Inhoudsopgave
Hoofdstuk 16: DNA en chromosomen............................................................................. 1
Chemische samenstelling van het genetisch materiaal..............................................1
DNA structuur.............................................................................................................. 2
Compactering van DNA............................................................................................... 4
De celkern/nucleus...................................................................................................... 6
Hoofdstuk 17: Replicatie en DNA foutenherstel..............................................................7
DNA-replicatie............................................................................................................. 7
DNA schade en DNA foutenherstel............................................................................ 10
Homologe recombinatie en mobiele genetische elementen......................................12
Hoofdstuk 18: Genexpressie: Transcriptie.....................................................................13
De richting van de genetische informatiestroom.......................................................13
Het mechanisme van transcriptie = RNA synthese...................................................14
RNA-processing en turnover...................................................................................... 16
Hoofdstuk 19: Genexpressie: De genetische code en eiwitsynthese............................19
De genetische code................................................................................................... 19
Hoofdrolspelers van de translatie..............................................................................21
Mechanisme van de translatie................................................................................... 22
Mutatie en translatie................................................................................................. 24
Post-translationele processing...................................................................................25
Kennisclip antibiotica................................................................................................. 26
Hoofdstuk 20: Regulatie van genexpressie...................................................................27
Regeling van genexpressie in bacteriën....................................................................27
Regeling van genexpressie in eukaryoten: genomische controle (1ste niveau)........29
Regeling van genexpressie in eukaryoten: transcriptionele controle (2de niveau). . .32
Algemene en regulerende transcriptiefactoren (TF)...............................................32
Structuur van DNA-bindingsdomeinen van regulerende TF....................................33
Gecoördineerde genexpressie door binding van een TF op een DNA respons
element.................................................................................................................. 34
Regeling van genexpressie in eukaryoten (3de niveau): controle van RNA-processing
en nucleair export..................................................................................................... 35
Regeling van genexpressie in eukaryoten (4de niveau): translationele controle.......36
Eukaryotische initiatiefactoren controleren de translatie van alle genen...............36
Allosterische translationele repressors controleren de translatie van bepaalde
genen..................................................................................................................... 36
Translationele controle door regeling van mRNA afbraak.......................................36
Small RNAs schakelen de genexpressie van bepaalde/specifieke genen uit..........37
Long non-coding RNAs/LncRNAs regelen genexpressie op verschillende niveaus..38
, Regeling van genexpressie in eukaryoten (5de niveau): post-translationele controle
.................................................................................................................................. 39
Hoofdstuk 24: De celcyclus en mitose..........................................................................40
Overzicht van de celcyclus........................................................................................ 40
Kern en celdeling....................................................................................................... 41
Regulatie van de celcyclus........................................................................................ 42
Groeifactoren en celproliferatie................................................................................. 44
Apoptose................................................................................................................... 45
