SV Genetica Dries Vrindts
Samenvatting genetica
Hoofdstuk 1: Inleiding
1. Definitie
• Genetica = erfelijkheidsleer of erfelijke factor van eigenschap achterhalen
• Klassieke genetica (forward genetics) = mutanten maken om fenotype te veranderen en genen te
vergelijken (bv Morgan) → start bij fenotype
Vs.
Moderne genetica (reverse genetics) = (gericht) veranderen van DNA (met specifieke technieken) →
start bij genotype
• Fenotype = genen + omgeving
2. Mitose en meiose
• Interfase
o G1: groeifase
o S: DNA-replicatie
o G2: groei en voorbereiding op mitose
o G0: inactieve fase, stoppen met delen
• Mitose
o Profase: Condensatie chromosomen
o Metafase: Chromosomen in evenaarsvlak
o Anafase: Verdeling kopieën naar polen
o Telofase: Kernmembranen vormen
o Cytokinese: Verdeling van cytoplasma over dochtercellen
→ Resultaat = twee dochtercellen genetisch identiek aan moedercel
• Meiose
o Doorloopt zelfde fasen als mitose twee keer na elkaar (buiten telofase in meiose I)
o Meiose I: Homologe chromosomen komen bij elkaar te liggen in evenaarsvlak en kunnen aan
crossing-over doen → Homologen worden uiteen getrokken in anafase (reductiedeling genetisch
materiaal)
o Meiose II: Uiteen halen van individuele chromosomen
o Resultaat = vier verschillende haploïde dochtercellen
o Onafhankelijke sortering en crossing-over
3. Mendeliaanse genetica
• Kruisingsexperimenten met erwten → planten met verschillende eigenschappen kruisen om
overerving te bestuderen
• Resultaat:
o Segregatiewet: Elk individu heeft twee allelen per gen en geeft er een door aan de volgende
generatie bij voortplanting
o Onafhankelijkheidswet: verschillende eigenschappen worden onafhankelijk van elkaar
overgeërfd (onafhankelijke sortering) → aanwezigheid ene eigenschap heeft geen invloed op
overerving van andere
• Thomas Morgan: kruisingsexperimenten met fruitvliegjes (wildtype en mutanten)
o Onafhankelijkheidswet niet altijd geldig, sommige eigenschappen lijken samen overgeërfd
met bepaalde frequentie → Eigenschappen zijn gelinkt op chromosomen (onevenwicht)
o Gelinkte eigenschappen kunnen gerecombineerd worden door crossing-over →
Recombinatiefrequentie geeft afstand tussen genen/loci in centiMorgan (cM)
o Link tussen genen vervalt over de generaties door recombinatie (evenwicht)
1
,SV Genetica Dries Vrindts
Hoofdstuk 2: De natuur van het genetisch materiaal
1. Transformatie
• Experimenten Griffith en Avery: muizen inspuiten met virulente, niet-virulente en door hitte gedode
virulente bacteriën → muis overlijdt ook als hitte gedode en niet-virulente bacteriën samen
voorkomen = eerste transformatie
• Transformatie = opname van DNA uit omgeving en integratie (en expressie) in eigen genetisch
materiaal
• Horizontale gentransfer
2. Virussen
• Virus = eiwitkapsel met genetisch materiaal = obligatoire parasiet
• Bacteriofagen = virussen die bacteriën als gastheer hebben
• Genetisch materiaal = RNA of DNA, enkel- of dubbelstrengig
• Soorten
o DNA-fagen
o RNA-fagen
o Retrovirussen: RNA omzetten in DNA door reverse transcriptie
o DNA met replicatie via RNA-intermediair (hepatitis)
• Structuren
o Staafjes: helixsymmetrie en spiraalvormig
o Sferisch: icosahedrale symmetrie met twintig facetten
• Bacteriofagen
o Lysogene fase: vDNA/RNA wordt ingebouwd in gastheer-DNA als profaag en komt niet tot
expressie
Lytische fase: vDNA/RNA komt tot expressie, nieuwe eiwitkapsels worden gevormd en
genetisch materiaal wordt gerepliceerd, cel zal openbarsten
o Faagtitratie: Agarplaat is volledig bedekt met bacteriecultuur buiten op de plekken waar
cellen gelyseerd zijn (plages) → Tellen van aantal plages
o Hershey en Chase: achterhalen waaruit het genetisch materiaal bestaat (nucleïnezuren of
proteïnen)
▪ Merken van eiwitkapsel bacteriofagen met zwavelisotoop (35S) en DNA andere
bacteriofagen merken met fosforisotoop (32P)
▪ Eiwitkapsel gemerkt: meeste radioactiviteit nog staat op fagen; DNA gemerkt:
