1
ZELFSTUDIE 1
MOLECULAIRE MECHANISME VAN DNA REPLICATIE
DNA REPLICATIE BEGINT AAN DE ORIGINS OF REPLICATION WAAR DNA
REPLICATIE VORKEN GEVORMD WORDEN
Een origin of replication = een plaats op een chromosoom die zal fungeren als start punt van de
replicatie. Hier zullen de twee DNA strengen ontwinden en zal de DNA replicatie kunnen starten vanuit
de twee replicatie vorken. Dit noemen we bidirectionele replicatie.
Het aantal origins of replication varieert tussen verschillende organismen. Zo zullen bacteriën slechts
1 origin hebben. Aangezien ze een circulair genoom hebben zal de replicatie stoppen wanneer de
nieuwe strengen elkaar tegenkomen.
Bij eukaryoten hebben we geen circulair maar lineair genoom en zullen meerdere origins of replication
nodig zijn (omdat het anders te lang zou duren), deze zullen dan met elkaar contact maken om de
replicatie te voltooien.
DNA REPLICATIE VRAAGT ACTIE VAN VERSCHILLENDE PROTEÏNE
DNA helicase DNA topoisomerase Single strand binding proteins
Scheiden van strengen aan de DNA helicase zorgt voor Zorgen dat de enkele strengen
hand van ATP coiling, dit zal het tegengaan DNA niet opnieuw een dubbele
5’ 3’ helix gaan vormen
DNA polymerase DNA primase DNA ligase
Covalent binden van Zal een complementaire primer Katalyseert de vorming van een
nucleotiden om DNA strengen maken (RNA) waaraan DNA covalente binding tussen twee
te vormen enkel wanneer er polymerase kan starten met okazaki fragmenten.
een primer aanwezig is synthese van nieuw DNA
5’ 3’
LEADING EN LAGGING DNA STRENG WORDEN ANDERS GEMAAKT
Leading streng = hier zal DNA gesynthetiseerd worden in dezelfde richting als hoe de replicatievork
beweegt. Hier zal de replicatie aan een stuk door kunnen gaan.
Lagging streng = hier zal DNA gesynthetiseerd worden in kleine fragmenten (okazaki fragmenten) die
verbonden worden met elkaar om uiteindelijk en continue streng te krijgen. Hier zal de synthese in de
tegengestelde richting verlopen als hoe de replicatie vork beweegt.
Om de okazaki fragmenten met elkaar te verbinden zijn er 3 verschillende stappen nodig:
1) Verwijderen van RNA primers – DNA polymerase I
2) Synthese van DNA waar de primers zijn verwijdert – DNA polymerase I
3) Covalent binden van fragmenten – DNA ligase
DNA REPLICARIE IS ACCURAAT
Hoe komt het dat het zo accuraat is?
a) Waterstof bruggen tussen A en T is stabieler dan tussen foute baseparen
b) DNA polymerase zal moeilijk een verbinding maken bij een fout basepaar
c) DNA polymerase kan een fout basepaar herkennen en verwijderen van de dochter streng =
proofreading
, 2
Proofreading activiteit van DNA polymerase houdt in dat het naar de andere kant gaat bewegen, de
base zal verwijderen, terug zal draaien van kant en de juiste base erin zal plaatsen.
DNA POLYMERASES ZIJN EEN FAMILIE VAN ENZYMEN MET GESPECIALISEERDE
FUNCTIES
Het genoom van levende species bevat meerdere genen voor DNA polymerases. Tijdens de evolutie
hebben mutaties gezorgd voor een familie van DNA polymerases met meer gespecialiseerde functies.
E. COLI
Hier komen 5 verschillende DNA polymerases voor:
- I: verwijderen van primers en opvullen van deze gaten, één subunit
- II: DNA herstel, DNA replicatie van beschadigd DNA
- III: DNA replicatie met meerdere subunits
- IV: DNA herstel, DNA replicatie van beschadigd DNA
- V: DNA herstel, DNA replicatie van beschadigd DNA
Wanneer type I en III in contact komen met DNA schade zullen ze niet in staat zijn om DNA te
repliceren. Dit zullen type II, IV en V wel doen.
Over het algemeen zijn type I en III wel sneller maar kunnen dus niet DNA replicatie uitvoeren bij
schade wat de tragere types wel kunnen.
