Systeembiologie - Hoorcolleges

KT1105 Systeembiologie - HC aantekeningen
Week 1.1
HC.1 Levensleer & evolutie
 mailen voor vragen, opmerkingen en afmeldingen
 Eindtoets test de kennis van het Basisboek Medische Celbiologie
 Histology A tekst and Atlas is aanbevolen
 10 dagen voor een VO krijg je de opdracht om een onderwerp uit te werken,
inclusief literatuur
o FaceTime-meetings zijn voor vragen over deze opdracht
 Practica zijn verplicht en verslag hiervan moet worden ingeleverd
o Stof is onderdeel van het tentamen
 Responsiebijeenkomsten: vragen voorbereiden = reflectiemateriaal op de stof

Charles Darwin
 Kleinzoon van Erasmus Darwin, hij dacht dat alle beesten uit één voorouder
kwamen, hier is de evolutietheorie begonnen, Charles Darwin borduurde hier
op voort.
 In 1842 was zijn theorie gereed, een paar jaar later schreef hij hier een boek
over.
 Darwin’s redenering:
o Binnen een soort verschillen de afzonderlijke individuen van elkaar en
levende wezens vermenigvuldigen zich.
o Over het algemeen blijft het aantal individuen binnen een soort min of
meer constant.
 De strijd om het bestaan vindt niet zozeer plaats tussen de soorten, maar
vooral:
o Tussen verschillende groepen binnen de soort
o Tussen individuen binnen de groepen
o Tussen verschillende genen binnen het organismen  transposable
elements = een dat zich zelf vermenigvuldigt heeft een duidelijk
voordel boven genen die dat niet doen  ???
 Voorbeeld: motten veranderden van wit naar zwart, wat een
voordeel gaf door camouflage
 Dankzij transposons kunnen wij lopen

Transposable elements
 Genen die zichzelf kunnen vermenigvuldigen hebben een voordeel t.o.v.
genen die dit niet kunnen
 Een voorbeeld van een transposable element is Ty1 (= retrotransposon), dit
werkt als volgt:
1. Van Ty1 wordt mRNA gemaakt
2. Reverse transcriptase maakt van het mRNA een mRNA/DNA hybride
3. Integrase knipt het genoom open en integreert het hybride Ty1 hierin
4. Het DNA repair maakt van de hybride Ty1 volwaardig DNA

, Transposons kunnen een belangrijke bijdrage leveren aan het ontstaan van
nieuwe eigenschappen, maar zijn ook een bron van junk DNA

Selfish genes
 Elk gen probeert zichzelf zoveel mogelijk in stand te houden, dus genen
hebben er baat bij als organismen hun familie laten leven.

Reverse selection
 Een ongunstige eigenschap wordt gekoppeld aan een gunstige eigenschap 
ongustige eigenschap kan tóch blijven bestaan
 Eigenschappen die geen voordeel bieden zullen uiteindelijk uit de populatie
verdwijnen

Het ontstaan van het leven
 5 miljard jaar geleden waren de omstandigheden zo gunstig dat er
aminozuren, nucleotiden en de andere basiselementen van het leven konden
ontstaan, wat ook aangetoond is met het experiment van Miller
 Er zijn twee tegengestelde eisen:
1. Cellen moeten een hoge graad van orde handhaven, wat vraagt om een
grote verscheidenheid aan biochemische reacties en dus om
katalytische macromoleculen.
2. Cellen moeten zich vermenigvuldigen, wat vraagt om een simpele
stabiele structuur die gemakkelijk gekopieerd kan worden.

