Samenvatting DNA modificatie
Leerdoelen
Leerdoel 1 Je kan de structuur en fysiche eigenschappen van DNA en
RNA beschrijven (BAS:
body of knowledge: moleculaire biologie, celbiologie, biochemie).
Leerdoel 2 Je kan het gedrag van DNA en RNA moleculen tijdens het
transcriptie en
translatie proces beschrijven en tijdens experimentele handelingen
(nucleïne zuur isolatie, PCR ) beschrijven(BAS: body of knowledge:
moleculaire biologie, celbiologie, biochemie)
Leerdoel 3 (BAS: body of knowledge: moleculaire biologie, celbiologie,
biochemie)
- 3A Je kan de werking van restrictie enzymen beschrijven, je kunt het
resultaat van een geknipt DNA fragment tekenen/beschrijven.
- 3B. Je kan de werking van de verschillende enzymen die een rol
spelen tijdens een klonering beschrijven.
- 3C. Je kan PCR protocollen opstellen en aanpassen (body of
knowlegde moleculaire Biologie.
- 3D Je kan de Sanger sequence-techniek beschrijven en aangeven
wanneer deze analyse toegepast kan worden.
- 3E Je kan de elementen die een rol spelen bij transcriptie en
translatie in een eukaryoot en prokaryoot modelsysteem benoemen
en hun functie beschrijven.
Leerdoel 4 Je kan (met behulp van software) de annaelingstemperatuur
van een PCR analyse, %-GC, delta G, argumenten benoemen of primers
geschikt zijn voor gebruik. (BAS: body of skills: informatievaardigheden,
BAS: body of knowledge: moleculaire biologie, celbiologie, biochemie)
Leerdoel 5 Je kunt de aspecten (do’s en don’t s) m.b.t. veilig werken op
een ggo
laboratorium benoemen (BAS: body of knowlegde: moleculaire biologie)
Leerdoel 6 Je maakt kennis met het zoeken en lezen van
wetenschappelijke literatuur, je presenteert een zelf geselecteerd
wetenschappelijk artikel (BAS: body of skills informatievaardigheden,
sociale en communicatieve vaardigheden)
,DNA and RNA bases DNA RNA
Purine Pyrimidine
Chargrafs rule: G-C en A-T.
Watson en Crick: AT 2 H-bruggen, GC 3 H-bruggen.
Watson en Crick gebruikte Xray difractie analyse van gekristalliseerd DNA
A en T kunnen twee waterstofbruggen maken, terwijl C en G drie
waterstofbruggen kunnen maken. De waterstofbrug vormt de verbinding
tussen de twee nucleotiden.
Vanwege het aantal waterstofbruggen wordt het GC-basepaar minder
gemakkelijk verbroken dan het AT-basepaar. Afhankelijk van de
verhouding tussen de GC- en de AT-baseparen wordt dan ook een hogere
(veel GC) of lagere (weinig GC) temperatuur gevonden waarbij de twee
strengen elkaar loslaten. Deze temperatuur wordt ook wel
het smeltpunt van het betrefende DNA genoemd.
,DNA backbone
De AT en de GC basenparen liggen aan de interior kant van het molecuul
en de 5’ naar 3’ gelinkte fosfaatgroep en deoxyribose componenten
vormen de backbone van elke strand
Een DNA-streng kan beschouwd worden als een "ruggengraat" die
om en om deoxyribose- en fosfaatgroepen bevat, met de basen als
"ribben" die aan de desoxyribosegroepen bevestigd zijn. Door de vlakke
structuur van de basen kunnen deze relatief gemakkelijk boven elkaar
gestapeld worden.
De deoxyribosegroep is afgeleid van ribose, een suikermolecuul. Op de 2'-
positie van de ribose ontbreekt een zuurstofatoom, vandaar deoxyribose.
In RNA is er op deze positie een hydroxylgroep, die wel een zuurstofatoom
bevat. Deze hydroxylgroep is beschikbaar voor allerlei chemische reacties.
