaar in DNA omdat DNA thymine gebruikt i.p.v. uracil.
DNA heeft een dubbele check. e.g. als op een nucleotide positie van de ouder-streng een thymine
zit en bij de dochter streng een cytosine, weet de cel de mismatch op te lossen door de instructies in
de bovenliggende steng. De cel zal dus cytosine vervangen in de dochter streng met adenosine.
Prokaryoot vs eukaryoot
Prokaryoot Eukaryoot
Geen kern Celkern
DNA los in cytoplasma en circulair DNA (lineair) in celkern
Plasmides: deze kunnen worden uitgewisseld Mitochondrium heeft eigen DNA
tussen bacteriën
5
, Taak 2: DNA replicatie en repair
DNA replicatie
Replicatie prokaryoot:
In cytoplasma
1 aanknooppunt
Gaat stuk sneller (snelheid is hoger, DNA is korter)
Geen telomerase (DNA is circulair)
Replicatie Eukaryoot
Heeft meerdere aanknooppunten (origine places)
bij replicatie ontstaat een exacte kopie van de dubbele DNA helix (tijdens S-fase)
‘’stofjes’’/enzymen/etc, Functie
Helicase Maakt het open, ontwind het DNA. Dit porces kost energie
Het zorgt voor een replicatie vork.
Topoisomerase Zorgt ervoor dat het DNA niet strakker gaat omwikkelen. Helicase zorgt
voor spanning in strengen verderop, topoisomerase is ervoor om spanning
te verlichten.
Primase (RNA-primer) Aan allebei de kanten, na 100-200 basenparen weer een nieuwe primer
DNA polymerase Synthetiseert van 5’ naar 3’.
*lagging strand; kan niet meteen beginnen dus back chaining okazaki
fragmenten
*leading streng: kan gewoon doorgaan
Gaat door totdat hij ander uiteinde van een andere vork tegenkomt.
Controleert ook het DNA.
Ligerase Plakt stukjes aan elkaar (okazaki fragmenten)
6
,Semiconservatief je behoudt 1 streng en eentje plak je eraan. Elke ouderlijke streng dient als een
template voor een nieuwe streng. Hierdoor zal elke dochter DNA dubbele helix eindigen met een van
de oorspronkelijke (oude) streng plus een streng die compleet nieuw is.
Het proces van DNA replicatie begint met initiator eiwitten die binden aan DNA en de twee strengen
los wrikken van elkaar, hierbij breken ze de waterstofbruggen tussen de basen.
Replicatie stappen;
openen dubbele helix, door middel van helicase. single-strand binding proteins binden.
topoisomerase om spanning (supercoiling) te verlichten na helicase en te verhinderen dat
DNA spontaan breekt.
Primase (RNA primer) aan allebei de kanten. Dit voorziet een 3’ eind waar DNA polymerase
mee kan werken.
aanhechten DNA polymerase
Polymerisatie (5’ – 3’)
Controle door DNA polymerase
Losse stukjes (okazaki fragmenten) aan elkaar plakken, door middel van ligase
Terminatie
7
, Mutaties (wat kan misgaan)
Mutatie = een permanente verandering in het DNA
Er kunnen mutaties ontstaan op verschillende niveaus, namelijk op DNA (sequentie) niveau, op
chromosoom niveau en op Genoom niveau.
