HCO1, bacterie genetische overdracht
Genetische elementen, er zijn verschillende soorten genetische elementen aanwezig in organismen:
- Chromosomen
o Circulair (prokaryoten)
o Lineair (eukaryoten)
▪ Met centromeren, telomeren etc.
- Plasmiden
o Relatief klein circulair DNA (1-100 kB)
o Uitzonderlijk in eukaryoten (protisten en schimmels)
- Virale genomen
o DNA of RNA, geïntegreerd of vrij in de cel
o Ons genoom zit vol met retrotransposons en andere virale genomen die niet meer
actief zijn
- Transposons
o Mobiele genetische DNA elementen (verspringen normaal alleen binnen het genoom
van één organisme)
- Organellen
o Mitochondriën en chloroplasten in eukaryoten
▪ Ontstaan middels endosymbiose en veel van hun genen zijn al verplaatst
naar het DNA in de kern
Prokaryoot vs. eukaryoot, rechts is een
groot verschil tussen pro- en eukaryoten
zichtbaar. Bij eukaryoten zit het DNA in de
kern, terwijl prokaryoten niet eens een kern
hebben. Bij prokaryoten kan transcriptie en
translatie dan ook tegelijkertijd optreden,
terwijl die processen bij eukaryoten gescheiden zijn. Verder hebben
eukaryoten splicing (intronen en exonen) wat niet voorkomt in
prokaryoten.
Chromosoom replicatie verschillen, het prokaryote chromosoom heeft
één replicatie origine (ORI C). Vanaf dit punt begint de replicatie en gaan
er twee replicatievorken over het circulaire DNA die uiteindelijk bij de
terminatie zone weer bij elkaar komen. Bij eukaryoten vindt op vele
plekken tegelijkertijd replicatie plaats en dat is maar goed ook, want
anders zou replicatie veel te lang duren. Bij eukaryoten zijn dus veel
replicatievorken bezig en als zij elkaar tegenkomt zullen de DNA sequenties geligeerd worden. Bij
prokaryoten gaat dit net iets anders. Als de ene replicatievork eerder aankomt bij de terminatiezone
dan de andere wacht deze tot de andere replicatievork er ook is. De vorken komen dus bij elkaar in
de terminatiezone. Tot slot vindt bij eukaryoten maar één keer replicatie plaats per celcyclus. Bij
prokaryoten kunnen echter meerdere replicatierondes tegelijktijdig plaatsvinden. In de afbeelding is
te zien dat een prokaryoot tot wel 3 keer een nieuwe cyclus kan beginnen (wel steeds vanuit ORI C).
Zo zie je in de afbeelding dat er 8 ORI’s aanwezig zijn, maar nog steeds maar 1 terminatiezone. Dit
verklaart waarom de verdubbelingstijd van E. coli 20 minuten is, terwijl de replicatietijd van het
chromosoom 30 minuten is. Dat kan dus doordat de replicatie constant doorgaat. Hij is al bezig met
repliceren, terwijl die al deelt.
, Verschillen segregatie, bij eukaryoten vindt segregatie van de
chromosomen plaats middels een mitotische spoel. Bij prokaryoten
vindt dit meer progressief plaats. Dat moet ook wel om het mogelijk te
maken dat E. coli een verdubbelingstijd heeft van 20 min en een
replicatietijd van 30. De gedeelten die al gerepliceerd zijn, komen dan
in de dochterdelen terecht en pas als replicatie klaar is, vindt er een
deling plaats.
Verschillen replicatie/transcriptie snelheid, de replicatiesnelheid van
bacteriën ligt een stuk hoger dan die van eukaryoten. Zo hebben
eukaryoten een snelheid van 10-100 bp/s, terwijl bacteriën een
snelheid hebben van 600-900 bp/s. Bij bacteriën is DNA
polymerase maar liefst 10 keer sneller dan RNA polymerase. Als er
dus genen tot expressie komen en dus worden afgeschreven naar
RNA is dat een probleem voor de replicatie bij bacteriën. De
oplossing hiervoor is dat de transcriptie van genen in dezelfde
richting als replicatie plaatsvindt. Bij veel bacteriën is de
genoriëntatie dus hetzelfde als de replicatievork. Dit draagt bij aan de snelheid van replicatie.
