Samenvatting GEN
Historie van het genoom
De erwten van mendel lagen aan de grond van de genetica/het overerven van
eigenschappen.
Klonen: het kopiëren van dingen, ze zijn precies hetzelfde
Kloneren: knippen en plakken in het DNA, waardoor er net een ander iets ontstaat
1869: Johann Friedrich Miescher ontdekt een zure substantie in de kern van een
witte bloedcel. Later werd deze zure substantie bekend als DNA.
1912: William Henry Bragg en zoon William Lawrence Bragg gebruikten fysische
methoden om de structuur van DNA te bepalen. De röntgen wordt weerkaatst,
waardoor er een structuur zichtbaar is.
1924: men wist dat eiwit en DNA beide aanwezig zijn in chromosomen en dat alle
cellen een kern bevatten met daarin het DNA.
1928: Franklin Griffith ontdekte dat genetische informatie hitte stabiel is en kan
worden overgedragen. Dit werd transforming principle genoemd. Hij ontdekte dit
door een muizen experiment. Hij infecteerde muizen met levende en gedode
bacteriën van een stam die dodelijk is en van een stam die niet dodelijk is
(gemuteerd). Bij de ene stam ging de muis dood, bij de ander niet. Het DNA uit de
gedode gladde bacteriën transformeerde de ruwe bacteriën in, waardoor die nu zelf
dodelijk voor de muis worden. Men wist dus dat er nu iets overgedragen werd, maar
men wist nog niet wat.
1944: Oswald Avery beschrijft dat DNA het “transforming principle” is. Veel
wetenschappers vinden het molecuul te simpel om de erfelijke eigenschappen over
te dragen. Eiwitten waren veel ingewikkelder dus men dacht dat erfelijke
eigenschappen in eiwitten zaten.
1949: Erwin Chargaff beschrijft dat het DNA in verschillende organismen
verschillend is in AT/GC verhouding. Dus verschillende verhoudingen
nucleotiden. Dus DNA is bepalend voor een organisme.
1952: de beroemde Hershey-Chase studie met fagen
,Bacteriofagen zitten in een kolf en worden ingebracht in een bacterie. Ze
worden afgedraaid en in een buisje gedaan. Er is
duidelijk te zien dat de eiwitten (roze)
niet in de bacteriën kwamen en het DNA
(blauw) wel. Zo liet men dus zien
dat DNA de drager van het erfelijke
materiaal was en niet eiwit.
1953: James Watson en Francis Crick
ontdekken de structuur van DNA
(d ubbele helix).
Eiwitten binden aan DNA. Dit kan via de major groove (breede ruimte) en
de minor groove (smalle ruimte)
1961: Sidney Brenner en Francis Crick beschreven het tRNA. Dit was de link
tussen het eiwit en de genetische achtergrond. Codons van drie basen op het DNA
staan voor aminozuren. tRNA is de adapter/verbinder.
1966: Nirenberg/Khorana hebben een schema van genetische codes opgesteld.
Deze codes zijn gedegenereerd: meerdere codes coderen voor hetzelfde
aminozuur. De laatste basen is dus minder bepalend: de “wobble base”.
1970: Hamilton Smith ontdekte het eerste restrictie-enzym. Dit was het begin
van het DNA recombinant theorie. Dit was het tijdperk van het kloneren en het
maken van nieuwe medicijnen. Restrictie-enzymen zijn specifiek voor bepaalde
sequenties. Ze vormen een soort verdedigings mechanismen tegen indringers. Het
enzym is een dimeer: het herkent symmetrisch een stuk DNA. De sequentie van het
DNA, een “palindroom”, wordt door de beide monomeren herkend en geknipt.
Jaren zeventig: Cohen en Boyer zijn werkzaam bij Genentech. Dit bracht als eerst
recombinant DNA technologie op de markt. Met deze technieken kunnen we
kloneren. DNA manipulatie heet nu modificatie.
1976: Genentech maakt het eerste recombinante medicijn als biotech company.
Hierdoor werden planten resistent voor bepaalde dingen. Tegenwoordig is er een
hele lijst aan recombinante middelen.
1990-2004: Humaan genoom-project. Graig Venter is met zijn bedrijf Celera
Genomics aan dit project begonnen. De menselijke kern werd in beeld gebracht. Dit
zorgde voor volledige opheldering van het menselijke DNA. De automatisering kwam
op gang en bio-informaticums verhelderde het DNA.