DNA sequentie Punt mutaties
Chromosomen segmentmutaties
Genoom ploïdemutaties
Puntmutaties; hierbij veranderd 1 base door
- Deletie (verwijderen)
- Insertie (extra ertussen/invoegen)
- Duplicatie ( 2 x i.p.v. 1)
- Transversie purine i.p.v. pyrimidine of andersom
- Transitie van purine naar de andere purine/van pyrimidine naar een andere pyrimidine
8
continuïteit van het leven
Inhoud
Taken ....................................................................................................................................................... 2
Taak 1: Basis DNA en RNA ................................................................................................................... 2
Taak 2: DNA replicatie en repair ......................................................................................................... 6
Taak 3: Transcriptie en processing .................................................................................................... 12
Taak 4: Cellen .................................................................................................................................... 18
Taak 5: Genregulatie ......................................................................................................................... 23
Taak 6: Eiwitten ................................................................................................................................. 28
Taak 7: Celcyclus................................................................................................................................ 38
Colleges ................................................................................................................................................. 45
College DNA-1 ................................................................................................................................... 45
College DNA-2 ................................................................................................................................... 49
College RNA-1 .................................................................................................................................... 51
College Eiwit-1 ................................................................................................................................... 56
College RNA-2. Genregulatie ............................................................................................................. 59
College eiwit transport ...................................................................................................................... 62
College cell cycle................................................................................................................................ 63
College carcinogenese ....................................................................................................................... 65
Responsiecollege ............................................................................................................................... 71
Extra....................................................................................................................................................... 73
Practicum............................................................................................................................................... 73
1
, Taken
Taak 1: Basis DNA en RNA
DNA RNA
Desoxyribonucleïnezuur Ribonucleïnezuur
Chemische dragen van erfelijke informatie Kopie van genetische informatie die is opgeslagen in het
DNA
Nucleotiden - stikstof base (T, A, C, G) Nucleotiden - Base (U, A, C, G)
- suiker (desoxyribose) - Suiker (ribose)
- fosfaat groep - Fosfaat groep
Dubbele nucleotidenketen Enkele nucleotidenketen
De structuur van DNA is een dubbele helix. De
strengen lopen anti-parallel tegenover elkaar
en waterstofbruggen tussen de basen houden
de twee strengen samen.
De backbone van DNA bestaat uit suiker &
fosfaat en vanwege de fosfaat-ionen in de
backbone is DNA negatief geladen.
Basen: A (adenine) T (thymine)
C (Cytosine) G (guanine)
U (uracil)
Telomeren zijn de uiteindes van
chromosomen deze beschermen het DNA
Via foso-diesters altijd 5’aan 3’ koppeling
Tussen A en T zijn 2 waterstofbruggen, tussen C en G zijn 3 waterstofbruggen. (zie figuur hieronder)
2
,C ,T, en U zijn pyrimidines (one-ringe base) en G en A zijn purines (two-ring base).
Een pyrimidine en een purine samen vormt een base paar.
Major en minor groove:
Om iedere 10 basen komt een groove, dus van major tot major groove aan
dezelfde kant zitten 10 basenparen tussen.
Tussen een major en minor aan dezelfde kant zitten 5 basenparen.
Hogere structuur: DNA compact verpakken
In de celkern is DNA eerst opgerold als een dubbele helix en daarna
opgerold om speciale eiwitten (histonen). Histonen zijn basisch en DNA is
zuur dus ze hechten goed aan elkaar.
Wanneer een dubbele helix zich om een aantal histoneiwittten wikkelt
ontstaan nucleosomen. De nucleosomen samen vormen een soort ketting
met kralen (beads-on-a-string-model). In iedere nucleosoom is de dubbele
helix tweemaal om acht histonen gewikkeld.
Nucleosoom = een aantal histonen met eromheen gewikkeld DNA. Een nucleosoom bestaat uit een
complex van 8 histonen eiwitten (twee moleculen van Histonen H2A, H2B, H3 en H4) en een stuk
dubbel-strengs DNA.
Histon H1 maakt geen deel uit van het nucleosoom, het houdt het DNA op zijn plaats.
H3 en H4 vormen een dimeer uit 2 H3-H4 dimeren wordt een H3-H4 tetrameer gevormd
H2A en H2B vormen een dimeer
H3-H4 tetrameer + 2 x H2A-H2B dimeren = octomeer
3
,4
,RNA
Bevat uracil in plaats van Thymine als base.
RNA voert de instructies gecodeerd in het DNA uit.
3 belangrijkste typen RNA; alle 3 spelen ze een rol in de productie van eiwitten op basis van
informatie uit het DNA
Messnger RNA (mRNA)
Transfer RNA (tRNA)
Ribosomaal RNA (rRNA)
Waarom is DNA beter/stabieler als RNA als drager van erfelijk materiaal?