Hoofdstuk 25: Seksuele reproductie, meiose en genetische recombinatie...................46
Seksuele reproductie................................................................................................. 46
Meiose....................................................................................................................... 46
Genetische variabiliteit: segregatie en assortiment van allelen................................48
Genetische variabiliteit: recombinatie en crossing-over............................................49
Genetische recombinatie in bacteriën en virussen....................................................49
Mechanismen van homologe recombinatie...............................................................50
,Hoofdstuk 16: DNA en chromosomen
Chemische samenstelling van het genetisch materiaal
Centrale dogma: DNA –(transcriptie) -> mRNA –(translatie)-> eiwit
Experiment Griffith: ontdekken van transformerend agens in bacteriën door inspuiting
van streptococcus pneunomia = bacterie die dodelijke longontsteking kan
veroorzaken:
- Smooth stam met slijmlaag op celmembraan en celwand inspuiten = muis dood
- Rough stam zonder slijmlaag inspuiten = muis leeft nog omdat het
immuunsysteem de bacterie vernietigt
- Opgekookte S-stam = muis leeft nog omdat de eiwitten van de bacterie
denatureren en de bacterie afsterft
- Opgekookte S-stam en normale R-stam = muis dood omdat het transformerend
agens van R is overgegaan naar S zodat S toch pathogeen werd
Avery, Macleod en McCarty: aantonen dat het transformerend agens DNA is:
- Lipiden en polysachariden van de S-stam vooraf vernietigen = muis dood
- Protease toevoegen dat eiwitten afbreekt = muis dood
- RNAse dat RNA afbreekt toevoegen = muis dood
- DNAse dat DNA afbreekt toevoegen = muis leeft omdat het transformerend
agens niet aanwezig is waardoor de bacterie niet pathogeen is
Bacteriofagen = virussen die een specifieke bacteriesoort of bacteriestam infecteren:
specificiteit op basis van interactie tussen faageiwitten en bacteriële receptoren aan
de buitenkant. Ze zorgen voor een groot aantal nakomelingen en hebben kleine
genomen van 100-300 kilobasen vb. T4-faag: hoofd van eiwitmantel met daarin DNA
en staartvezels die voor aanhechting op de bacterie zorgen
Lytische cyclus T-faag: interactie faageiwit en bacteriële receptor zorgt voor binding
faag -> samentrekken van staartschede zorgt voor injectie van DNA -> bacterieel DNA
afbreken en synthese van faagDNA tot faageiwitten -> eiwitten assembleren tot 100-
200 faagpartikels die de bacterie doen openbarsten en andere bacteriën kunnen
infecteren
Lysogene cyclus T-faag: interactie faageiwit en bacteriële receptor zorgt voor binding
faag -> samentrekken van staartschede zorgt voor injectie van DNA -> DNA wordt
ingebracht in het circulair genoom van de bacterie -> bacterie wordt profaag die
verder deelt -> GEEN lytische fase tenzij het profaag DNA verwijderd wordt uit het
bacterieel genoom zodat een lytische cyclus geïnduceerd wordt
Radio-isotopen hebben hetzelfde aantal protonen, een verschillend aantal neuronen
en een instabiele atoomkern die vervalt naar stabiele vorm waarbij ionische
radioactieve straling vrijkomt => verschil in massagetal = som protonen en neutronen
Labelen van faageiwitten met S35 en laten groeien -> mixen van oplossing
bacteriofagen zodat fagen loskomen van de bacteriën -> centrifugatie waardoor de
partikels met hoogste massa op de bodem komen: radioactieve partikels komen voor
in de oplossing/ supernatans = faageiwitten komen niet in de bacterie terecht ->
verder groeien in medium zonder isotopen geeft niet-radioactieve fagen
Faag laten opgroeien in aanwezigheid van P32 waardoor het DNA gelabeld zal zijn ->
mixen van oplossing bacteriofagen zodat fagen loskomen van de bacteriën
centrifugatie waardoor de partikels met hoogste massa op de bodem komen:
1
, radioactieve partikels komen voor op de bodem/pellet => DNA komt en blijft in de
bacterie zitten -> verder groeien in medium zonder isotopen geeft enkele radioactieve
fagen omdat zowel het radioactieve als niet-radioactieve DNA gerepliceerd zal worden
RNA kan ook genetische informatie bevatten vb. voor het tabaksmozaïekvirus =
spiraal van RNA omgeven door een eiwitmantel van identieke eiwitten
Experiment: spiraal en mantel van 2 stammen uit elkaar halen -> mantel van A en
RNA van B samenbrengen tot hybride virus -> tabaksplant laten infecteren => enkel
B-virussen blijven over, want de genetische informatie zit in RNA niet in het eiwit
Prokaryoten en eukaryoten hebben een DNA genoom
Virussen hebben een DNA of RNA genoom:
- RNA virussen zijn ds (double stranded) vb. rotavirus of ss (single stranded):
o (+)ssRNA = RNA nucleotidensequentie is identiek aan mRNA waardoor
het ribosoom onmiddellijk de synthese kan starten vb.