meeste radioactiviteit in bacteriecellen
➔ Conclusie: DNA is drager genetische informatie
3. Definitie gen
• Genen = eenheden van functie (die doorgegeven kunnen worden)
• Complementatie = herstel van functie (twee mutanten → wildtype)
4. Één gen – één enzym hypothese
• Beadle en Tatum: werkten met Neurospora, mutanten met één proteïne afwezig voor
argininebiosynthese → geen synthese meer
• Conclusie: gen = code die codeert voor de aanmaak van een proteïne
2
, SV Genetica Dries Vrindts
Hoofdstuk 3: DNA
1. Chemische samenstelling
• DNA = Desoxyribonucleïnezuur = polymeer van nucleotiden → werd gezien als opslag voor fosfaat
• Bestaat uit nucleotiden met:
o Desoxyribose = suiker
o Fosfaatgroep gebonden aan 5’-koolstof van suiker
o 1 van de 4 verschillende basen (adenine, guanine, cytosine en thymine) gebonden aan 1’-
koolstof van suiker
• In DNA-molecule zijn nucleotiden covalent gebonden via fosfodiesterbinding tussen suiker en
fosfaatgroep van verschillende nucleotiden → suikerfosfaatruggengraat
2. Structuur
• Hoeveelheid A en T gelijk en hoeveelheid G en C gelijk in dubbelstrengig DNA-molecule →
basenparing: A-T en G-C
• Purine en pyrimidine paren in dubbele helix → altijd zelfde dikte tussen strengen
• DNA is anti-parallel met minor en major groove tussen strengen
• Vormen van DNA (altijd rechtsdraaiend)
o A-vorm: Basenparen staan gekanteld t.o.v. as helix, korter en breder dan B (compacter in
lengte)
o B-vorm: Normale vorm van DNA
o Z-vorm: z-vorm in suikerfosfaatruggengraat
o Andere: kruisvormig, driestrengig en four-way junction
3. Topologie
• Is gevolg van beperking in ruimte
• Supercoils = draaiing van dubbelstrengen rond zichzelf → compactie
• Linking (number) = twist + writhe
• Door losmaken van DNA-strengen bij replicatie vormen er supercoils voor en na de replicatievork.
Positieve supercoil moet opgelost worden door topoisomerase (tot negatieve supercoil) omdat het
replicatie hindert, negatieve supercoils helpen bij replicatie
➔ Topologie beïnvloedt welke acties mogelijk zijn met DNA
• Topoisomerases induceren breuken in DNA en ligeren streng na ontwarren; kunnen cateneren
(koppelen), decateneren en ontknopen
4. Replicatie
Deel 1
• = Verdubbelen genetisch materiaal
• = Complementaire streng maken aan reeds bestaande streng = nieuwe streng bestaat voor helft uit
originele streng = semi-conservatief (Messelson en Stahl)
• Stappen
o Initiatie: proteïne herkent en bindt origin of replication (= A-T-rijk) en rekruteert helicase =
orisoom (proteïne complex); initiatie door primosoom
o Elongatie: Aanbouwen van nucleotiden door DNA-polymerase, replisoom nodig
o Terminatie: scheiding gedupliceerde chromosomen door segrosoom en topoisomerases
• DNA-polymerase heeft 5’-3’-directionaliteit, vrij 3’-uiteinde nodig voor aanbouw van nucleotiden
• RNA-primer nodig voor start elongatie, wordt gemaakt door primase
• Delen DNA-polymerase: lijkt op hand
o Palm: catalytische site → twee metaalionen, één interageert met 3’-OH en ander interageert
met drie fosfaatgroepen op dNTP om lading te neutraliseren + discriminator AZ controleert
of juist nucleotide is ingebouwd (onderscheid dNTP en rNTP)
o Vingers: correcte positie substraat → zorgt voor draai in template DNA + O-helix helpt
substraat positioneren in actieve site door van conformatie te wisselen als juiste nucleotide is
ingebouwd, conformatie is specifiek voor elk basenpaar (onderscheid door vorm)
o Duim: elektrostatische stabilisatie gesynthetiseerd DNA → interageert met leaving DNA +
verzekert interactie tussen enzym en substraat (template) waardoor meer dNTP’s kunnen
aangebouwd worden
3
Samenvatting genetica
Hoofdstuk 1: Inleiding
1. Definitie
• Genetica = erfelijkheidsleer of erfelijke factor van eigenschap achterhalen
• Klassieke genetica (forward genetics) = mutanten maken om fenotype te veranderen en genen te
vergelijken (bv Morgan) → start bij fenotype
Vs.