,Alles wordt tegenwoordig gesequenced (bepaling van de nucleïnezuur- of
aminozuurvolgorde in het DNA of RNA).
Bouw van DNA
DNA bestaat uit:
- Stikstofbasen
- Pentosen en hexosen (suikergroepen)
- Nucleosiden (base gekoppeld aan suikergroep, zonder fosfaatgroep)
- Nucleotiden (moleculen uit DNA streng)
- Nucleïnezuren (kernzuren)
Van DNA naar eiwit:
DNA wordt d.m.v. transcriptie vertaald naar mRNA. Het mRNA wordt afgelezen in
de ribosomen en het tRNA zet de bijbehorende anticodons op de mRNA streng:
translatie. Hierdoor ontstaat er een eiwit.
Een nucleotide is opgebouwd uit een suikergroep (ribose), fosfaatgroep en een
stikstofbase. De stikstofbase zit altijd aan C nummer 1. Vanaf hier wordt doorgeteld.
De fosfaatgroep zit aan nummer 5. Er wordt afgelezen van 5’-3’.
Glycosidische binding: binding tussen stikstofbase en suikergroep
Fosfaatzuur + fosfaatzuur -> water + ADP
ADP + fosfaat -> ATP
ATP = energierijk omdat atomen allemaal negatief geladen zijn en hierdoor niet bij
elkaar willen zitten. Ze stoten elkaar constant af en hierdoor wordt er energie
opgebouwd.
Het verschil tussen DNA en RNA is de OH groep op nummer 2. RNA heeft op nummer
twee een OH groep, DNA alleen een H. RNA is daarom dus ook minder stabiel (is
sneller hydrolyseerbaar). Erfelijk materiaal moet dus stabiel zijn, RNA moet gebruikt
en weer afgebroken worden.
✴ Pyrimidines (6-ring): Cytosine, Uracil (RNA), Thymine (DNA)
✴ Purines (dubbele ring): Adenine en Guanine
2 purines passen niet tegenover elkaar, er is te weinig ruimte: sterisch.
Polymorfisme: omwisseling van base in het DNA (bijv. T voor C). Dit hoort
natuurlijk niet en is dan ook een fout in het DNA.
Inosine kan basenparen vormen met meerdere basen. Hij heeft een soort
universele groep: hypoxanthine.
DNA en RNA zijn polynucleotiden. Ze worden nucleïnezuren genoemd.
DNA - één type, één doel: erfelijke eigenschappen ‘bewaren’
RNA – meerdere typen, meerdere doelen
- ribosomaal RNA: vormt structuur en functie in ribosomen
- messenger RNA: draagt de “boodschap” over
, - transfer RNA: vervoert aminozuren om zo een eiwit te vormen
- micro RNA’s
De twee DNA strengen zijn complementair: de basevolgorde van de ene streng
bepaalt automatisch de basevolgorde van de andere streng. De twee DNA strengen
zijn ook antiparallel (tegenovergesteld, A-T en G-C): alleen dan kunnen de
nucleotiden baseparen vormen.
De stikstofbasen (A,T,G,C) vormen H-bruggen met elkaar. Hierdoor blijft de
dubbele Helix(de twee draaiing van de DNA strengen) bij elkaar. A en T vormen 2
H-bruggen, G en C vormen 3 H-bruggen.
Het G-C gehalte heeft invloed op de smelttemperatuur. G-C vormt 3 bindingen,
waardoor er meer energie nodig is om deze bindingen stuk te krijgen.
Replicatie
DNA bestaat uit een oude en een nieuwe streng. De oude streng dient als mal voor
de nieuwe streng.
Vroeger wist men niet hoe replicatie ging. De mogelijke modellen waren:
- Dispersieve model (verspreiden van delen van de strengen)
- Conservatieve model (behoud van de oude strengen)
- Semiconservatieve model (behoud oude streng, kopie is nieuwe streng)
Experiment Meselson-Stahl, bewijs semiconservatief model:
E.coli is eerst gegroeid op het zwaarder N15 isotoop. Na wisseling van medium,
waarin N14 aanwezig is, wordt van elke generatie het DNA geanalyseerd met
ultracentrifugatie. De zware N15 deeltjes gaan naar beneden, de lichter N14
bevinden zich boven in de buis. De percentages zwaar en licht DNA worden
vergeleken.
DNA-replicatie is bidirectioneel
- Twee replicatievorken in tegengestelde richting
DNA-replicatie is semidiscontinu
- “Leading” streng: continue synthese
Historie van het genoom
De erwten van mendel lagen aan de grond van de genetica/het overerven van
eigenschappen.