tabaksmozaïekvirus
o (-)ssRNA = RNA nucleotidensequentie is complementair aan mRNA en zal
dus eerst nog afgeschreven moeten worden vb. influenzavirus
- DNA virussen zijn ds vb. human papilloma virus of ss vb. parvovirus
Dd-RP = DNA-afhankelijk RNA-polymerase voor omzetting van DNA naar RNA
Dd-DP = DNA afhankelijk DNA-polymerase voor replicatie van DNA
Rd-RD = RNA afhankelijk RNA-polymerase voor replicatie van RNA bij RNA virussen
Rd-DP = RNA afhankelijk DNA-polymerase voor omzetting van viraal RNA naar DNA ->
reverse transcriptase activiteit van retrovirussen vb. HIV en RNA tumorvirussen
Het genoom bestaat uit 2 identieke (+)ssRNA strengen die NIET complementair zijn,
aan elke streng bint een reverse transcriptase, het genoom wordt verpakt in een
capside/ eiwitmantel met daarrond een membraneuze envelop/viraal omhulsel dat
bestaat uit een dubbele fosfolipidenlaag met membraaneiwitten/spike-eiwitten
De spike-eiwitten steken uit het viraal omhulsel en herkennen de gastheercel aan de
transmembranaire receptoren en hechten zo aan elkaar vast = specifieke interactie ->
het viraal omhulsel fuseert met PM en dringt de cel binnen -> Rd-DP zorgt voor het
synthetiseren van een complementair DNA vanuit het RNA -> RNAse H activiteit knipt
RNA in de RNA:DNA duplex waardoor ss DNA ontstaat -> Dd-DP zorgt voor vorming
van ds DNA dat in de kern gaat -> viraal-integrase integreert het ds DNA in het
genoom en het wordt mee afgeschreven tot RNA -> het viraal RNA dient als mRNA en
zal na translatie voor de synthese van virale eiwitten zorgen -> het RNA wordt verpakt
met virale eiwitten en door knopvorming ontstaan nieuwe infectieuze partikels
DNA structuur
Regels van Chargaff om te bepalen hoeveel % van elke base voorkomt in een bepaald
genoom: %adenine = %thymine en %cytosine = % guanine
DNA dubbele helix ontstaat spontaan door complementaire basenparing tussen anti-
parallelle strengen: 2 H-bruggen tussen A en T en 3 H-bruggen tussen C en G
De ruggengraat van de rechtsdraaiende helix bestaat uit alternerend fosfaat-2’
deoxyribose met op C1 binding van base via een glycosidebinding: de hoek tussen 2
bindingen van een basenpaar is aan de ene kant 120° = minor groove en aan de
andere 240° = major groove. De basenparen liggen planair en gekanteld tov de
helicale as en gestapeld met kleine draaiing zodat ze onderling kunnen interageren =
base stacking
2
Hoofdstuk 16: DNA en chromosomen............................................................................. 1
Chemische samenstelling van het genetisch materiaal..............................................1
DNA structuur.............................................................................................................. 2
Compactering van DNA............................................................................................... 4
De celkern/nucleus...................................................................................................... 6
Hoofdstuk 17: Replicatie en DNA foutenherstel..............................................................7
DNA-replicatie............................................................................................................. 7
DNA schade en DNA foutenherstel............................................................................ 10
Homologe recombinatie en mobiele genetische elementen......................................12
Hoofdstuk 18: Genexpressie: Transcriptie.....................................................................13
De richting van de genetische informatiestroom.......................................................13
Het mechanisme van transcriptie = RNA synthese...................................................14
RNA-processing en turnover...................................................................................... 16
Hoofdstuk 19: Genexpressie: De genetische code en eiwitsynthese............................19
De genetische code................................................................................................... 19
Hoofdrolspelers van de translatie..............................................................................21
Mechanisme van de translatie................................................................................... 22
Mutatie en translatie................................................................................................. 24
Post-translationele processing...................................................................................25
Kennisclip antibiotica................................................................................................. 26
Hoofdstuk 20: Regulatie van genexpressie...................................................................27