DNA gaat minder snel een chemische reactie aan met moleculen.
De 2'-hydroxylgroep zorgt ervoor dat RNA gevoelig is voor door base gekatalyseerde hydrolyse.
Hydrolyse van cytosine binnen een nucleïnezuur vormt Uracil. Dit zou een niet-detecteerbare fout
zijn in RNA, maar detecteerbaar in DNA omdat DNA thymine gebruikt i.p.v. uracil.
DNA heeft een dubbele check. e.g. als op een nucleotide positie van de ouder-streng een thymine
zit en bij de dochter streng een cytosine, weet de cel de mismatch op te lossen door de instructies in
de bovenliggende steng. De cel zal dus cytosine vervangen in de dochter streng met adenosine.
Prokaryoot vs eukaryoot
Prokaryoot Eukaryoot
Geen kern Celkern
DNA los in cytoplasma en circulair DNA (lineair) in celkern
Plasmides: deze kunnen worden uitgewisseld Mitochondrium heeft eigen DNA
tussen bacteriën
5
, Taak 2: DNA replicatie en repair
DNA replicatie
Replicatie prokaryoot:
In cytoplasma
1 aanknooppunt
Gaat stuk sneller (snelheid is hoger, DNA is korter)
Geen telomerase (DNA is circulair)
Replicatie Eukaryoot
Heeft meerdere aanknooppunten (origine places)
bij replicatie ontstaat een exacte kopie van de dubbele DNA helix (tijdens S-fase)
‘’stofjes’’/enzymen/etc, Functie
Helicase Maakt het open, ontwind het DNA. Dit porces kost energie
Het zorgt voor een replicatie vork.
Topoisomerase Zorgt ervoor dat het DNA niet strakker gaat omwikkelen. Helicase zorgt
voor spanning in strengen verderop, topoisomerase is ervoor om spanning
te verlichten.
Primase (RNA-primer) Aan allebei de kanten, na 100-200 basenparen weer een nieuwe primer
DNA polymerase Synthetiseert van 5’ naar 3’.
*lagging strand; kan niet meteen beginnen dus back chaining okazaki
fragmenten
*leading streng: kan gewoon doorgaan
Gaat door totdat hij ander uiteinde van een andere vork tegenkomt.
Controleert ook het DNA.
Ligerase Plakt stukjes aan elkaar (okazaki fragmenten)
6
,Semiconservatief je behoudt 1 streng en eentje plak je eraan. Elke ouderlijke streng dient als een
template voor een nieuwe streng. Hierdoor zal elke dochter DNA dubbele helix eindigen met een van
de oorspronkelijke (oude) streng plus een streng die compleet nieuw is.
Het proces van DNA replicatie begint met initiator eiwitten die binden aan DNA en de twee strengen
los wrikken van elkaar, hierbij breken ze de waterstofbruggen tussen de basen.
Replicatie stappen;
openen dubbele helix, door middel van helicase. single-strand binding proteins binden.
topoisomerase om spanning (supercoiling) te verlichten na helicase en te verhinderen dat
DNA spontaan breekt.
Primase (RNA primer) aan allebei de kanten. Dit voorziet een 3’ eind waar DNA polymerase
mee kan werken.
aanhechten DNA polymerase
Polymerisatie (5’ – 3’)
Controle door DNA polymerase
Losse stukjes (okazaki fragmenten) aan elkaar plakken, door middel van ligase
Terminatie
7
, Mutaties (wat kan misgaan)
Mutatie = een permanente verandering in het DNA
Er kunnen mutaties ontstaan op verschillende niveaus, namelijk op DNA (sequentie) niveau, op
chromosoom niveau en op Genoom niveau.
DNA sequentie Punt mutaties
Chromosomen segmentmutaties
Genoom ploïdemutaties
Puntmutaties; hierbij veranderd 1 base door
- Deletie (verwijderen)
- Insertie (extra ertussen/invoegen)
- Duplicatie ( 2 x i.p.v. 1)
- Transversie purine i.p.v. pyrimidine of andersom
- Transitie van purine naar de andere purine/van pyrimidine naar een andere pyrimidine
8