Moderne genetica (reverse genetics) = (gericht) veranderen van DNA (met specifieke technieken) →
start bij genotype
• Fenotype = genen + omgeving
2. Mitose en meiose
• Interfase
o G1: groeifase
o S: DNA-replicatie
o G2: groei en voorbereiding op mitose
o G0: inactieve fase, stoppen met delen
• Mitose
o Profase: Condensatie chromosomen
o Metafase: Chromosomen in evenaarsvlak
o Anafase: Verdeling kopieën naar polen
o Telofase: Kernmembranen vormen
o Cytokinese: Verdeling van cytoplasma over dochtercellen
→ Resultaat = twee dochtercellen genetisch identiek aan moedercel
• Meiose
o Doorloopt zelfde fasen als mitose twee keer na elkaar (buiten telofase in meiose I)
o Meiose I: Homologe chromosomen komen bij elkaar te liggen in evenaarsvlak en kunnen aan
crossing-over doen → Homologen worden uiteen getrokken in anafase (reductiedeling genetisch
materiaal)
o Meiose II: Uiteen halen van individuele chromosomen
o Resultaat = vier verschillende haploïde dochtercellen
o Onafhankelijke sortering en crossing-over
3. Mendeliaanse genetica
• Kruisingsexperimenten met erwten → planten met verschillende eigenschappen kruisen om
overerving te bestuderen
• Resultaat:
o Segregatiewet: Elk individu heeft twee allelen per gen en geeft er een door aan de volgende
generatie bij voortplanting
o Onafhankelijkheidswet: verschillende eigenschappen worden onafhankelijk van elkaar
overgeërfd (onafhankelijke sortering) → aanwezigheid ene eigenschap heeft geen invloed op
overerving van andere
• Thomas Morgan: kruisingsexperimenten met fruitvliegjes (wildtype en mutanten)
o Onafhankelijkheidswet niet altijd geldig, sommige eigenschappen lijken samen overgeërfd
met bepaalde frequentie → Eigenschappen zijn gelinkt op chromosomen (onevenwicht)
o Gelinkte eigenschappen kunnen gerecombineerd worden door crossing-over →
Recombinatiefrequentie geeft afstand tussen genen/loci in centiMorgan (cM)
o Link tussen genen vervalt over de generaties door recombinatie (evenwicht)
1
,SV Genetica Dries Vrindts
Hoofdstuk 2: De natuur van het genetisch materiaal
1. Transformatie
• Experimenten Griffith en Avery: muizen inspuiten met virulente, niet-virulente en door hitte gedode
virulente bacteriën → muis overlijdt ook als hitte gedode en niet-virulente bacteriën samen
voorkomen = eerste transformatie
• Transformatie = opname van DNA uit omgeving en integratie (en expressie) in eigen genetisch
materiaal
• Horizontale gentransfer
2. Virussen
• Virus = eiwitkapsel met genetisch materiaal = obligatoire parasiet
• Bacteriofagen = virussen die bacteriën als gastheer hebben
• Genetisch materiaal = RNA of DNA, enkel- of dubbelstrengig
• Soorten
o DNA-fagen
o RNA-fagen
o Retrovirussen: RNA omzetten in DNA door reverse transcriptie
o DNA met replicatie via RNA-intermediair (hepatitis)
• Structuren
o Staafjes: helixsymmetrie en spiraalvormig
o Sferisch: icosahedrale symmetrie met twintig facetten
• Bacteriofagen
o Lysogene fase: vDNA/RNA wordt ingebouwd in gastheer-DNA als profaag en komt niet tot
expressie
Lytische fase: vDNA/RNA komt tot expressie, nieuwe eiwitkapsels worden gevormd en
genetisch materiaal wordt gerepliceerd, cel zal openbarsten
o Faagtitratie: Agarplaat is volledig bedekt met bacteriecultuur buiten op de plekken waar
cellen gelyseerd zijn (plages) → Tellen van aantal plages
o Hershey en Chase: achterhalen waaruit het genetisch materiaal bestaat (nucleïnezuren of
proteïnen)
▪ Merken van eiwitkapsel bacteriofagen met zwavelisotoop (35S) en DNA andere
bacteriofagen merken met fosforisotoop (32P)
▪ Eiwitkapsel gemerkt: meeste radioactiviteit nog staat op fagen; DNA gemerkt:
