Volledige samenvatting van het vak Moleculaire biologie

Samenvatting moleculaire biologie Angelika Kolodziejska 2Ba BMW



1 DNA, chromosomen en cellen
1.1 Structuren en functie van nucleïnezuren
 Nucleïnezuren leveren het genetisch materiaal aan voor cellen en virussen.
o Zijn negatief geladen
o Hebben suiker-fosfaat backbone
 Verschillende types cellen in 1 organisme dragen hetzelfde DNA, maar hun functie is
verschillend door epigenetische mechanismen.
 Genoom = verzamelnaam voor alle type DNA moleculen in eenzelfde cel/organisme
 Genen = DNA segmenten die de genetische informatie dragen.
Thymine (DNA) heeft een methylgroep en verschilt zo van Uracil (RNA)
Basenparen:
 G&C  3 waterstofbruggen  sterker
 A&T  2 waterstofbruggen
Classical DNA-dependent DNA polymerase: standard DNA replicatie en/of reparative
RNA-dependent DNA polymerase: genoom evolutie en telomeer functie
1.2 Structuur en functie van chromosomen
 Typisch eukaryoot chromosoom kan honderden miljoenen bp lang zijn
 Chromosomen bestaan uit chromatine
o Dna-proteïne complex
o Chromosomen zijn dynamische structuren die alterneren tussen dichte en losse
opvouwing
 3 niveau’s van opvouwing
o Rond histonen: 7 keer korter
o 30 nm fiber: 7 keer korter
o Chromatine lussen: variabel +- 7 keer
 Heterochromatine: supercompact DNA, meer meer dan de 3 niveau’s. Genetisch inactief! (te
compact)
 Euchromatine: minder compact, wel genetische actief

1.2.1 Chromosoom functie:
Gespecialiseerde sequenties die nodig zijn:
 Centromeren (kinetochoor bindt bij celdeling)
 Origins of replications = DNA sequentie waarop proteïne factoren binden om DNA replicatie
te starten
 Telomeren
o Gespecialiseerde structuren aan het einde
 Zullen lus vormen  DNA hybridiseert om zichzelf te beschermen (3’ kant)
o 6N repeats (GGGTTA)
o Nodig voor behoud van integriteit van chromosomen  wanneer cel deelt worden
deze korter
 Telomerase brengt telomeren weer op lengte
 Werking telomerase:
 Complementaire sequentie hecht aan en telomerase zal streng
verlengen
 Kan maar aantal keer verlengen  beschermingsmechanisme
 Tumorcellen activeren telomerase waardoor ze eeuwig blijven delen
 cel immortaliseren
 Dmv southern blotting kan je zien hoeveel kb aan telomeren je nog hebt



1

,Samenvatting moleculaire biologie Angelika Kolodziejska 2Ba BMW


1.2.2 Telomeren en cellulaire veroudering
 Lichaamscellen hebben een vooraf bepaalde levensduur
 Cellen delen beperkt aantal keer
o Bv huidbiopt om fibroblasten te kweken:
 Kind: cellen delen 80-tal keer
 Volwassenen: cellen delen 10 tot 20 keer
 Cellen die niet meer delen = senescent
 Progressieve verkorting van telomeren met celdelingen
 Telomerase is aanwezig:
o In kiemlijncellen
o In snel delende somatische cellen
 Telomerase functie vermindert met de leeftijd

1.3 DNA en chromosomen in celdeling en celcyclus
1.3.1 Verschillen in DNA copy number
 Ploïdie: het aantal kopies (n) van de basis chromosomen set
o Meeste cellen bij de mens zijn diploïd (2C)
o Sperma cellen en eicellen zijn haploïd (1C)
o Sommige gespecialiseerde cellen zijn nulliploïd (0C, geen nucleus): erythrocyten,
bloedplaatjes, …
o Sommige zijn polyploïd: 2 mechanismen
 Replicatie zonder celdeling
 Celfusie
 Copy number verandert tijdens de celcyclus

S  G2  M  G1  S
Vroege S-fase
 Dubbele helix wordt bijeengehouden door cohesine
 DNA = 2C, chromosomen = 2n
Late S-fase
 Cohesine wordt verwijderd behalve in het centrum
 Vorming zuster chromatiden
 DNA = 4C, chromosomen = 2n
M-fase
 Zuster chromatiden delen en geven 2 chromosomen die eerlijk verdeeld worden in 2
dochtercellen

1.3.2 Mitochondriën
 E productie dmv oxidatieve fosforylatie
 Hebben eigen DNA
 Eigen transcriptie en translatie
 Eigen genetische code
Mitochondrieel DNA van de mens (mt DNA)
 Geen intronen
 Geen recombinatie
 Genen
o 2 rRNA
o 22 tRNA
o 13 ewitten  de rest importeren zevanuit de cel
Mitochondrieel genetische code
 Slechts 13 polypeptiden worden gevormd

2

, Samenvatting moleculaire biologie Angelika Kolodziejska 2Ba BMW


 Beperkte functionele belasting
 Genetische code is verschillend van universele
o 4 codons verschillend
(in enosymbiont theorie: mit afkomstig van purper bac  zo klein en zo weinig genen waarvoor ze
moeten coderen dat wanneer je iets verandert het niet direct verandering geeft)
Oneven replicatie van mitochondrieel DNA
 Replicatie van mtDNA is niet gekoppeld aan celcyclus
 Sommige mtDNA moleculen kunnen meer gerepliceerd worden dan andere
 Mitochondriële mutaties kunnen in een bepaald percentage voorkomen

1.3.3 Celcyclus
Mitose:
Interfase  profase  prometafase  metafase  anafase  telofase  cytokinese
Absolute kopie van ouderlijke cel

Meiose:
 Dubbele deling: geeft aanleiding tot haploïde gameten
 Bij eicellen is de deling speciaal:
o Asymmetrisch: geeft aanleiding tot grote eicel en klein poollichaampje (door
ongelijke verdeling cytoplasma)
o Meiose stopt in meiose I gedurende de foetale ontwikkeling, vervolg vanaf de
pubertijd met één deling per menstruele cyclus
 Paring van paternaal en maternaal homoloog tijdens meiose I
 Paring van X en Y bij de man alleen t.h.v. de pseudoautosomale regio’s omdat X vele groter
is dan Y
 Cross-overs komen voor
o Breken van homologe chromosomen en terug aan elkaar zetten van maternale en
paternale fragmenten
o Chiasmata (site van cross-over) zijn niet-random verdeeld
o Er bestaan hotspots voor recombinatie
o Er moet altijd een recombinatie zijn in de pseudoautosomale regio

Waarom elke gameet uniek?
 Hypotetisch: zonder recombinatie:
o Elke gameet at random 1 homoloog
o 223 mogelijkheden
 Crossovers zorgen voor bijkomende diversiteit

2 Genstructuur, genexpressie en organisatie van het
mens genoom
2.1 Genen die voor eiwit coderen
 Slechts 1,2% van 3,2 Gb genoom codeert voor eiwit
 Coderende stukken heten exonen  dmv splicing exonen uit RNA knippen  translatie 
chemische modificatie van eiwitten
 Proteïne structuur:
o Primaire structuur: lineaire sequentie
o Secundaire structuur: pad dat eiwit ruggengraat vormt in locale regio’s
 Alfa helix  gestabiliseerd door waterstofbruggen tussen carbonyl zuurstof
en waterstof


3