MENS
Hier komen een 12-tal DNA polymerases voor:
- α: bevat primase subeenheid en kan dus RNA primers maken
- Ɛ: zullen DNA repliceren (snel)
- δ: zullen DNA repliceren (snel)
- γ: zal in de mitochondriën DNA repliceren
- Veel andere DNA polymerases functioneren als lesie replicating enzymes die over beschadigd
DNA replicatie kunnen uitvoeren
- Nog andere polymerases spelen een rol in DNA herstel
ZELFSTUDIE 2
TRANSCRIPTIE
MOLECULAIR LEVEL, GEN KAN DOOR TRANSCRIPTIE PRODUCT LEVEREN
Een gen is een georganiseerde unit van DNA sequenties dat kan zorgen dat een stuk DNA kan
worden getranscribeerd in RNA en later zal resulteren in een functioneel product.
- Structureel gen wordt afgeschreven tot mRNA en zal aanleiding geven tot een peptide
- Niet structureel gen wordt afgeschreven als RNA en blijft in deze vorm (er zal geen translatie
plaatsvinden) vb. tRNA en rRNA
Transcriptie begint bij de promotor en stopt bij de terminator. Andere DNA sequenties zijn betrokken
bij de regulatie van de transcriptie. Zo zullen regulatorische sequenties fungeren als plaatsen voor
genetisch regulatorische proteïne. Deze kunnen bij binding op de sequentie de snelheid van
transcriptie beïnvloeden.
, 3
TIJDENS TRANSCRIPTIE, RNA POLYMERASE GEBRUIKT EEN DNA TEMPLATE OM
RNA TE MAKEN (OP BASIS VAN E. COLI)
1) Initiatie = sigma factor zal binden aan RNA polymerase, en zal de promotor sequentie
herkennen en binden zodat RNA polymerase kan werken, nabij de promotor zullen de
strengen scheiden van elkaar en krijg je een open complex
2) Elongatie = RNA polymerase zal werken in de 5’ 3’ richting voor dit kan werken zal eerst de
sigma factor verdwijnen. Tijdens het transcriberen zal het open complex steeds behouden
blijven en zal achter de RNA polymerase sluiten tot dubbele helix
3) Terminatie = wanneer RNA polymerase de terminator vindt zal deze loskomen van de
template streng en zal de transcriptie stoppen
De streng die gebruikt wordt voor de RNA polymerase is de template streng. De andere streng is de
coderende streng. Dit is de streng die dezelfde sequenties van bases zal bevatten als het mRNA
(behalve dat T U is gegaan).
TRANSCRIPTIE IS GELIJKAARDIG IN PROKARYOTEN EN EUKARYOTEN, BEHALVE
DAT EUKARYOTEN MEER PROTEÏNES GEBRUIKEN
E. COLI
- RNA polymerases: 1 type zal voor alle genen transcriberen.
- Initiatie stap: één proteïne – sigma factor is nodig om transcriptie in gang te zetten
EUKARYOTEN
- RNA polymerases: er zijn 3 verschillende types voor de verschillende types van genen, zo zal
type II structurele genen transcriberen terwijl I en III niet structurele genen transcriberen.
- Initiatie stap: RNA polymerase type II heeft 5 transcriptie factoren nodig om transcriptie te
initiëren.
ZELFSTUDIE 3
RNA PROCESSING IN EUKARYOTEN
SPLICING: VERWIJDERN INTRONEN, LINKEN VAN EXONEN
Bij meer complexe eukaryoten zullen er gemiddelde meerdere intronen in het pre-mRNA aanwezig
zijn. De grootte van deze intronen kan verschillen.
Intronen worden verwijdert door een groot complex – spliceosome die bestaat uit verschillende
subeenheiden of snRNPs = small nucleair RNA en proteïne. Hierbij zal het RNA afkomstig zijn van
een niet structureel gen.
HOE WORDEN INTRONEN HERKENT EN VERWIJDERT
Intron RNA heeft verschillende sequenties in het intron en op de grens van intron – exon. Zoals de 5’
splice site, branch site en een 3’ splice site.
a) 2 snRNP subeenheden binden aan de 5’ splice site en branch site
b) Andere subeenheden binden en maken een lus
c) De 5’ splice site wordt geknipt
d) Het 5’ einde van de intron wordt covalent gebonden aan de branch site
e) De 3’ splice site wordt geknipt
, 4
f) Exon 1 en 2 worden covalent gebonden aan elkaar
g) Het intron zal gedegradeerd worden
De functie van het spliceosoom kan gereguleerd worden zodat één gen kan coderen voor 2 of meer
polupeptides met verschillende aminozuur sequentie. Dit is alternatieve splicing.
WAAR KOMEN INTRONEN VOOR?
Voornamelijk in mRNA, maar het kan ook voorkomen in rRNA en tRNA van sommige organismen.
