BLOK 1 – GROEI EN ONTWIKKELING I
1
, Casus 1
Leerdoel 1: Kennis van het structuur van DNA en RNA.
Structuur DNA (Literatuur: Introduction into human biology – Herman Popeijus & Jonathan van
Tilburg)
DNA strengen zijn polymeren van aan elkaar gebonden nucleotiden (deoxyribonucleotiden).
Elke nucleotide bestaat uit een monosacharide bestaande uit 5 koolstofatomen (pentose),
een stikstofbase en een fosfaatgroep. De pentose suiker in DNA is
deoxyribose. De koolstofatomen van deoxyribose zijn genummerd
van 1’ tot 5’.
Er zijn vijf verschillende stikstofbasen; adenine (A), guanine (G),
thymine (T), cytosine (C) en uracil (U). Hiervan komen er vier voor in
DNA; adenine, guanine, thymine en cytosine. De stikstofbasen
kunnen onderverdeeld worden in twee klassen; purine en pyrimidine. Purine is een
dubbelringstructuur.
Adenine en guanine
zijn purines. Pyrimidine
is een
enkelringstructuur,
hieronder vallen
thymine, cytosine en
uracil.
De koolstof- en stikstofatomen van de purineringen zijn genummerd van 1 tot 9. De koolstof-
en stikstofatomen van de pyrimidineringen zijn genummerd van 1 tot 6. Een base die de
structuur heeft van purine bindt met het 9e stikstofatoom aan het 1’ koolstofatoom van
deoxyribose. Wanneer een stikstofbase een structuur kent van pyrimidine, dan bindt
stikstofatoom 1 aan het 1’ koolstofatoom. Het component dat ontstaat wanneer de
stikstofbase bindt aan deoxyribose, noemen we
een nucleoside. Op de plek van het 5’
koolstofatoom van deoxyribose bindt een
fosfaatgroep (PO42-) aan de nucleoside, zo
ontstaat de uiteindelijke nucleotide. Deze ziet er
dan als volgt uit:
2
,Het vormen van een polymeer van nucleotiden (DNA streng)
gebeurt wanneer de fosfaatgroep van een nucleotide bindt
aan het 3’ koolstofatoom van deoxyribose van een andere
nucleotide. Dit noemen we een fosfodiësterbinding en het
gaat hierbij om een covalente binding. Polynucleotiden
hebben polariteit; de twee uiteindes verschillen van elkaar.
Er is namelijk een 5’ uiteinde, waar zich een fosfaatgroep
bevindt, en een 3’ uiteinde, waar zich een hydroxylgroep
bevindt.
DNA is een dubbele helix van twee in elkaar geweven
nucleotidepolymeren. In deze helix liggen de
nucleotidepolymeren antiparallel aan elkaar; ze vertonen
tegenovergestelde polariteit. Dit betekent dat één streng
georiënteerd ligt in de 3’ naar 5’ richting, terwijl de andere
streng van 5’ naar 3’ georiënteerd is. De twee DNA strengen
zijn verbonden door waterstofbruggen tussen de
stikstofbasen. Adenine bindt met thymine doormiddel van
twee waterstofbruggen en guanine bindt met cytosine
doormiddel van drie waterstofbruggen. Er is sprake van
complementaire basenparen. Dit houdt in dat de sequentie
nucleotiden in de ene streng de sequentie nucleotiden in de
andere streng bepaalt.
Structuur RNA: (Literatuur: Molecular biology of the cell – Alberts (5e editie))
RNA Is de afkorting van ribonucleïnezuur. RNA is een lineaire polymeer die bestaat
nucleotiden die verbonden zijn door fosfor-di-esterbindingen.
RNA verschilt van DNA in 3 opzichten:
• RNA is enkelstrengs (SS = single stranded). DNA is dubbelstrengs (DS = dubble
stranded).
• De nucleotiden in RNA zijn ribonucleotiden; ze bevatten een andere suikergroep,
namelijk ribose in plaats van deoxyribose (deoxy betekent dat er één zuurstofatoom
mist).
• RNA bevat stikstofbase uracil (U), in plaats van thymine (T). Uracil bindt met adenine.
Bovendien is RNA een stuk korter dan DNA, omdat het een complementair kopie is van
maar een klein stukje van het gehele DNA molecuul.
3
, Leerdoel 2: Kennis van DNA replicatie.
(Literatuur: Essential cell biology – Alberts (4e editie): hoofdstuk 6.)
Omdat elke ouderstreng fungeert als sjabloon (template/matrijs) voor een nieuwe streng,
eindigt elk van de dochter-DNA dubbele helices met een van de originele (oude) strengen
plus één streng die volledig nieuw is.