Regeling van genexpressie in bacteriën....................................................................27
Regeling van genexpressie in eukaryoten: genomische controle (1ste niveau)........29
Regeling van genexpressie in eukaryoten: transcriptionele controle (2de niveau). . .32
Algemene en regulerende transcriptiefactoren (TF)...............................................32
Structuur van DNA-bindingsdomeinen van regulerende TF....................................33
Gecoördineerde genexpressie door binding van een TF op een DNA respons
element.................................................................................................................. 34
Regeling van genexpressie in eukaryoten (3de niveau): controle van RNA-processing
en nucleair export..................................................................................................... 35
Regeling van genexpressie in eukaryoten (4de niveau): translationele controle.......36
Eukaryotische initiatiefactoren controleren de translatie van alle genen...............36
Allosterische translationele repressors controleren de translatie van bepaalde
genen..................................................................................................................... 36
Translationele controle door regeling van mRNA afbraak.......................................36
Small RNAs schakelen de genexpressie van bepaalde/specifieke genen uit..........37
Long non-coding RNAs/LncRNAs regelen genexpressie op verschillende niveaus..38
, Regeling van genexpressie in eukaryoten (5de niveau): post-translationele controle
.................................................................................................................................. 39
Hoofdstuk 24: De celcyclus en mitose..........................................................................40
Overzicht van de celcyclus........................................................................................ 40
Kern en celdeling....................................................................................................... 41
Regulatie van de celcyclus........................................................................................ 42
Groeifactoren en celproliferatie................................................................................. 44
Apoptose................................................................................................................... 45
Hoofdstuk 25: Seksuele reproductie, meiose en genetische recombinatie...................46
Seksuele reproductie................................................................................................. 46
Meiose....................................................................................................................... 46
Genetische variabiliteit: segregatie en assortiment van allelen................................48
Genetische variabiliteit: recombinatie en crossing-over............................................49
Genetische recombinatie in bacteriën en virussen....................................................49
Mechanismen van homologe recombinatie...............................................................50
,Hoofdstuk 16: DNA en chromosomen
Chemische samenstelling van het genetisch materiaal
Centrale dogma: DNA –(transcriptie) -> mRNA –(translatie)-> eiwit
Experiment Griffith: ontdekken van transformerend agens in bacteriën door inspuiting
van streptococcus pneunomia = bacterie die dodelijke longontsteking kan
veroorzaken:
- Smooth stam met slijmlaag op celmembraan en celwand inspuiten = muis dood
- Rough stam zonder slijmlaag inspuiten = muis leeft nog omdat het
immuunsysteem de bacterie vernietigt
- Opgekookte S-stam = muis leeft nog omdat de eiwitten van de bacterie
denatureren en de bacterie afsterft
- Opgekookte S-stam en normale R-stam = muis dood omdat het transformerend
agens van R is overgegaan naar S zodat S toch pathogeen werd
Avery, Macleod en McCarty: aantonen dat het transformerend agens DNA is:
- Lipiden en polysachariden van de S-stam vooraf vernietigen = muis dood
- Protease toevoegen dat eiwitten afbreekt = muis dood
- RNAse dat RNA afbreekt toevoegen = muis dood
- DNAse dat DNA afbreekt toevoegen = muis leeft omdat het transformerend
agens niet aanwezig is waardoor de bacterie niet pathogeen is
Bacteriofagen = virussen die een specifieke bacteriesoort of bacteriestam infecteren:
specificiteit op basis van interactie tussen faageiwitten en bacteriële receptoren aan
de buitenkant. Ze zorgen voor een groot aantal nakomelingen en hebben kleine
genomen van 100-300 kilobasen vb. T4-faag: hoofd van eiwitmantel met daarin DNA
en staartvezels die voor aanhechting op de bacterie zorgen
Lytische cyclus T-faag: interactie faageiwit en bacteriële receptor zorgt voor binding