Klonen: het kopiëren van dingen, ze zijn precies hetzelfde
Kloneren: knippen en plakken in het DNA, waardoor er net een ander iets ontstaat
1869: Johann Friedrich Miescher ontdekt een zure substantie in de kern van een
witte bloedcel. Later werd deze zure substantie bekend als DNA.
1912: William Henry Bragg en zoon William Lawrence Bragg gebruikten fysische
methoden om de structuur van DNA te bepalen. De röntgen wordt weerkaatst,
waardoor er een structuur zichtbaar is.
1924: men wist dat eiwit en DNA beide aanwezig zijn in chromosomen en dat alle
cellen een kern bevatten met daarin het DNA.
1928: Franklin Griffith ontdekte dat genetische informatie hitte stabiel is en kan
worden overgedragen. Dit werd transforming principle genoemd. Hij ontdekte dit
door een muizen experiment. Hij infecteerde muizen met levende en gedode
bacteriën van een stam die dodelijk is en van een stam die niet dodelijk is
(gemuteerd). Bij de ene stam ging de muis dood, bij de ander niet. Het DNA uit de
gedode gladde bacteriën transformeerde de ruwe bacteriën in, waardoor die nu zelf
dodelijk voor de muis worden. Men wist dus dat er nu iets overgedragen werd, maar
men wist nog niet wat.
1944: Oswald Avery beschrijft dat DNA het “transforming principle” is. Veel
wetenschappers vinden het molecuul te simpel om de erfelijke eigenschappen over
te dragen. Eiwitten waren veel ingewikkelder dus men dacht dat erfelijke
eigenschappen in eiwitten zaten.
1949: Erwin Chargaff beschrijft dat het DNA in verschillende organismen
verschillend is in AT/GC verhouding. Dus verschillende verhoudingen
nucleotiden. Dus DNA is bepalend voor een organisme.
1952: de beroemde Hershey-Chase studie met fagen
,Bacteriofagen zitten in een kolf en worden ingebracht in een bacterie. Ze
worden afgedraaid en in een buisje gedaan. Er is
duidelijk te zien dat de eiwitten (roze)
niet in de bacteriën kwamen en het DNA
(blauw) wel. Zo liet men dus zien
dat DNA de drager van het erfelijke
materiaal was en niet eiwit.
1953: James Watson en Francis Crick
ontdekken de structuur van DNA
(d ubbele helix).
Eiwitten binden aan DNA. Dit kan via de major groove (breede ruimte) en
de minor groove (smalle ruimte)
1961: Sidney Brenner en Francis Crick beschreven het tRNA. Dit was de link
tussen het eiwit en de genetische achtergrond. Codons van drie basen op het DNA
staan voor aminozuren. tRNA is de adapter/verbinder.
1966: Nirenberg/Khorana hebben een schema van genetische codes opgesteld.
Deze codes zijn gedegenereerd: meerdere codes coderen voor hetzelfde
aminozuur. De laatste basen is dus minder bepalend: de “wobble base”.
1970: Hamilton Smith ontdekte het eerste restrictie-enzym. Dit was het begin
van het DNA recombinant theorie. Dit was het tijdperk van het kloneren en het
maken van nieuwe medicijnen. Restrictie-enzymen zijn specifiek voor bepaalde
sequenties. Ze vormen een soort verdedigings mechanismen tegen indringers. Het
enzym is een dimeer: het herkent symmetrisch een stuk DNA. De sequentie van het
DNA, een “palindroom”, wordt door de beide monomeren herkend en geknipt.
Jaren zeventig: Cohen en Boyer zijn werkzaam bij Genentech. Dit bracht als eerst
recombinant DNA technologie op de markt. Met deze technieken kunnen we
kloneren. DNA manipulatie heet nu modificatie.
1976: Genentech maakt het eerste recombinante medicijn als biotech company.
Hierdoor werden planten resistent voor bepaalde dingen. Tegenwoordig is er een
hele lijst aan recombinante middelen.
1990-2004: Humaan genoom-project. Graig Venter is met zijn bedrijf Celera
Genomics aan dit project begonnen. De menselijke kern werd in beeld gebracht. Dit
zorgde voor volledige opheldering van het menselijke DNA. De automatisering kwam
op gang en bio-informaticums verhelderde het DNA.