RNA wereld
 RNA kan haar eigen replicatie sturen
 RNA kan katalytische functies uitoefenen
o Eiwitsynthese (rRNA = in de ribosomen)
o Splicing
o tRNA = adaptor tussen codon en aminozuur  tweede genetische code
= manipuleerbaar
 RNA gebruikt in de backbone geen desoxyribose, maar ribose als suiker
 TU
 RNA’s zijn kleiner dan DNA’s

Het centrale dogma
1. Het DNA
1. Bevat alle informatie, de eiwitten doen het werk
2. Een stabiele, gemakkelijk te kopiëren structuur
3. Een streng is opgebouwd uit nucleotiden, die bestaat uit de volgende
onderdelen: base, desoxyribosegroep en een fosfaatgroep
4. De basen vormen basenparen en zijn verantwoordelijk voor de erfelijke
informatie
5. De desoxyribose- en de fosfaatgroepen vormen twee “ruggengraten”van
het DNA
6. Elke streng bevat alle informatie en door basenparing kan elke streng als
mal dienen voor een complementaire streng
2. RNA polymerase schrijft RNA van het DNA af

,3. RNA codeert voor eiwitten
4. Prokaryote ribosomen zijn een belangrijk doelwit voor antibiotica (dan vallen
ze dus bacteriën aan)
5. Door van DNA RNA te maken en van RNA eiwitten, kan een enkel DNA
molecuul heel veel eiwitten maken
6. Translatie = elk codon (groepje van 3 nucleotiden) codeert voor één
aminozuur
1. 3 mogelijke reading frames, ligt eraan waar je het eerste codon laat
beginnen. Hierdoor kan één sequentie voor meerdere eiwitten coderen.

Evolutie
 De ontwikkeling van twee grote koninkrijken: prokaryoot VS eukaryoot
 Mitochondria zijn energie-producerende celorganellen en hebben hun eigen
DNA
o Zijn zelf een organisme, dus het is een vorm van symbiose

, HC.2 Biomoleculen
Elementen
 H, C, N en O zijn de meest voorkomende (lichte) elementen
 Alle niet-transuranen (kunstmatig) worden gedetoxificeerd in het lichaam en
werken met transuranen vergt goede voorzorgsmaatregelen, want de
evolutionaire druk ontbreekt bij deze elementen, waardoor ze extreem
gevaarlijk zijn
 Sporenelementen (mineralen) zijn essentieel, maar vaak ook giftig

Water
 70% van de cel is H2O, belangrijkste molecuul van het menselijk lichaam,
omdat het polair is en waterstofbruggen kan vormen

Suikers
 Formule van monosachariden: (CH2O)n, waarbij n tussen 2 en 7 ligt
 Fructose wordt alleen opgenomen door de lever, glucose door de lever én
spieren, dus dat wordt makkelijker verbrand  veel fructose zorgt voor veel
ATP en vet in de lever, glucose heeft dit nadeel minder (40 g vet in
tegenstelling tot 1 g vet)
 Fructanen = polymeer van fructose met 1 sucrose, kunnen alleen bacteriën
afbouwen
 Glycogeen kan snel afgebroken worden door het lichaam en is erg hydrofiel,
waardoor het veel water vasthoudt
 Cellulose kunnen we niet afbreken

Vetzuren
 Hydrofoob  geschikt voor membranen (fosfolipiden: één verzadigd en één
onverzadigd vetzuur met een hydrofiele kop)
 Verschillende hydrofiele koppen zorgen voor verschillende soorten fosfolipiden
en vormen op verschillende plaatsen in de cel een membraan op basis van
hun kenmerken
 Triacylglycerol vind je in de vorm van vetdruppeltjes in de cel óf in een
adipocyt (vetcel)
 Bij hoge inspanning verbrandt het lichaam vooral suikers en weinig vetten,
terwijl bij minder inspannende activiteiten wél vet verbrand wordt

Nucleotiden
 Complexe nucleotiden bevatten soms zowel enzymatische als zelfreplicerende
eigenschappen
 DNA, RNA
 ATP (ook GTP, CTP, TTP, UTP) = energierijk
 Co-factoren, bv. Actetyl-CoA = een co-enzym (een niet-eiwit onderdeel) dat
belangrijk is in de biochemie, met name in het energiemetabolisme
 Second messengers
 Twee groepen: purines en pyrimides
 Gemodificeerde nucleotiden kunnen gebruikt worden als medicijn