Hierbij zal er geen splicing via een spliceosoom gebeuren maar wel via self-splicing waarbij RNA uit
zichzelf intronen kan verwijderen. Dit soort RNA noemen we ribozyme.
(sommige bacteriën hebben intronen maar dit is uitzonderlijk)
TOEVOEGEN VAN 5’ CAP EN 3’ POLY A STAART BIJ EUKARYOTE MRNA’S
5’ CAP
Matuur mRNA van eukaryote heeft een gemodificeerde guaonsine covalent gebonden aan de 5’ kant.
Dit is capping en zal plaatsvinden tijdens de RNA polymerase wanneer pre-mRNA gemaakt wordt.
Met als functie: cap-binding proteins gaan het herkennen in de nucleus en zorgen zo voor een betere
exit van mRNA uit de kern, andere cap-binding proteins herkennen het in het cytosol en zullen zorgen
dat het mRNA kan binden aan ribosomen en kan transleren.
3’ POLY A STAART
De meeste mature mRNA’s van eukaryoten bevatten adenine nucleotides (poly A staart). Dit draagt bij
aan de export uit de nucleus en zorgt er ook voor dat het mRNA stabieler is.
Deze structuur is toegevoegd op een enzymatische manier nadat het pre-mRNA volledig is
getranscribeerd.
(bacteriën met poly A staart hebben het omgekeerde effect namelijk sneller degraderen van mRNA)
ZELFSTUDIE 4
TRANSLATIE EN DE GENETISCHE CODE
TIJDENS DE TRANSLATIE WORDT DE GENETISCHE CODE GEBRUIKT OM EEN
POLYPEPTIDE TE MAKEN MET SPECIFIEKE AMINOZUURSEQUENTIE
GENETISCHE CODE
De genetische code moet je lezen in een groep van 3 nucleotide base of codons. De volledige
genetische code bestaat uit 64 verschillende codons. Elk codon (3 nucleotide basen) coderen vaak
voor 1 specifiek aminozuur.
De genetische code is bijna volledig universeel (er zijn slechts een paar uitzonderingen). En werkt dus
volgens een 3 delig systeem. Dit komt omdat er 20 aminozuren zijn en 4 basen.
- 2 delig systeem: 4² = 16 (te weinig)
- 3 delig systeem: 4³ = 64 (hier zullen meerdere codons voor 1 aminozuur coderen)
ZELFSTUDIE 1
MOLECULAIRE MECHANISME VAN DNA REPLICATIE
DNA REPLICATIE BEGINT AAN DE ORIGINS OF REPLICATION WAAR DNA
REPLICATIE VORKEN GEVORMD WORDEN
Een origin of replication = een plaats op een chromosoom die zal fungeren als start punt van de
replicatie. Hier zullen de twee DNA strengen ontwinden en zal de DNA replicatie kunnen starten vanuit
de twee replicatie vorken. Dit noemen we bidirectionele replicatie.
Het aantal origins of replication varieert tussen verschillende organismen. Zo zullen bacteriën slechts
1 origin hebben. Aangezien ze een circulair genoom hebben zal de replicatie stoppen wanneer de
nieuwe strengen elkaar tegenkomen.
Bij eukaryoten hebben we geen circulair maar lineair genoom en zullen meerdere origins of replication
nodig zijn (omdat het anders te lang zou duren), deze zullen dan met elkaar contact maken om de
replicatie te voltooien.
DNA REPLICATIE VRAAGT ACTIE VAN VERSCHILLENDE PROTEÏNE
DNA helicase DNA topoisomerase Single strand binding proteins
Scheiden van strengen aan de DNA helicase zorgt voor Zorgen dat de enkele strengen
hand van ATP coiling, dit zal het tegengaan DNA niet opnieuw een dubbele
5’ 3’ helix gaan vormen
DNA polymerase DNA primase DNA ligase
Covalent binden van Zal een complementaire primer Katalyseert de vorming van een
nucleotiden om DNA strengen maken (RNA) waaraan DNA covalente binding tussen twee
te vormen enkel wanneer er polymerase kan starten met okazaki fragmenten.
een primer aanwezig is synthese van nieuw DNA
5’ 3’
LEADING EN LAGGING DNA STRENG WORDEN ANDERS GEMAAKT
Leading streng = hier zal DNA gesynthetiseerd worden in dezelfde richting als hoe de replicatievork
beweegt. Hier zal de replicatie aan een stuk door kunnen gaan.
Lagging streng = hier zal DNA gesynthetiseerd worden in kleine fragmenten (okazaki fragmenten) die
verbonden worden met elkaar om uiteindelijk en continue streng te krijgen. Hier zal de synthese in de
tegengestelde richting verlopen als hoe de replicatie vork beweegt.
