H1 Grondleggers van de moleculaire biologie
1. Inzichten in de natuur van het erfelijk materiaal
De wetten van Mendel
• Gregor Johann Mendel
• Proef: overerving bij een erwtenplant
o Normaal zelfbestuiving → M. nam meeldraden en stamper van 2 ≠ erwtenplanten →
artificiële kruisbestuiving
o Ouder planten = P-generatie zijn ‘zuivere lijn’
o Discontinue in resultaten
o Bestuiving tot de F2-generatie
o P-generatie: gerimpelde en gladde zaden → monohybride kruising
o F1-generatie: enkel glad
o F2-generatie: 3 glad en 1 gerimpeld (= 3:1 ratio)
o Besluit: glad is dominant en gerimpeld is recessief
• 1) De uniformiteitswet: de 1e generatie van homozygote(=raszuiver) ouders vertonen het
dominante fenotype (= zichtbaar kenmerk)
2) De splitsingswet / wet der segregatie: bij de gameetvorming splitsen de
erfelijkheidsdeterminanten zich zodat de kans dat een gameet 1 v beide determinanten
bevat gelijk is
3) De onafhankelijkheidswet: de splitsing van erfelijkheidsdeterminanten bij de
segregatie van gameten is onafhankelijk van elkaar
Chromosomen zijn de dragers van erfelijke kenmerken
Walther Flemming
• Chromosoom = Chroma (=kleur) + soma (=lichaam)
• Beschrijving van de celdelingen → mitose
o Chromosomen splitsen in dochtercellen
Theodor Boveri
• Werkte verder op Flemming
• Spoelwormenexperiment
o bij maturatie vd eicel werd #chromosomen van 4 naar 2 → beschrijving van de meiose
o Splitsing van homologe chromosomen ≈ segregatie van allelen
o Onafhankelijke overerving indien kenmerken op ≠ chromosomen
• Zee-egelexperiment
o bewijs van haploïde ei- en zaadcellen (een volledige chromosomen set is diploïd na
de bevruchting)
1
,Walter Sutton
• Verfijnde het werk van Boveri
• Sprinkhanenexperiment:
o 11 chromosomen die je kan ordenen op grootte + 1 ongepaard geslachtschromosoom
o Willekeurige positionering van chromosomen in metafase
o Chromosomen gedragen zich onafhankelijk van elkaar → grote genetische variatie
Thomas Hunt Morgan
• Gaf bewijs voor de conclusie van (3 bovenstaande wetenschappers)
• fruitvliegjesexperiment
o Ontdekking van een mutatie die zich uitte op oogkleur verandering – wild type
o Overerving geslachtsafhankelijk
o P-generatie: vrouwtje rood oogig, mannetje wit oogig
o F1-generatie: allemaal rood → rood is dominant
o F2-generatie: 3:1 ratio en wit enkel bij de mannetjes → allel voor oogkleur is X
chromosoom gebonden
• Bewijs dat chromosomen de fysische drager van erfelijke info is
• Theorie van de chromosomale overerving
o = resultaat van bovenstaande onderzoeken
DNA is het ‘transforming principle’
Johann Friederich Mieser
• Samenstelling van witte bloedcellen onderzoeken
o Nucleïne: zure fosfaat (P)-rijke molecule; geen zwavel (S); proteolyse resistent
1 1
o Kern: 3 nucleïne en 3 EW
Phoebus Levene
• Verfijnen van de structuur
• Nucleïnezuur uit gisten
o Nucleotide: suiker, base (A: adenine, C: cytosine, G: guanine, T:
thymine) en P-groep
o Tetranucleotide hypothese: DNA zou bestaan uit gelijke
hoeveelheden van elke base
o Hieruit besloot hij dat DNA onmogelijk de genetische code kon
bevatten
o Hij dacht dat EW de genetische code bevatten
• Nucleotidenonderzoek belangrijkste
2
,Frederick Griffith
• The transforming principle
• Muizenexperiment
o (R)rough pneumokokken - ongevaarlijk en (S)smooth pneumokokken - gevaarlijk
o R levend + levende muis → R levend + levende muis
S levend + levende muis → S levend + dode muis
S dood + levende muis → S dood + levende muis
R levend + S dood + levende muis → S levend + dode muis
Avery, Mc Leod en McCarthy
• S bacteriën in vitro
o 3 proefbuizen met hittegedoode S bact :
1 behandeld met proteasen (= geen EW)
1 met ribonuclease (= geen RNA)
1 met deoxyribonucleasen (= geen DNA)
o Geen transformatie bij geen DNA
=> DNA is de transformerende factor
Alfred Hershey en Martha Chase
• Bacteriofaagexperiment
o Bacteriofaag: virussen die bacteriën kunnen infecteren door injectie van partikels die
nieuwe faagpartikels kan aanmaken – bevat dus hun genetisch materiaal
De vraag: injecteren ze EW of DNA
o Gebruik van radioisotopen: voor faagEW (want geen zwavel in DNA) wordt S35
gebruikt; voor DNA (want geen fosfaat in faagEW) wordt P32 gebruikt
o Stoffen in aparte proefbuizen met bacteriën erbij → worden gemengd (blender) zodat
faagshell van bacteriën gescheiden worden → centrifugeren
o Resultaat: EW in supernatant; DNA in bacteriën
=> DNA is de transformerende factor en dus de erfelijkheidsdrager
2. Een model voor de structuur van DNA
Erwin Chargaff
• A, T, G en C komen niet in gelijke hoeveelheden voor –
verwerpen van Levene’s hypothese
• De regel van Chargaff: A hoort bij T ; C hoort bij G ; purines
horen bij pyrimidines
3
, James Watson en Francis Crick - Rosalind Franklin en Maurice Wilkins VS Linus Pauling
• J. W. en F. C. : dubbele helix model – gebaseerd op X-straal diffractie resultaat van R. F.