DNA-synthese/DNA-replicatie begint wanneer
initiatoreiwitten binden aan specifieke DNA-sequenties (=
replicatieoorsprong). De initiator-eiwitten breken de twee
DNA-strengen uiteen door de waterstofbruggen tussen de
basen te verbreken.
Primosoom: alle eiwitten/enzymen die aan bod komen bij
DNA-replicatie.
Twee soorten replicatie-eiwitten zorgen ervoor dat het DNA
wordt opengebroken.
• DNA-helicase gebruikt de energie van ATP-hydrolyse om zichzelf voort te stuwen,
waarbij de dubbele helix wordt opengetrokken. Ladingseiwitten die aan de streng
binden, trekken DNA-helicase aan.
• Singlestrand DNA-binding proteins binden aan het enkelstrengs DNA om te
voorkomen dat de basenparen overnieuw bindingen gaan vormen.
Replicatieorigine: waar het openbreken van de strengen en de replicatie begint. Deze
plekken zijn niet willekeurig; dit gebeurt op plekken waar veel TATA voorkomt (TAT-regio);
hier zijn minder waterstofbruggen, waardoor er minder energie nodig is om de strengen open
te breken.
Replicatievork: de regio waar actieve replicatie plaatsvindt.
DNA-girase: zorgt ervoor dat de helix een beetje ontwindt.
DNA-synthese vindt plaats in de 5’- naar 3’-richting (nieuwe streng ligt van 5’ → 3’).
DNA-polymerase (DNA-polymerase III) katalyseert de toevoeging van deoxyribonucleotiden
aan het 3’-uiteinde van een groeiende DNA-streng (DNA-polymerase werkt alleen in de 5’-
naar 3’-richting).
DNA-polymerase leest de template streng af in de 3’ naar 5’ richting; hij beweegt van
3’ naar 5’ over de streng, maar de nieuwe streng verlengt in de 5’ naar 3’ richting
(eerste ingebouwde nucleotide heeft 5’ aan de buitenkant, laatste ingebouwde
nucleotide heeft 3’ aan de buitenkant).
De polymerisatiereactie omvat de vorming van een fosfor-di-esterbinding tussen het 3’-
uiteinde van de groeiende DNA-keten en de 5’ fosfaatgroep van het binnenkomende
4
1
, Casus 1
Leerdoel 1: Kennis van het structuur van DNA en RNA.
Structuur DNA (Literatuur: Introduction into human biology – Herman Popeijus & Jonathan van
Tilburg)
DNA strengen zijn polymeren van aan elkaar gebonden nucleotiden (deoxyribonucleotiden).
Elke nucleotide bestaat uit een monosacharide bestaande uit 5 koolstofatomen (pentose),
een stikstofbase en een fosfaatgroep. De pentose suiker in DNA is
deoxyribose. De koolstofatomen van deoxyribose zijn genummerd
van 1’ tot 5’.
Er zijn vijf verschillende stikstofbasen; adenine (A), guanine (G),
thymine (T), cytosine (C) en uracil (U). Hiervan komen er vier voor in
DNA; adenine, guanine, thymine en cytosine. De stikstofbasen
kunnen onderverdeeld worden in twee klassen; purine en pyrimidine. Purine is een
dubbelringstructuur.
Adenine en guanine
zijn purines. Pyrimidine
is een
enkelringstructuur,
hieronder vallen
thymine, cytosine en
uracil.
De koolstof- en stikstofatomen van de purineringen zijn genummerd van 1 tot 9. De koolstof-
en stikstofatomen van de pyrimidineringen zijn genummerd van 1 tot 6. Een base die de
structuur heeft van purine bindt met het 9e stikstofatoom aan het 1’ koolstofatoom van
deoxyribose. Wanneer een stikstofbase een structuur kent van pyrimidine, dan bindt
stikstofatoom 1 aan het 1’ koolstofatoom. Het component dat ontstaat wanneer de
stikstofbase bindt aan deoxyribose, noemen we
een nucleoside. Op de plek van het 5’
koolstofatoom van deoxyribose bindt een
fosfaatgroep (PO42-) aan de nucleoside, zo
ontstaat de uiteindelijke nucleotide. Deze ziet er
dan als volgt uit:
2
,Het vormen van een polymeer van nucleotiden (DNA streng)
gebeurt wanneer de fosfaatgroep van een nucleotide bindt
aan het 3’ koolstofatoom van deoxyribose van een andere
nucleotide. Dit noemen we een fosfodiësterbinding en het
gaat hierbij om een covalente binding. Polynucleotiden
hebben polariteit; de twee uiteindes verschillen van elkaar.