Om de okazaki fragmenten met elkaar te verbinden zijn er 3 verschillende stappen nodig:
1) Verwijderen van RNA primers – DNA polymerase I
2) Synthese van DNA waar de primers zijn verwijdert – DNA polymerase I
3) Covalent binden van fragmenten – DNA ligase
DNA REPLICARIE IS ACCURAAT
Hoe komt het dat het zo accuraat is?
a) Waterstof bruggen tussen A en T is stabieler dan tussen foute baseparen
b) DNA polymerase zal moeilijk een verbinding maken bij een fout basepaar
c) DNA polymerase kan een fout basepaar herkennen en verwijderen van de dochter streng =
proofreading
, 2
Proofreading activiteit van DNA polymerase houdt in dat het naar de andere kant gaat bewegen, de
base zal verwijderen, terug zal draaien van kant en de juiste base erin zal plaatsen.
DNA POLYMERASES ZIJN EEN FAMILIE VAN ENZYMEN MET GESPECIALISEERDE
FUNCTIES
Het genoom van levende species bevat meerdere genen voor DNA polymerases. Tijdens de evolutie
hebben mutaties gezorgd voor een familie van DNA polymerases met meer gespecialiseerde functies.
E. COLI
Hier komen 5 verschillende DNA polymerases voor:
- I: verwijderen van primers en opvullen van deze gaten, één subunit
- II: DNA herstel, DNA replicatie van beschadigd DNA
- III: DNA replicatie met meerdere subunits
- IV: DNA herstel, DNA replicatie van beschadigd DNA
- V: DNA herstel, DNA replicatie van beschadigd DNA
Wanneer type I en III in contact komen met DNA schade zullen ze niet in staat zijn om DNA te
repliceren. Dit zullen type II, IV en V wel doen.
Over het algemeen zijn type I en III wel sneller maar kunnen dus niet DNA replicatie uitvoeren bij
schade wat de tragere types wel kunnen.
MENS
Hier komen een 12-tal DNA polymerases voor:
- α: bevat primase subeenheid en kan dus RNA primers maken
- Ɛ: zullen DNA repliceren (snel)
- δ: zullen DNA repliceren (snel)
- γ: zal in de mitochondriën DNA repliceren
- Veel andere DNA polymerases functioneren als lesie replicating enzymes die over beschadigd
DNA replicatie kunnen uitvoeren
- Nog andere polymerases spelen een rol in DNA herstel
ZELFSTUDIE 2
TRANSCRIPTIE
MOLECULAIR LEVEL, GEN KAN DOOR TRANSCRIPTIE PRODUCT LEVEREN
Een gen is een georganiseerde unit van DNA sequenties dat kan zorgen dat een stuk DNA kan
worden getranscribeerd in RNA en later zal resulteren in een functioneel product.
- Structureel gen wordt afgeschreven tot mRNA en zal aanleiding geven tot een peptide
- Niet structureel gen wordt afgeschreven als RNA en blijft in deze vorm (er zal geen translatie
plaatsvinden) vb. tRNA en rRNA
Transcriptie begint bij de promotor en stopt bij de terminator. Andere DNA sequenties zijn betrokken
bij de regulatie van de transcriptie. Zo zullen regulatorische sequenties fungeren als plaatsen voor
genetisch regulatorische proteïne. Deze kunnen bij binding op de sequentie de snelheid van
transcriptie beïnvloeden.
, 3
TIJDENS TRANSCRIPTIE, RNA POLYMERASE GEBRUIKT EEN DNA TEMPLATE OM
RNA TE MAKEN (OP BASIS VAN E. COLI)
1) Initiatie = sigma factor zal binden aan RNA polymerase, en zal de promotor sequentie
herkennen en binden zodat RNA polymerase kan werken, nabij de promotor zullen de
strengen scheiden van elkaar en krijg je een open complex
2) Elongatie = RNA polymerase zal werken in de 5’ 3’ richting voor dit kan werken zal eerst de
sigma factor verdwijnen. Tijdens het transcriberen zal het open complex steeds behouden
blijven en zal achter de RNA polymerase sluiten tot dubbele helix
3) Terminatie = wanneer RNA polymerase de terminator vindt zal deze loskomen van de
template streng en zal de transcriptie stoppen
De streng die gebruikt wordt voor de RNA polymerase is de template streng. De andere streng is de
coderende streng. Dit is de streng die dezelfde sequenties van bases zal bevatten als het mRNA
(behalve dat T U is gegaan).
