Module 1: basisterminologie
1. Inleiding
• Target: NZ(= nucleinezuren) = bevatten genetische info + bepalen genotype
• mRNA: aantonen tot expressie gekomen genen
• rDNA (ribosomaal --> m.o.): directe diagnostiek & fylogenetische analyse (hoe dichter bij elkaar op
stamboom, hoe verwanter)
• technieken:
- hybridisatietechnieken
- kleuring met fluorescente kleurstoffen in combi met electroforetische techn.
- Gecombineerd met voorafgaande NZ-amplificatiemethodes (PCR)
- Sequencingtechnieken
2. Erfelijk materiaal en genen
2.1 bouwstenen DNA
• DNA: desoxyribonucleïnezuur
• Polynucleotiden (condensatie mononucleotiden)
• Mononucleotide:
- Fosfaatgroep + suikergroep + N-houdende base
• Nucleoside: conjugatie base en suiker
- Ribose: op 2’: OH groep ipv H
- Basen:
o Purines: A en G
o Pryrimidines: C en T
o Heterocyclische baden
• Desoxyribonucleotiden onderling verbonden via 3’-5’- fosfaat diesterverbindingen , 5’ --> 3’: polariteit -->
richting
• DNA-kettingaangroei van 5’ naar 3’
• Eerst: dinucleotide
• Verdere aanhechting: ruggengraat met basen: zijgroepen
• Primaire structuur NZ : opeenvolging van mononucleotiden met bijhorende base = basensequentie DNA-
streng
• Volgorde nucleotiden: willekeurig + geen beperking op sequentie en lengte
2.2 dubbele helix
DNA besaat uit:
• 2 polynucleotiden
• N-basen aan binnenzijde
• H-bruggen
• Complementaire base: A-T en C-G
• Anti-parallelle ketens
!! A-T = 2 H-bruggen
G-C= 3 H-bruggen --> sterkere binding!
• Bijkomend niveau van organisatie
- Negatief (onderopgewonden) en positief (overopgewonden)
- Introductie supercoils
- Structurele rol
- Rol in replicatie, recombi, genexpressie en regulatie
, 2.3 DNA-structuur
• Veel virussen met ssDNA-genoom ( veel RNA --> veel minder stabiel --> onderzoek moeilijker)
- Ssgenomen met gebieden met complementariteit met zichzelf --> interne dubbele helix
haarspeldstructuren
• Veel genomen: circulaire DNA-moleculen
- Oa meeste bacteriele genomen, sommige virussen, verschillende bacteriofagen (virus --> gaat DNA
inspuiten) en plasmiden (= circulair dsDNA is naast gewoon DNA ook nog aanwezig --> geeft makkelijk
door aan andere organismen)
• Scheiden van circulair gesloten strengen: structuur rond zichzelf roteren voor opheffen spanning -->
supercoils
• Circulair DNA zonder superheliciteit= relaxed DNA
--> verschillende mobiliteit op gel: supercoil migreert sneller omwillen van compactere vorm
3. Genen en chromosomen
3.1 eukaryoot DNA
• DNA in chromosomen: lussen
• Chromatine: complex DNA opgerold rond histoneiwitten --> dikke draad; verder opvouwing
• DNA-lussen: gebonden op nucleaire matrix en verdere spiralisatie of condensatie is aanwezig in
metafasechromosomen
• Interfase: DNA in lussen opgevouwen met minder/meer gecondenseerde gebieden
• Metafasechromo.: DNA volledig opgevouwen
• Chromosoom:
- Centromeer
- P-arm (korte arm)
- Q-arm (langere arm)
- Aantal ARS
- Telomeren (uiteinden belangrijke rol in veroudering)
- Typisch uitzicht: metafase
• DNA verpakr in chromo. In kern, alle genetische info op chromo = genoom
• Menselijk genoom: normale cel 46 chromo, helft van vader, helft van moeder
• Gen: stuk DNA met info voor synthese functionele RNA-molecuke --> eiwit
• Plaats gen op chromo = locus
• Extra- of intergen-DNA:
- Zeer variabel van persoon tot persoon
- Geen functie
- DNA-seque die vaak herhaald voorkomen op verschillende chromo (‘repeats’)
- Minisatellet- of microsatelliet-DNA
• Uniek DNA:
- Coderend voor eiwitten
- < 5% DNA-hoeveelheid
• Intergen (junk, zelfzuchtig) DNA
- Herhaling DNA-seque op aantal chromo
- Functie: oprolling DNA-draad in chromatinestructuur
• Eukaryoten:
- Ook genen in mitochon en chloroplasten
- Extrachromosomale erfelijkheid:
o Mens: in mito: erfelijk materiaal enkel afkomstig van moeder --> genetisch onderzoek