Er is namelijk een 5’ uiteinde, waar zich een fosfaatgroep
bevindt, en een 3’ uiteinde, waar zich een hydroxylgroep
bevindt.
DNA is een dubbele helix van twee in elkaar geweven
nucleotidepolymeren. In deze helix liggen de
nucleotidepolymeren antiparallel aan elkaar; ze vertonen
tegenovergestelde polariteit. Dit betekent dat één streng
georiënteerd ligt in de 3’ naar 5’ richting, terwijl de andere
streng van 5’ naar 3’ georiënteerd is. De twee DNA strengen
zijn verbonden door waterstofbruggen tussen de
stikstofbasen. Adenine bindt met thymine doormiddel van
twee waterstofbruggen en guanine bindt met cytosine
doormiddel van drie waterstofbruggen. Er is sprake van
complementaire basenparen. Dit houdt in dat de sequentie
nucleotiden in de ene streng de sequentie nucleotiden in de
andere streng bepaalt.
Structuur RNA: (Literatuur: Molecular biology of the cell – Alberts (5e editie))
RNA Is de afkorting van ribonucleïnezuur. RNA is een lineaire polymeer die bestaat
nucleotiden die verbonden zijn door fosfor-di-esterbindingen.
RNA verschilt van DNA in 3 opzichten:
• RNA is enkelstrengs (SS = single stranded). DNA is dubbelstrengs (DS = dubble
stranded).
• De nucleotiden in RNA zijn ribonucleotiden; ze bevatten een andere suikergroep,
namelijk ribose in plaats van deoxyribose (deoxy betekent dat er één zuurstofatoom
mist).
• RNA bevat stikstofbase uracil (U), in plaats van thymine (T). Uracil bindt met adenine.
Bovendien is RNA een stuk korter dan DNA, omdat het een complementair kopie is van
maar een klein stukje van het gehele DNA molecuul.
3
, Leerdoel 2: Kennis van DNA replicatie.
(Literatuur: Essential cell biology – Alberts (4e editie): hoofdstuk 6.)
Omdat elke ouderstreng fungeert als sjabloon (template/matrijs) voor een nieuwe streng,
eindigt elk van de dochter-DNA dubbele helices met een van de originele (oude) strengen
plus één streng die volledig nieuw is.
DNA-synthese/DNA-replicatie begint wanneer
initiatoreiwitten binden aan specifieke DNA-sequenties (=
replicatieoorsprong). De initiator-eiwitten breken de twee
DNA-strengen uiteen door de waterstofbruggen tussen de
basen te verbreken.
Primosoom: alle eiwitten/enzymen die aan bod komen bij
DNA-replicatie.
Twee soorten replicatie-eiwitten zorgen ervoor dat het DNA
wordt opengebroken.
• DNA-helicase gebruikt de energie van ATP-hydrolyse om zichzelf voort te stuwen,
waarbij de dubbele helix wordt opengetrokken. Ladingseiwitten die aan de streng
binden, trekken DNA-helicase aan.
• Singlestrand DNA-binding proteins binden aan het enkelstrengs DNA om te
voorkomen dat de basenparen overnieuw bindingen gaan vormen.
Replicatieorigine: waar het openbreken van de strengen en de replicatie begint. Deze
plekken zijn niet willekeurig; dit gebeurt op plekken waar veel TATA voorkomt (TAT-regio);
hier zijn minder waterstofbruggen, waardoor er minder energie nodig is om de strengen open
te breken.
Replicatievork: de regio waar actieve replicatie plaatsvindt.
DNA-girase: zorgt ervoor dat de helix een beetje ontwindt.
DNA-synthese vindt plaats in de 5’- naar 3’-richting (nieuwe streng ligt van 5’ → 3’).
DNA-polymerase (DNA-polymerase III) katalyseert de toevoeging van deoxyribonucleotiden
aan het 3’-uiteinde van een groeiende DNA-streng (DNA-polymerase werkt alleen in de 5’-
naar 3’-richting).
DNA-polymerase leest de template streng af in de 3’ naar 5’ richting; hij beweegt van
3’ naar 5’ over de streng, maar de nieuwe streng verlengt in de 5’ naar 3’ richting
(eerste ingebouwde nucleotide heeft 5’ aan de buitenkant, laatste ingebouwde
nucleotide heeft 3’ aan de buitenkant).
De polymerisatiereactie omvat de vorming van een fosfor-di-esterbinding tussen het 3’-
uiteinde van de groeiende DNA-keten en de 5’ fosfaatgroep van het binnenkomende
4