Verschillen controle genexpressie, bij eukaryoten heeft ieder gen
zijn eigen promotor, maar bij prokaryoten liggen genen
georiënteerd in operons. Bij een operon liggen meerdere genen aan
elkaar vast die allemaal gecontroleerd worden door dezelfde
promotor. Er wordt dus één RNA molecuul gemaakt en bij vertaling daarvan ontstaan dan bv 4
verschillende eiwitten.
DNA-eiwit complex, bij prokaryoten noemen we dat nucleoïd en bij eukaryoten chromatinen. Bij
eukaryoten zijn relatief gezien veel meer eiwitten aanwezig dan bij prokaryoten.
Nucleoïd, zit niet over de gehele bacteriële cel verdeeld,
maar is een beetje geclusterd. Zo zie je in de
fluorescentie afbeelding meerdere clusters DNA die aan
elkaar verbonden zijn middels losse loops waar
transcriptie plaatsvindt. Verder is in de andere
afbeelding te zien dat er een bepaalde mate van organisatie aanwezig is in het midden en
dat aan de buitenkant de loops aanwezig zijn. Het DNA is langer dan de cel zelf en moet
dus compact opgeslagen worden (supertwisting).
Operon, rechts is het lac-operon te zien waarbij 3 genen aan één promotor gelinkt zijn.
Deze genen zijn betrokken bij het gebruiken van lactose als suikerbron. Aan de promotor
kunnen transcriptiefactoren binden, maar daarnaast is ook
nog een operator aanwezig waar ook regulatie op
uitgeoefend wordt. Hier kan namelijk een repressor aan
binden (als er voldoende suiker aanwezig is).
Plasmiden, zijn extra-chromosomale DNAs in bacteriën.
Over het algemeen zijn ze circulair, maar in sommige
organismen zijn ze lineair. Meestal bevatten ze niet-
essentiële genen:
- Resistentie tegen antibiotica
- Afbraak van (bv tolueen)
- Pathogeniteit
- Symbiose (bv Rhizobium bacterie)
Plasmiden bevatten vaak gunstige eigenschappen om in
bepaalde niches of omgevingen goed te kunnen groeien.
Plasmiden vergroten dus het aanpassingsvermogen van bacteriën. Vaak zijn ze ook makkelijk
overdraagbaar en zij dragen dan ook bij aan de evolutie van nieuwe soorten.
Genetische elementen, er zijn verschillende soorten genetische elementen aanwezig in organismen:
- Chromosomen
o Circulair (prokaryoten)
o Lineair (eukaryoten)
▪ Met centromeren, telomeren etc.
- Plasmiden
o Relatief klein circulair DNA (1-100 kB)
o Uitzonderlijk in eukaryoten (protisten en schimmels)
- Virale genomen
o DNA of RNA, geïntegreerd of vrij in de cel
o Ons genoom zit vol met retrotransposons en andere virale genomen die niet meer
actief zijn
- Transposons
o Mobiele genetische DNA elementen (verspringen normaal alleen binnen het genoom
van één organisme)
- Organellen
o Mitochondriën en chloroplasten in eukaryoten
▪ Ontstaan middels endosymbiose en veel van hun genen zijn al verplaatst
naar het DNA in de kern
Prokaryoot vs. eukaryoot, rechts is een
groot verschil tussen pro- en eukaryoten
zichtbaar. Bij eukaryoten zit het DNA in de
kern, terwijl prokaryoten niet eens een kern
hebben. Bij prokaryoten kan transcriptie en
translatie dan ook tegelijkertijd optreden,
terwijl die processen bij eukaryoten gescheiden zijn. Verder hebben
eukaryoten splicing (intronen en exonen) wat niet voorkomt in
prokaryoten.
Chromosoom replicatie verschillen, het prokaryote chromosoom heeft
één replicatie origine (ORI C). Vanaf dit punt begint de replicatie en gaan
er twee replicatievorken over het circulaire DNA die uiteindelijk bij de
terminatie zone weer bij elkaar komen. Bij eukaryoten vindt op vele
plekken tegelijkertijd replicatie plaats en dat is maar goed ook, want
anders zou replicatie veel te lang duren. Bij eukaryoten zijn dus veel
replicatievorken bezig en als zij elkaar tegenkomt zullen de DNA sequenties geligeerd worden. Bij
prokaryoten gaat dit net iets anders. Als de ene replicatievork eerder aankomt bij de terminatiezone
dan de andere wacht deze tot de andere replicatievork er ook is. De vorken komen dus bij elkaar in
de terminatiezone. Tot slot vindt bij eukaryoten maar één keer replicatie plaats per celcyclus. Bij
prokaryoten kunnen echter meerdere replicatierondes tegelijktijdig plaatsvinden. In de afbeelding is
te zien dat een prokaryoot tot wel 3 keer een nieuwe cyclus kan beginnen (wel steeds vanuit ORI C).