• J. W. en F. C. maakten 3D modellen o.b.v. gekende moleculaire afstanden en
bindingshoeken – methode van L. P.
• L. P. toonde de α-helix structuur aan
• Watson en Crick hadden het meest correcte dubbele helix model
3. Het Centrale dogma
• Irreversibel (met enkele uitzonderingen)
4. Test jezelf
• Welke 3 historische experimenten waren essentieel om tot het inzicht te komen dat DNA
de drager is van het genetisch materiaal? – muizenexperiment, S bacterie in vitro en
bacteriofaagexperiment
• Hoe kan je radio-isotopen gebruiken om de aanwezigheid van bepaalde biomoleculen aan
te tonen? – radio-isotopen worden met een fluorescent gebonden en zijn op die manier
zichtbaat, ze fluoresceren
• Geef een voorbeeld van een experiment waarin radio-isotopen van bepaalde elementen
werden gebruikt om de rol van DNA als transforming factor aan te nemen? –
bacteriofaagexperiment
• Waarom was er zoveel sceptiscisme onder de wetenschappers omtrent de hypothese dat
DNA de ‘transforming factor’ was? –
• Op welke essentiële elementen baseerden Watson en Crick hun model voor de structuur
van DNA? – helix model en afstanden/hoeken van Pauling + X-straaldiffractie van Franklin
4
1. Inzichten in de natuur van het erfelijk materiaal
De wetten van Mendel
• Gregor Johann Mendel
• Proef: overerving bij een erwtenplant
o Normaal zelfbestuiving → M. nam meeldraden en stamper van 2 ≠ erwtenplanten →
artificiële kruisbestuiving
o Ouder planten = P-generatie zijn ‘zuivere lijn’
o Discontinue in resultaten
o Bestuiving tot de F2-generatie
o P-generatie: gerimpelde en gladde zaden → monohybride kruising
o F1-generatie: enkel glad
o F2-generatie: 3 glad en 1 gerimpeld (= 3:1 ratio)
o Besluit: glad is dominant en gerimpeld is recessief
• 1) De uniformiteitswet: de 1e generatie van homozygote(=raszuiver) ouders vertonen het
dominante fenotype (= zichtbaar kenmerk)
2) De splitsingswet / wet der segregatie: bij de gameetvorming splitsen de
erfelijkheidsdeterminanten zich zodat de kans dat een gameet 1 v beide determinanten
bevat gelijk is
3) De onafhankelijkheidswet: de splitsing van erfelijkheidsdeterminanten bij de
segregatie van gameten is onafhankelijk van elkaar
Chromosomen zijn de dragers van erfelijke kenmerken
Walther Flemming
• Chromosoom = Chroma (=kleur) + soma (=lichaam)
• Beschrijving van de celdelingen → mitose
o Chromosomen splitsen in dochtercellen
Theodor Boveri
• Werkte verder op Flemming
• Spoelwormenexperiment
o bij maturatie vd eicel werd #chromosomen van 4 naar 2 → beschrijving van de meiose
o Splitsing van homologe chromosomen ≈ segregatie van allelen
o Onafhankelijke overerving indien kenmerken op ≠ chromosomen
• Zee-egelexperiment
o bewijs van haploïde ei- en zaadcellen (een volledige chromosomen set is diploïd na
de bevruchting)
1
,Walter Sutton
• Verfijnde het werk van Boveri
• Sprinkhanenexperiment:
o 11 chromosomen die je kan ordenen op grootte + 1 ongepaard geslachtschromosoom
o Willekeurige positionering van chromosomen in metafase
o Chromosomen gedragen zich onafhankelijk van elkaar → grote genetische variatie
Thomas Hunt Morgan
• Gaf bewijs voor de conclusie van (3 bovenstaande wetenschappers)
• fruitvliegjesexperiment
o Ontdekking van een mutatie die zich uitte op oogkleur verandering – wild type
o Overerving geslachtsafhankelijk
o P-generatie: vrouwtje rood oogig, mannetje wit oogig
o F1-generatie: allemaal rood → rood is dominant
o F2-generatie: 3:1 ratio en wit enkel bij de mannetjes → allel voor oogkleur is X
chromosoom gebonden
• Bewijs dat chromosomen de fysische drager van erfelijke info is