,• Polymorfisme= stukje DNA dat herhaald voorkomt
- Vergelijk erfelijk materiaal 2 pers: om 200-300 nucleotiden: andere base in DNA-keten
- Sequentiepolymorfisme
- Lengtepolymorfisme (mini- of microsatel): verschillend aantal herhallingen bv 3x GAG vs 6x GAG
- Gebruik:
o Gerechtelijk onderzoek: herkomst biologisch staal
o Diagnostiek erfelijke ziekten --> koppelingsonderzoek
• Single nucleotide polymorfisme= SNP (‘snip’)
= variatie in DNA van 1 nucleotide lang, op 1 plaats in genoom bij verschillende mensen
ander nucleotiden
(microsatellieten= aantal nucleotiden met verschillend aantal)
- Meest waarschijnlijk onschuldig
- SNP’s ontstaan door kopieerfoutjes in DNA replicatie en kunnen uitbreiden omdat
geen nadeel opleveren voor organisme
- 90% van alle genetische variaties in menselijk genoom SNP’s
- Op elke 1300 nt in DNA SNP
- Niet regelmatig over genoom verdeeld
- 2/3: C vervangen door T
- Ontdekken nieuwe SNP’s door sequencen DNA-volgorde
- Gebruik:
o Genetische vingerafdrukken
o Bepalen bloedverwantschap
o Wetenschappelijk onderzoek: bijwerkingen medicijnen
3.2 bacteriële chromosoom
• cirkelvormige bacteriele genoom
• E.Coli: supercoiling en lusvorming, plasmiden (= extra chromosomaal)
3.3 virale nucleïnezuren
• variatie in:
- grootte en complexiteit genoom
- gastheerspecificiteit, replicatiestrategie
- coderend vermogen 3 tot meer dan 200 eiwitten
• genoomreplicatie: eigen DNA- of RNA-polymerase
• indeling obv genetisch materiaal
, 4. van gen naar eiwit
4.1 dogma van Crick
• ribonucleinezuren of RNA:
- ribose ipv 2-deoxyribose
- U binden met A
- Enkelstrengig
o tRNA: inwendige waterstofbrugvormingen
o RNA-virussen: dubbelstrengig RNA
o Enkelstrengige DNA-virussen
- Kleiner molecuulgewicht
- Minder stabiel
- Kortere levensduur
- RNA’s:
o mRNA (boodschapper eiwitaanmaak)
o tRNA( transportsysteem AZ tijdens eiwitsynthese)
o rRNA ( vorming ribosoom)
4.2.1 modificaties
• omzetting RNA in ds DNA-molecule= kopie DNA of cDNA (reverse transcriptase=
belangrijk voor PCR want werkt enkel bij dubbelstrengig --> RNA naar DNA) -->
doorlopen transcriptieproces van DNA naar RNA in omgekeerde volgorde
• splicing (exons en introns) uit mRNA
• modificaties polypeptideketen --> ontstaan functionele eiwitten
- samengestelde proteïne = proteide
- partiele proteolyse --> herschikken molecule en aannemen functionele vorm
• modificaties: bij eukaryote cellen, niet/minder bij prokar
4.2 genetische code
• info synthese eiwitten: DNA-structuur gecodeerde vorm
• opeenvolging 3 basen in DNA bepaalt specifieke aanbreng van 1 AZ in eiwit
• 3 opeenvolgende basen= triplet
• Triplet DNA en mRNA= codon
• Complementaire triplet tRNA= anticodon
• Ondubbelzinnig: 1 codon voor 1 AZ
• Degeneratie: aanbreng 1 AZ door meerdere codons
• Start- en stopcodons: AUG( start) en UAA/UAG/UGA (stop)
• Derde B is minst kritische
• Universele karakter:
- Triplet eenzelfde betekenis Tekening dia 45
- Genetische info eiwit, in eender welk organisme: op dezelfde wijze
gecodeerd en resultaat is hetzelfde proteine
- Aanpassen expressiesignalen, aangezien per organisme verschillend
- Codongebruik
• Niet overlappend
• Geen interne punctuatie: aansluitend overlopen
• Colineariteit: gekende opeenvolging B --> opeenvolging AZ
• Bij opsporen gen: aanduiden overeenkomstige niet-functionerende eiwit; niet omgekeerd --> bij gekende
AZ opeenvolging: bij benadering overeenkomstige gen --> meerder codons voor eenzelfde AZ
1. Inleiding
• Target: NZ(= nucleinezuren) = bevatten genetische info + bepalen genotype
• mRNA: aantonen tot expressie gekomen genen
• rDNA (ribosomaal --> m.o.): directe diagnostiek & fylogenetische analyse (hoe dichter bij elkaar op
stamboom, hoe verwanter)
• technieken:
- hybridisatietechnieken
- kleuring met fluorescente kleurstoffen in combi met electroforetische techn.