TRANSCRIPTIE IS GELIJKAARDIG IN PROKARYOTEN EN EUKARYOTEN, BEHALVE
DAT EUKARYOTEN MEER PROTEÏNES GEBRUIKEN
E. COLI
- RNA polymerases: 1 type zal voor alle genen transcriberen.
- Initiatie stap: één proteïne – sigma factor is nodig om transcriptie in gang te zetten
EUKARYOTEN
- RNA polymerases: er zijn 3 verschillende types voor de verschillende types van genen, zo zal
type II structurele genen transcriberen terwijl I en III niet structurele genen transcriberen.
- Initiatie stap: RNA polymerase type II heeft 5 transcriptie factoren nodig om transcriptie te
initiëren.
ZELFSTUDIE 3
RNA PROCESSING IN EUKARYOTEN
SPLICING: VERWIJDERN INTRONEN, LINKEN VAN EXONEN
Bij meer complexe eukaryoten zullen er gemiddelde meerdere intronen in het pre-mRNA aanwezig
zijn. De grootte van deze intronen kan verschillen.
Intronen worden verwijdert door een groot complex – spliceosome die bestaat uit verschillende
subeenheiden of snRNPs = small nucleair RNA en proteïne. Hierbij zal het RNA afkomstig zijn van
een niet structureel gen.
HOE WORDEN INTRONEN HERKENT EN VERWIJDERT
Intron RNA heeft verschillende sequenties in het intron en op de grens van intron – exon. Zoals de 5’
splice site, branch site en een 3’ splice site.
a) 2 snRNP subeenheden binden aan de 5’ splice site en branch site
b) Andere subeenheden binden en maken een lus
c) De 5’ splice site wordt geknipt
d) Het 5’ einde van de intron wordt covalent gebonden aan de branch site
e) De 3’ splice site wordt geknipt
, 4
f) Exon 1 en 2 worden covalent gebonden aan elkaar
g) Het intron zal gedegradeerd worden
De functie van het spliceosoom kan gereguleerd worden zodat één gen kan coderen voor 2 of meer
polupeptides met verschillende aminozuur sequentie. Dit is alternatieve splicing.
WAAR KOMEN INTRONEN VOOR?
Voornamelijk in mRNA, maar het kan ook voorkomen in rRNA en tRNA van sommige organismen.
Hierbij zal er geen splicing via een spliceosoom gebeuren maar wel via self-splicing waarbij RNA uit
zichzelf intronen kan verwijderen. Dit soort RNA noemen we ribozyme.
(sommige bacteriën hebben intronen maar dit is uitzonderlijk)
TOEVOEGEN VAN 5’ CAP EN 3’ POLY A STAART BIJ EUKARYOTE MRNA’S
5’ CAP
Matuur mRNA van eukaryote heeft een gemodificeerde guaonsine covalent gebonden aan de 5’ kant.
Dit is capping en zal plaatsvinden tijdens de RNA polymerase wanneer pre-mRNA gemaakt wordt.
Met als functie: cap-binding proteins gaan het herkennen in de nucleus en zorgen zo voor een betere
exit van mRNA uit de kern, andere cap-binding proteins herkennen het in het cytosol en zullen zorgen
dat het mRNA kan binden aan ribosomen en kan transleren.
3’ POLY A STAART
De meeste mature mRNA’s van eukaryoten bevatten adenine nucleotides (poly A staart). Dit draagt bij
aan de export uit de nucleus en zorgt er ook voor dat het mRNA stabieler is.
Deze structuur is toegevoegd op een enzymatische manier nadat het pre-mRNA volledig is
getranscribeerd.
(bacteriën met poly A staart hebben het omgekeerde effect namelijk sneller degraderen van mRNA)
ZELFSTUDIE 4
TRANSLATIE EN DE GENETISCHE CODE
TIJDENS DE TRANSLATIE WORDT DE GENETISCHE CODE GEBRUIKT OM EEN
POLYPEPTIDE TE MAKEN MET SPECIFIEKE AMINOZUURSEQUENTIE
GENETISCHE CODE
De genetische code moet je lezen in een groep van 3 nucleotide base of codons. De volledige
genetische code bestaat uit 64 verschillende codons. Elk codon (3 nucleotide basen) coderen vaak
voor 1 specifiek aminozuur.
De genetische code is bijna volledig universeel (er zijn slechts een paar uitzonderingen). En werkt dus
volgens een 3 delig systeem. Dit komt omdat er 20 aminozuren zijn en 4 basen.
- 2 delig systeem: 4² = 16 (te weinig)
- 3 delig systeem: 4³ = 64 (hier zullen meerdere codons voor 1 aminozuur coderen)