• Theorie van de chromosomale overerving
o = resultaat van bovenstaande onderzoeken
DNA is het ‘transforming principle’
Johann Friederich Mieser
• Samenstelling van witte bloedcellen onderzoeken
o Nucleïne: zure fosfaat (P)-rijke molecule; geen zwavel (S); proteolyse resistent
1 1
o Kern: 3 nucleïne en 3 EW
Phoebus Levene
• Verfijnen van de structuur
• Nucleïnezuur uit gisten
o Nucleotide: suiker, base (A: adenine, C: cytosine, G: guanine, T:
thymine) en P-groep
o Tetranucleotide hypothese: DNA zou bestaan uit gelijke
hoeveelheden van elke base
o Hieruit besloot hij dat DNA onmogelijk de genetische code kon
bevatten
o Hij dacht dat EW de genetische code bevatten
• Nucleotidenonderzoek belangrijkste
2
,Frederick Griffith
• The transforming principle
• Muizenexperiment
o (R)rough pneumokokken - ongevaarlijk en (S)smooth pneumokokken - gevaarlijk
o R levend + levende muis → R levend + levende muis
S levend + levende muis → S levend + dode muis
S dood + levende muis → S dood + levende muis
R levend + S dood + levende muis → S levend + dode muis
Avery, Mc Leod en McCarthy
• S bacteriën in vitro
o 3 proefbuizen met hittegedoode S bact :
1 behandeld met proteasen (= geen EW)
1 met ribonuclease (= geen RNA)
1 met deoxyribonucleasen (= geen DNA)
o Geen transformatie bij geen DNA
=> DNA is de transformerende factor
Alfred Hershey en Martha Chase
• Bacteriofaagexperiment
o Bacteriofaag: virussen die bacteriën kunnen infecteren door injectie van partikels die
nieuwe faagpartikels kan aanmaken – bevat dus hun genetisch materiaal
De vraag: injecteren ze EW of DNA
o Gebruik van radioisotopen: voor faagEW (want geen zwavel in DNA) wordt S35
gebruikt; voor DNA (want geen fosfaat in faagEW) wordt P32 gebruikt
o Stoffen in aparte proefbuizen met bacteriën erbij → worden gemengd (blender) zodat
faagshell van bacteriën gescheiden worden → centrifugeren
o Resultaat: EW in supernatant; DNA in bacteriën
=> DNA is de transformerende factor en dus de erfelijkheidsdrager
2. Een model voor de structuur van DNA
Erwin Chargaff
• A, T, G en C komen niet in gelijke hoeveelheden voor –
verwerpen van Levene’s hypothese
• De regel van Chargaff: A hoort bij T ; C hoort bij G ; purines
horen bij pyrimidines
3
, James Watson en Francis Crick - Rosalind Franklin en Maurice Wilkins VS Linus Pauling
• J. W. en F. C. : dubbele helix model – gebaseerd op X-straal diffractie resultaat van R. F.
• J. W. en F. C. maakten 3D modellen o.b.v. gekende moleculaire afstanden en
bindingshoeken – methode van L. P.
• L. P. toonde de α-helix structuur aan
• Watson en Crick hadden het meest correcte dubbele helix model
3. Het Centrale dogma
• Irreversibel (met enkele uitzonderingen)
4. Test jezelf
• Welke 3 historische experimenten waren essentieel om tot het inzicht te komen dat DNA
de drager is van het genetisch materiaal? – muizenexperiment, S bacterie in vitro en
bacteriofaagexperiment
• Hoe kan je radio-isotopen gebruiken om de aanwezigheid van bepaalde biomoleculen aan
te tonen? – radio-isotopen worden met een fluorescent gebonden en zijn op die manier
zichtbaat, ze fluoresceren
• Geef een voorbeeld van een experiment waarin radio-isotopen van bepaalde elementen
werden gebruikt om de rol van DNA als transforming factor aan te nemen? –
bacteriofaagexperiment
• Waarom was er zoveel sceptiscisme onder de wetenschappers omtrent de hypothese dat
DNA de ‘transforming factor’ was? –
• Op welke essentiële elementen baseerden Watson en Crick hun model voor de structuur
van DNA? – helix model en afstanden/hoeken van Pauling + X-straaldiffractie van Franklin
4