- Gecombineerd met voorafgaande NZ-amplificatiemethodes (PCR)
- Sequencingtechnieken
2. Erfelijk materiaal en genen
2.1 bouwstenen DNA
• DNA: desoxyribonucleïnezuur
• Polynucleotiden (condensatie mononucleotiden)
• Mononucleotide:
- Fosfaatgroep + suikergroep + N-houdende base
• Nucleoside: conjugatie base en suiker
- Ribose: op 2’: OH groep ipv H
- Basen:
o Purines: A en G
o Pryrimidines: C en T
o Heterocyclische baden
• Desoxyribonucleotiden onderling verbonden via 3’-5’- fosfaat diesterverbindingen , 5’ --> 3’: polariteit -->
richting
• DNA-kettingaangroei van 5’ naar 3’
• Eerst: dinucleotide
• Verdere aanhechting: ruggengraat met basen: zijgroepen
• Primaire structuur NZ : opeenvolging van mononucleotiden met bijhorende base = basensequentie DNA-
streng
• Volgorde nucleotiden: willekeurig + geen beperking op sequentie en lengte
2.2 dubbele helix
DNA besaat uit:
• 2 polynucleotiden
• N-basen aan binnenzijde
• H-bruggen
• Complementaire base: A-T en C-G
• Anti-parallelle ketens
!! A-T = 2 H-bruggen
G-C= 3 H-bruggen --> sterkere binding!
• Bijkomend niveau van organisatie
- Negatief (onderopgewonden) en positief (overopgewonden)
- Introductie supercoils
- Structurele rol
- Rol in replicatie, recombi, genexpressie en regulatie
, 2.3 DNA-structuur
• Veel virussen met ssDNA-genoom ( veel RNA --> veel minder stabiel --> onderzoek moeilijker)
- Ssgenomen met gebieden met complementariteit met zichzelf --> interne dubbele helix
haarspeldstructuren
• Veel genomen: circulaire DNA-moleculen
- Oa meeste bacteriele genomen, sommige virussen, verschillende bacteriofagen (virus --> gaat DNA
inspuiten) en plasmiden (= circulair dsDNA is naast gewoon DNA ook nog aanwezig --> geeft makkelijk
door aan andere organismen)
• Scheiden van circulair gesloten strengen: structuur rond zichzelf roteren voor opheffen spanning -->
supercoils
• Circulair DNA zonder superheliciteit= relaxed DNA
--> verschillende mobiliteit op gel: supercoil migreert sneller omwillen van compactere vorm
3. Genen en chromosomen
3.1 eukaryoot DNA
• DNA in chromosomen: lussen
• Chromatine: complex DNA opgerold rond histoneiwitten --> dikke draad; verder opvouwing
• DNA-lussen: gebonden op nucleaire matrix en verdere spiralisatie of condensatie is aanwezig in
metafasechromosomen
• Interfase: DNA in lussen opgevouwen met minder/meer gecondenseerde gebieden
• Metafasechromo.: DNA volledig opgevouwen
• Chromosoom:
- Centromeer
- P-arm (korte arm)
- Q-arm (langere arm)
- Aantal ARS
- Telomeren (uiteinden belangrijke rol in veroudering)
- Typisch uitzicht: metafase
• DNA verpakr in chromo. In kern, alle genetische info op chromo = genoom
• Menselijk genoom: normale cel 46 chromo, helft van vader, helft van moeder
• Gen: stuk DNA met info voor synthese functionele RNA-molecuke --> eiwit
• Plaats gen op chromo = locus
• Extra- of intergen-DNA:
- Zeer variabel van persoon tot persoon
- Geen functie
- DNA-seque die vaak herhaald voorkomen op verschillende chromo (‘repeats’)
- Minisatellet- of microsatelliet-DNA
• Uniek DNA:
- Coderend voor eiwitten
- < 5% DNA-hoeveelheid
• Intergen (junk, zelfzuchtig) DNA
- Herhaling DNA-seque op aantal chromo
- Functie: oprolling DNA-draad in chromatinestructuur
• Eukaryoten:
- Ook genen in mitochon en chloroplasten
- Extrachromosomale erfelijkheid:
o Mens: in mito: erfelijk materiaal enkel afkomstig van moeder --> genetisch onderzoek