Zo zie je in de afbeelding dat er 8 ORI’s aanwezig zijn, maar nog steeds maar 1 terminatiezone. Dit
verklaart waarom de verdubbelingstijd van E. coli 20 minuten is, terwijl de replicatietijd van het
chromosoom 30 minuten is. Dat kan dus doordat de replicatie constant doorgaat. Hij is al bezig met
repliceren, terwijl die al deelt.
, Verschillen segregatie, bij eukaryoten vindt segregatie van de
chromosomen plaats middels een mitotische spoel. Bij prokaryoten
vindt dit meer progressief plaats. Dat moet ook wel om het mogelijk te
maken dat E. coli een verdubbelingstijd heeft van 20 min en een
replicatietijd van 30. De gedeelten die al gerepliceerd zijn, komen dan
in de dochterdelen terecht en pas als replicatie klaar is, vindt er een
deling plaats.
Verschillen replicatie/transcriptie snelheid, de replicatiesnelheid van
bacteriën ligt een stuk hoger dan die van eukaryoten. Zo hebben
eukaryoten een snelheid van 10-100 bp/s, terwijl bacteriën een
snelheid hebben van 600-900 bp/s. Bij bacteriën is DNA
polymerase maar liefst 10 keer sneller dan RNA polymerase. Als er
dus genen tot expressie komen en dus worden afgeschreven naar
RNA is dat een probleem voor de replicatie bij bacteriën. De
oplossing hiervoor is dat de transcriptie van genen in dezelfde
richting als replicatie plaatsvindt. Bij veel bacteriën is de
genoriëntatie dus hetzelfde als de replicatievork. Dit draagt bij aan de snelheid van replicatie.
Verschillen controle genexpressie, bij eukaryoten heeft ieder gen
zijn eigen promotor, maar bij prokaryoten liggen genen
georiënteerd in operons. Bij een operon liggen meerdere genen aan
elkaar vast die allemaal gecontroleerd worden door dezelfde
promotor. Er wordt dus één RNA molecuul gemaakt en bij vertaling daarvan ontstaan dan bv 4
verschillende eiwitten.
DNA-eiwit complex, bij prokaryoten noemen we dat nucleoïd en bij eukaryoten chromatinen. Bij
eukaryoten zijn relatief gezien veel meer eiwitten aanwezig dan bij prokaryoten.
Nucleoïd, zit niet over de gehele bacteriële cel verdeeld,
maar is een beetje geclusterd. Zo zie je in de
fluorescentie afbeelding meerdere clusters DNA die aan
elkaar verbonden zijn middels losse loops waar
transcriptie plaatsvindt. Verder is in de andere
afbeelding te zien dat er een bepaalde mate van organisatie aanwezig is in het midden en
dat aan de buitenkant de loops aanwezig zijn. Het DNA is langer dan de cel zelf en moet
dus compact opgeslagen worden (supertwisting).
Operon, rechts is het lac-operon te zien waarbij 3 genen aan één promotor gelinkt zijn.
Deze genen zijn betrokken bij het gebruiken van lactose als suikerbron. Aan de promotor
kunnen transcriptiefactoren binden, maar daarnaast is ook
nog een operator aanwezig waar ook regulatie op
uitgeoefend wordt. Hier kan namelijk een repressor aan
binden (als er voldoende suiker aanwezig is).
Plasmiden, zijn extra-chromosomale DNAs in bacteriën.
Over het algemeen zijn ze circulair, maar in sommige
organismen zijn ze lineair. Meestal bevatten ze niet-
essentiële genen:
- Resistentie tegen antibiotica
- Afbraak van (bv tolueen)
- Pathogeniteit
- Symbiose (bv Rhizobium bacterie)
Plasmiden bevatten vaak gunstige eigenschappen om in
bepaalde niches of omgevingen goed te kunnen groeien.
Plasmiden vergroten dus het aanpassingsvermogen van bacteriën. Vaak zijn ze ook makkelijk
overdraagbaar en zij dragen dan ook bij aan de evolutie van nieuwe soorten.