,Alles wordt tegenwoordig gesequenced (bepaling van de nucleïnezuur- of
aminozuurvolgorde in het DNA of RNA).
Bouw van DNA
DNA bestaat uit:
- Stikstofbasen
- Pentosen en hexosen (suikergroepen)
- Nucleosiden (base gekoppeld aan suikergroep, zonder fosfaatgroep)
- Nucleotiden (moleculen uit DNA streng)
- Nucleïnezuren (kernzuren)
Van DNA naar eiwit:
DNA wordt d.m.v. transcriptie vertaald naar mRNA. Het mRNA wordt afgelezen in
de ribosomen en het tRNA zet de bijbehorende anticodons op de mRNA streng:
translatie. Hierdoor ontstaat er een eiwit.
Een nucleotide is opgebouwd uit een suikergroep (ribose), fosfaatgroep en een
stikstofbase. De stikstofbase zit altijd aan C nummer 1. Vanaf hier wordt doorgeteld.
De fosfaatgroep zit aan nummer 5. Er wordt afgelezen van 5’-3’.
Glycosidische binding: binding tussen stikstofbase en suikergroep
Fosfaatzuur + fosfaatzuur -> water + ADP
ADP + fosfaat -> ATP
ATP = energierijk omdat atomen allemaal negatief geladen zijn en hierdoor niet bij
elkaar willen zitten. Ze stoten elkaar constant af en hierdoor wordt er energie
opgebouwd.
Het verschil tussen DNA en RNA is de OH groep op nummer 2. RNA heeft op nummer
twee een OH groep, DNA alleen een H. RNA is daarom dus ook minder stabiel (is
sneller hydrolyseerbaar). Erfelijk materiaal moet dus stabiel zijn, RNA moet gebruikt
en weer afgebroken worden.
✴ Pyrimidines (6-ring): Cytosine, Uracil (RNA), Thymine (DNA)
✴ Purines (dubbele ring): Adenine en Guanine
2 purines passen niet tegenover elkaar, er is te weinig ruimte: sterisch.
Polymorfisme: omwisseling van base in het DNA (bijv. T voor C). Dit hoort
natuurlijk niet en is dan ook een fout in het DNA.
Inosine kan basenparen vormen met meerdere basen. Hij heeft een soort
universele groep: hypoxanthine.
DNA en RNA zijn polynucleotiden. Ze worden nucleïnezuren genoemd.
DNA - één type, één doel: erfelijke eigenschappen ‘bewaren’
RNA – meerdere typen, meerdere doelen
- ribosomaal RNA: vormt structuur en functie in ribosomen
- messenger RNA: draagt de “boodschap” over
, - transfer RNA: vervoert aminozuren om zo een eiwit te vormen
- micro RNA’s
De twee DNA strengen zijn complementair: de basevolgorde van de ene streng
bepaalt automatisch de basevolgorde van de andere streng. De twee DNA strengen
zijn ook antiparallel (tegenovergesteld, A-T en G-C): alleen dan kunnen de
nucleotiden baseparen vormen.
De stikstofbasen (A,T,G,C) vormen H-bruggen met elkaar. Hierdoor blijft de
dubbele Helix(de twee draaiing van de DNA strengen) bij elkaar. A en T vormen 2
H-bruggen, G en C vormen 3 H-bruggen.
Het G-C gehalte heeft invloed op de smelttemperatuur. G-C vormt 3 bindingen,
waardoor er meer energie nodig is om deze bindingen stuk te krijgen.
Replicatie
DNA bestaat uit een oude en een nieuwe streng. De oude streng dient als mal voor
de nieuwe streng.
Vroeger wist men niet hoe replicatie ging. De mogelijke modellen waren:
- Dispersieve model (verspreiden van delen van de strengen)
- Conservatieve model (behoud van de oude strengen)
- Semiconservatieve model (behoud oude streng, kopie is nieuwe streng)
Experiment Meselson-Stahl, bewijs semiconservatief model:
E.coli is eerst gegroeid op het zwaarder N15 isotoop. Na wisseling van medium,
waarin N14 aanwezig is, wordt van elke generatie het DNA geanalyseerd met
ultracentrifugatie. De zware N15 deeltjes gaan naar beneden, de lichter N14
bevinden zich boven in de buis. De percentages zwaar en licht DNA worden
vergeleken.
DNA-replicatie is bidirectioneel
- Twee replicatievorken in tegengestelde richting
DNA-replicatie is semidiscontinu
- “Leading” streng: continue synthese