,• Polymorfisme= stukje DNA dat herhaald voorkomt
- Vergelijk erfelijk materiaal 2 pers: om 200-300 nucleotiden: andere base in DNA-keten
- Sequentiepolymorfisme
- Lengtepolymorfisme (mini- of microsatel): verschillend aantal herhallingen bv 3x GAG vs 6x GAG
- Gebruik:
o Gerechtelijk onderzoek: herkomst biologisch staal
o Diagnostiek erfelijke ziekten --> koppelingsonderzoek
• Single nucleotide polymorfisme= SNP (‘snip’)
= variatie in DNA van 1 nucleotide lang, op 1 plaats in genoom bij verschillende mensen
ander nucleotiden
(microsatellieten= aantal nucleotiden met verschillend aantal)
- Meest waarschijnlijk onschuldig
- SNP’s ontstaan door kopieerfoutjes in DNA replicatie en kunnen uitbreiden omdat
geen nadeel opleveren voor organisme
- 90% van alle genetische variaties in menselijk genoom SNP’s
- Op elke 1300 nt in DNA SNP
- Niet regelmatig over genoom verdeeld
- 2/3: C vervangen door T
- Ontdekken nieuwe SNP’s door sequencen DNA-volgorde
- Gebruik:
o Genetische vingerafdrukken
o Bepalen bloedverwantschap
o Wetenschappelijk onderzoek: bijwerkingen medicijnen
3.2 bacteriële chromosoom
• cirkelvormige bacteriele genoom
• E.Coli: supercoiling en lusvorming, plasmiden (= extra chromosomaal)
3.3 virale nucleïnezuren
• variatie in:
- grootte en complexiteit genoom
- gastheerspecificiteit, replicatiestrategie
- coderend vermogen 3 tot meer dan 200 eiwitten
• genoomreplicatie: eigen DNA- of RNA-polymerase
• indeling obv genetisch materiaal
, 4. van gen naar eiwit
4.1 dogma van Crick
• ribonucleinezuren of RNA:
- ribose ipv 2-deoxyribose
- U binden met A
- Enkelstrengig
o tRNA: inwendige waterstofbrugvormingen
o RNA-virussen: dubbelstrengig RNA
o Enkelstrengige DNA-virussen
- Kleiner molecuulgewicht
- Minder stabiel
- Kortere levensduur
- RNA’s:
o mRNA (boodschapper eiwitaanmaak)
o tRNA( transportsysteem AZ tijdens eiwitsynthese)
o rRNA ( vorming ribosoom)
4.2.1 modificaties
• omzetting RNA in ds DNA-molecule= kopie DNA of cDNA (reverse transcriptase=
belangrijk voor PCR want werkt enkel bij dubbelstrengig --> RNA naar DNA) -->
doorlopen transcriptieproces van DNA naar RNA in omgekeerde volgorde
• splicing (exons en introns) uit mRNA
• modificaties polypeptideketen --> ontstaan functionele eiwitten
- samengestelde proteïne = proteide
- partiele proteolyse --> herschikken molecule en aannemen functionele vorm
• modificaties: bij eukaryote cellen, niet/minder bij prokar
4.2 genetische code
• info synthese eiwitten: DNA-structuur gecodeerde vorm
• opeenvolging 3 basen in DNA bepaalt specifieke aanbreng van 1 AZ in eiwit
• 3 opeenvolgende basen= triplet
• Triplet DNA en mRNA= codon
• Complementaire triplet tRNA= anticodon
• Ondubbelzinnig: 1 codon voor 1 AZ
• Degeneratie: aanbreng 1 AZ door meerdere codons
• Start- en stopcodons: AUG( start) en UAA/UAG/UGA (stop)
• Derde B is minst kritische
• Universele karakter:
- Triplet eenzelfde betekenis Tekening dia 45
- Genetische info eiwit, in eender welk organisme: op dezelfde wijze
gecodeerd en resultaat is hetzelfde proteine
- Aanpassen expressiesignalen, aangezien per organisme verschillend
- Codongebruik
• Niet overlappend
• Geen interne punctuatie: aansluitend overlopen
• Colineariteit: gekende opeenvolging B --> opeenvolging AZ
• Bij opsporen gen: aanduiden overeenkomstige niet-functionerende eiwit; niet omgekeerd --> bij gekende
AZ opeenvolging: bij benadering overeenkomstige gen --> meerder codons voor eenzelfde AZ