Doordat zo'n hydroxylgroep bij DNA ontbreekt, is DNA veel stabieler dan
RNA. Dit is een van de oorzaken dat DNA als erfelijk materiaal veel
geschikter is dan RNA.
Op de 5'-posities kunnen fosfaatgroepen binden. Op de 3'-posities
kunnen de hydroxylgroepen van de suiker binden. Hierdoor kan er
een ruggengraat gevormd worden, waarin de
desoxyribosegroepen en de fosfaatgroepen om en om zitten.
De twee strengen van het DNA lopen antiparallel: bij de ene
streng zit de 5'-positie aan het "begin" en de 3'-positie aan het
"eind", bij de andere streng andersom. Het biologische belang van
deze oriëntaties is groot: de replicatie en de translatie kunnen
alleen in de 5'→3'-
richting plaatsvinden.
, DNA replication is DIRECTIONAL proceeding from 5’ to 3’
Replicatie is het proces waarin DNA verdubbeld wordt. DNA-replicatie is
nodig voor de celdeling (mitose). De replicatie begint op vaste
plaatsen op het DNA, de zogenaamde 'origin of replication'. Deze
plaats is een AT-rijke sequentie (veel adenine en thymine) van
ongeveer 250 basenparen lang. Het wordt ook wel de ARS-
sequentie genoemd.
Direct betrokken bij dit proces is het DNA-polymerase. De benodigde
energie wordt verkregen door hydrolyse van GTP. Het enzym helicase
ontwindt de dubbele DNA-spiraal en laat door het verbreken van de
waterstofbruggen de twee strengen een stukje uit elkaar gaan, waardoor
andere enzymen zoals DNA polymerase een stukje van de enkelvoudige
streng kunnen afezen (transcriptie). Helicase zorgt er dus voor dat
het dubbelstrengs DNA uit elkaar 'ritst'. Zogenaamde single stranded
binding proteins zorgen ervoor dat de twee ontwonden DNA-strengen uit
elkaar blijven staan. Op de plaats waar de twee strengen een stukje
uit elkaar zijn, hecht zich op de zogenaamde 'origin of replication'
(ORI) een door het enzym primase gemaakte RNA-primer. Dit is
het beginpunt van de DNA-synthese. Aan het RNA-molecuul hecht
het DNA-polymerase een aan de oude DNA-streng complementair
nucleotide. Er wordt verder bij elke stap een volgende nucleotide hieraan
vastgemaakt tot de hele streng is afgelezen. Dit gebeurt bij beide
strengen, maar op verschillende wijzen. DNA polymerase kan de
streng alleen afezen in de richting van '3 → '5 . Om vervolgens
een streng te maken die van 5' → 3' loopt. De beide DNA-strengen
hebben echter een tegenovergestelde richting. De streng in 5' → 3'
richting wordt daarom in kleine stukjes ook in de 3' → 5' richting
afgelezen, omdat maar een klein stuk van de dubbele DNA-streng is
opengeritst. De stukjes zijn ongeveer 100 tot 200 nucleotiden lang,
omdat DNA-polymerase er niet meer aan elkaar kan knopen. Na
ongeveer 100 a 200 nucleotiden hecht zich opnieuw een RNA-
primer aan de oude DNA-streng en wordt een nieuw stukje
gemaakt enz. De stukjes worden vervolgens aan elkaar geplakt.
De primer en het daarbij behorende stukje DNA wordt een
Okazaki-fragment genoemd. De benodigde RNA-primers worden
enzymatisch aangemaakt, waardoor er openingen in de nieuwe DNA-
streng ontstaan. Deze openingen worden door speciale DNA-polymerasen
met DNA-nucleotiden opgevuld. Ten slotte bindt het enzym DNA-
ligase de oude en nieuwe streng aan elkaar.
Bij origin of replication beginnen
we te kopiëren.
Helicase – strengen uit elkaar
getrokken.
Tropoisomerase voorkomt
supercoil.
Single stranded binding
proteins houden de strengen uit
elkaar.