faag -> samentrekken van staartschede zorgt voor injectie van DNA -> bacterieel DNA
afbreken en synthese van faagDNA tot faageiwitten -> eiwitten assembleren tot 100-
200 faagpartikels die de bacterie doen openbarsten en andere bacteriën kunnen
infecteren
Lysogene cyclus T-faag: interactie faageiwit en bacteriële receptor zorgt voor binding
faag -> samentrekken van staartschede zorgt voor injectie van DNA -> DNA wordt
ingebracht in het circulair genoom van de bacterie -> bacterie wordt profaag die
verder deelt -> GEEN lytische fase tenzij het profaag DNA verwijderd wordt uit het
bacterieel genoom zodat een lytische cyclus geïnduceerd wordt
Radio-isotopen hebben hetzelfde aantal protonen, een verschillend aantal neuronen
en een instabiele atoomkern die vervalt naar stabiele vorm waarbij ionische
radioactieve straling vrijkomt => verschil in massagetal = som protonen en neutronen
Labelen van faageiwitten met S35 en laten groeien -> mixen van oplossing
bacteriofagen zodat fagen loskomen van de bacteriën -> centrifugatie waardoor de
partikels met hoogste massa op de bodem komen: radioactieve partikels komen voor
in de oplossing/ supernatans = faageiwitten komen niet in de bacterie terecht ->
verder groeien in medium zonder isotopen geeft niet-radioactieve fagen
Faag laten opgroeien in aanwezigheid van P32 waardoor het DNA gelabeld zal zijn ->
mixen van oplossing bacteriofagen zodat fagen loskomen van de bacteriën
centrifugatie waardoor de partikels met hoogste massa op de bodem komen:
1
, radioactieve partikels komen voor op de bodem/pellet => DNA komt en blijft in de
bacterie zitten -> verder groeien in medium zonder isotopen geeft enkele radioactieve
fagen omdat zowel het radioactieve als niet-radioactieve DNA gerepliceerd zal worden
RNA kan ook genetische informatie bevatten vb. voor het tabaksmozaïekvirus =
spiraal van RNA omgeven door een eiwitmantel van identieke eiwitten
Experiment: spiraal en mantel van 2 stammen uit elkaar halen -> mantel van A en
RNA van B samenbrengen tot hybride virus -> tabaksplant laten infecteren => enkel
B-virussen blijven over, want de genetische informatie zit in RNA niet in het eiwit
Prokaryoten en eukaryoten hebben een DNA genoom
Virussen hebben een DNA of RNA genoom:
- RNA virussen zijn ds (double stranded) vb. rotavirus of ss (single stranded):
o (+)ssRNA = RNA nucleotidensequentie is identiek aan mRNA waardoor
het ribosoom onmiddellijk de synthese kan starten vb.
tabaksmozaïekvirus
o (-)ssRNA = RNA nucleotidensequentie is complementair aan mRNA en zal
dus eerst nog afgeschreven moeten worden vb. influenzavirus
- DNA virussen zijn ds vb. human papilloma virus of ss vb. parvovirus
Dd-RP = DNA-afhankelijk RNA-polymerase voor omzetting van DNA naar RNA
Dd-DP = DNA afhankelijk DNA-polymerase voor replicatie van DNA
Rd-RD = RNA afhankelijk RNA-polymerase voor replicatie van RNA bij RNA virussen
Rd-DP = RNA afhankelijk DNA-polymerase voor omzetting van viraal RNA naar DNA ->
reverse transcriptase activiteit van retrovirussen vb. HIV en RNA tumorvirussen
Het genoom bestaat uit 2 identieke (+)ssRNA strengen die NIET complementair zijn,
aan elke streng bint een reverse transcriptase, het genoom wordt verpakt in een
capside/ eiwitmantel met daarrond een membraneuze envelop/viraal omhulsel dat
bestaat uit een dubbele fosfolipidenlaag met membraaneiwitten/spike-eiwitten
De spike-eiwitten steken uit het viraal omhulsel en herkennen de gastheercel aan de
transmembranaire receptoren en hechten zo aan elkaar vast = specifieke interactie ->
het viraal omhulsel fuseert met PM en dringt de cel binnen -> Rd-DP zorgt voor het
synthetiseren van een complementair DNA vanuit het RNA -> RNAse H activiteit knipt
RNA in de RNA:DNA duplex waardoor ss DNA ontstaat -> Dd-DP zorgt voor vorming
van ds DNA dat in de kern gaat -> viraal-integrase integreert het ds DNA in het
genoom en het wordt mee afgeschreven tot RNA -> het viraal RNA dient als mRNA en
zal na translatie voor de synthese van virale eiwitten zorgen -> het RNA wordt verpakt
met virale eiwitten en door knopvorming ontstaan nieuwe infectieuze partikels
DNA structuur
Regels van Chargaff om te bepalen hoeveel % van elke base voorkomt in een bepaald
genoom: %adenine = %thymine en %cytosine = % guanine
DNA dubbele helix ontstaat spontaan door complementaire basenparing tussen anti-
parallelle strengen: 2 H-bruggen tussen A en T en 3 H-bruggen tussen C en G
De ruggengraat van de rechtsdraaiende helix bestaat uit alternerend fosfaat-2’
deoxyribose met op C1 binding van base via een glycosidebinding: de hoek tussen 2
bindingen van een basenpaar is aan de ene kant 120° = minor groove en aan de
andere 240° = major groove. De basenparen liggen planair en gekanteld tov de
helicale as en gestapeld met kleine draaiing zodat ze onderling kunnen interageren =
base stacking
2