meeste radioactiviteit in bacteriecellen
➔ Conclusie: DNA is drager genetische informatie
3. Definitie gen
• Genen = eenheden van functie (die doorgegeven kunnen worden)
• Complementatie = herstel van functie (twee mutanten → wildtype)
4. Één gen – één enzym hypothese
• Beadle en Tatum: werkten met Neurospora, mutanten met één proteïne afwezig voor
argininebiosynthese → geen synthese meer
• Conclusie: gen = code die codeert voor de aanmaak van een proteïne
2
, SV Genetica Dries Vrindts
Hoofdstuk 3: DNA
1. Chemische samenstelling
• DNA = Desoxyribonucleïnezuur = polymeer van nucleotiden → werd gezien als opslag voor fosfaat
• Bestaat uit nucleotiden met:
o Desoxyribose = suiker
o Fosfaatgroep gebonden aan 5’-koolstof van suiker
o 1 van de 4 verschillende basen (adenine, guanine, cytosine en thymine) gebonden aan 1’-
koolstof van suiker
• In DNA-molecule zijn nucleotiden covalent gebonden via fosfodiesterbinding tussen suiker en
fosfaatgroep van verschillende nucleotiden → suikerfosfaatruggengraat
2. Structuur
• Hoeveelheid A en T gelijk en hoeveelheid G en C gelijk in dubbelstrengig DNA-molecule →
basenparing: A-T en G-C
• Purine en pyrimidine paren in dubbele helix → altijd zelfde dikte tussen strengen
• DNA is anti-parallel met minor en major groove tussen strengen
• Vormen van DNA (altijd rechtsdraaiend)
o A-vorm: Basenparen staan gekanteld t.o.v. as helix, korter en breder dan B (compacter in
lengte)
o B-vorm: Normale vorm van DNA
o Z-vorm: z-vorm in suikerfosfaatruggengraat
o Andere: kruisvormig, driestrengig en four-way junction
3. Topologie
• Is gevolg van beperking in ruimte
• Supercoils = draaiing van dubbelstrengen rond zichzelf → compactie
• Linking (number) = twist + writhe
• Door losmaken van DNA-strengen bij replicatie vormen er supercoils voor en na de replicatievork.
Positieve supercoil moet opgelost worden door topoisomerase (tot negatieve supercoil) omdat het
replicatie hindert, negatieve supercoils helpen bij replicatie
➔ Topologie beïnvloedt welke acties mogelijk zijn met DNA
• Topoisomerases induceren breuken in DNA en ligeren streng na ontwarren; kunnen cateneren
(koppelen), decateneren en ontknopen
4. Replicatie
Deel 1
• = Verdubbelen genetisch materiaal
• = Complementaire streng maken aan reeds bestaande streng = nieuwe streng bestaat voor helft uit
originele streng = semi-conservatief (Messelson en Stahl)
• Stappen
o Initiatie: proteïne herkent en bindt origin of replication (= A-T-rijk) en rekruteert helicase =
orisoom (proteïne complex); initiatie door primosoom
o Elongatie: Aanbouwen van nucleotiden door DNA-polymerase, replisoom nodig
o Terminatie: scheiding gedupliceerde chromosomen door segrosoom en topoisomerases
• DNA-polymerase heeft 5’-3’-directionaliteit, vrij 3’-uiteinde nodig voor aanbouw van nucleotiden
• RNA-primer nodig voor start elongatie, wordt gemaakt door primase
• Delen DNA-polymerase: lijkt op hand
o Palm: catalytische site → twee metaalionen, één interageert met 3’-OH en ander interageert
met drie fosfaatgroepen op dNTP om lading te neutraliseren + discriminator AZ controleert
of juist nucleotide is ingebouwd (onderscheid dNTP en rNTP)
o Vingers: correcte positie substraat → zorgt voor draai in template DNA + O-helix helpt
substraat positioneren in actieve site door van conformatie te wisselen als juiste nucleotide is
ingebouwd, conformatie is specifiek voor elk basenpaar (onderscheid door vorm)
o Duim: elektrostatische stabilisatie gesynthetiseerd DNA → interageert met leaving DNA +
verzekert interactie tussen enzym en substraat (template) waardoor meer dNTP’s kunnen
aangebouwd worden
3