Leerdoelen
Leerdoel 1 Je kan de structuur en fysiche eigenschappen van DNA en
RNA beschrijven (BAS:
body of knowledge: moleculaire biologie, celbiologie, biochemie).
Leerdoel 2 Je kan het gedrag van DNA en RNA moleculen tijdens het
transcriptie en
translatie proces beschrijven en tijdens experimentele handelingen
(nucleïne zuur isolatie, PCR ) beschrijven(BAS: body of knowledge:
moleculaire biologie, celbiologie, biochemie)
Leerdoel 3 (BAS: body of knowledge: moleculaire biologie, celbiologie,
biochemie)
- 3A Je kan de werking van restrictie enzymen beschrijven, je kunt het
resultaat van een geknipt DNA fragment tekenen/beschrijven.
- 3B. Je kan de werking van de verschillende enzymen die een rol
spelen tijdens een klonering beschrijven.
- 3C. Je kan PCR protocollen opstellen en aanpassen (body of
knowlegde moleculaire Biologie.
- 3D Je kan de Sanger sequence-techniek beschrijven en aangeven
wanneer deze analyse toegepast kan worden.
- 3E Je kan de elementen die een rol spelen bij transcriptie en
translatie in een eukaryoot en prokaryoot modelsysteem benoemen
en hun functie beschrijven.
Leerdoel 4 Je kan (met behulp van software) de annaelingstemperatuur
van een PCR analyse, %-GC, delta G, argumenten benoemen of primers
geschikt zijn voor gebruik. (BAS: body of skills: informatievaardigheden,
BAS: body of knowledge: moleculaire biologie, celbiologie, biochemie)
Leerdoel 5 Je kunt de aspecten (do’s en don’t s) m.b.t. veilig werken op
een ggo
laboratorium benoemen (BAS: body of knowlegde: moleculaire biologie)
Leerdoel 6 Je maakt kennis met het zoeken en lezen van
wetenschappelijke literatuur, je presenteert een zelf geselecteerd
wetenschappelijk artikel (BAS: body of skills informatievaardigheden,
sociale en communicatieve vaardigheden)
,DNA and RNA bases DNA RNA
Purine Pyrimidine
Chargrafs rule: G-C en A-T.
Watson en Crick: AT 2 H-bruggen, GC 3 H-bruggen.
Watson en Crick gebruikte Xray difractie analyse van gekristalliseerd DNA
A en T kunnen twee waterstofbruggen maken, terwijl C en G drie
waterstofbruggen kunnen maken. De waterstofbrug vormt de verbinding
tussen de twee nucleotiden.
Vanwege het aantal waterstofbruggen wordt het GC-basepaar minder
gemakkelijk verbroken dan het AT-basepaar. Afhankelijk van de
verhouding tussen de GC- en de AT-baseparen wordt dan ook een hogere
(veel GC) of lagere (weinig GC) temperatuur gevonden waarbij de twee
strengen elkaar loslaten. Deze temperatuur wordt ook wel
het smeltpunt van het betrefende DNA genoemd.
,DNA backbone
De AT en de GC basenparen liggen aan de interior kant van het molecuul
en de 5’ naar 3’ gelinkte fosfaatgroep en deoxyribose componenten
vormen de backbone van elke strand
Een DNA-streng kan beschouwd worden als een "ruggengraat" die
om en om deoxyribose- en fosfaatgroepen bevat, met de basen als
"ribben" die aan de desoxyribosegroepen bevestigd zijn. Door de vlakke
structuur van de basen kunnen deze relatief gemakkelijk boven elkaar
gestapeld worden.
De deoxyribosegroep is afgeleid van ribose, een suikermolecuul. Op de 2'-
positie van de ribose ontbreekt een zuurstofatoom, vandaar deoxyribose.
In RNA is er op deze positie een hydroxylgroep, die wel een zuurstofatoom
bevat. Deze hydroxylgroep is beschikbaar voor allerlei chemische reacties.
Doordat zo'n hydroxylgroep bij DNA ontbreekt, is DNA veel stabieler dan
RNA. Dit is een van de oorzaken dat DNA als erfelijk materiaal veel
geschikter is dan RNA.
Op de 5'-posities kunnen fosfaatgroepen binden. Op de 3'-posities
kunnen de hydroxylgroepen van de suiker binden. Hierdoor kan er
een ruggengraat gevormd worden, waarin de
desoxyribosegroepen en de fosfaatgroepen om en om zitten.
De twee strengen van het DNA lopen antiparallel: bij de ene
streng zit de 5'-positie aan het "begin" en de 3'-positie aan het
"eind", bij de andere streng andersom. Het biologische belang van
deze oriëntaties is groot: de replicatie en de translatie kunnen
alleen in de 5'→3'-
richting plaatsvinden.
, DNA replication is DIRECTIONAL proceeding from 5’ to 3’
Replicatie is het proces waarin DNA verdubbeld wordt. DNA-replicatie is
nodig voor de celdeling (mitose). De replicatie begint op vaste
plaatsen op het DNA, de zogenaamde 'origin of replication'. Deze
plaats is een AT-rijke sequentie (veel adenine en thymine) van
ongeveer 250 basenparen lang. Het wordt ook wel de ARS-
sequentie genoemd.
Direct betrokken bij dit proces is het DNA-polymerase. De benodigde
energie wordt verkregen door hydrolyse van GTP. Het enzym helicase
ontwindt de dubbele DNA-spiraal en laat door het verbreken van de
waterstofbruggen de twee strengen een stukje uit elkaar gaan, waardoor
andere enzymen zoals DNA polymerase een stukje van de enkelvoudige
streng kunnen afezen (transcriptie). Helicase zorgt er dus voor dat
het dubbelstrengs DNA uit elkaar 'ritst'. Zogenaamde single stranded
binding proteins zorgen ervoor dat de twee ontwonden DNA-strengen uit
elkaar blijven staan. Op de plaats waar de twee strengen een stukje
uit elkaar zijn, hecht zich op de zogenaamde 'origin of replication'
(ORI) een door het enzym primase gemaakte RNA-primer. Dit is
het beginpunt van de DNA-synthese. Aan het RNA-molecuul hecht
het DNA-polymerase een aan de oude DNA-streng complementair
nucleotide. Er wordt verder bij elke stap een volgende nucleotide hieraan
vastgemaakt tot de hele streng is afgelezen. Dit gebeurt bij beide
strengen, maar op verschillende wijzen. DNA polymerase kan de
streng alleen afezen in de richting van '3 → '5 . Om vervolgens
een streng te maken die van 5' → 3' loopt. De beide DNA-strengen
hebben echter een tegenovergestelde richting. De streng in 5' → 3'
richting wordt daarom in kleine stukjes ook in de 3' → 5' richting
afgelezen, omdat maar een klein stuk van de dubbele DNA-streng is
opengeritst. De stukjes zijn ongeveer 100 tot 200 nucleotiden lang,
omdat DNA-polymerase er niet meer aan elkaar kan knopen. Na
ongeveer 100 a 200 nucleotiden hecht zich opnieuw een RNA-
primer aan de oude DNA-streng en wordt een nieuw stukje
gemaakt enz. De stukjes worden vervolgens aan elkaar geplakt.
De primer en het daarbij behorende stukje DNA wordt een
Okazaki-fragment genoemd. De benodigde RNA-primers worden
enzymatisch aangemaakt, waardoor er openingen in de nieuwe DNA-
streng ontstaan. Deze openingen worden door speciale DNA-polymerasen
met DNA-nucleotiden opgevuld. Ten slotte bindt het enzym DNA-
ligase de oude en nieuwe streng aan elkaar.
Bij origin of replication beginnen
we te kopiëren.
Helicase – strengen uit elkaar
getrokken.
Tropoisomerase voorkomt
supercoil.
Single stranded binding
proteins houden de strengen uit
elkaar.
