Moleculaire biologie
Hoofdstuk 1: inleiding
1. Grondleggers van de moleculaire biologie
1.1. Inzichten in de structuur van het erfelijk materiaal
Mendel:
• Kruisingen met raszuivere erwtenplanten
• Uniformiteitswet: Ronde zaden (RR) met gekronkelde zaden (rr) → allemaal ronde (Rr) →
die kinderen hadden een verhouding van 3-1
• Mendel telde erwten: 3-1 ratio → hoe meer je het uitvoerde, hoe correcter
• Splitsingswet: segregatie zodat de kan dat een gameet één van beide determinanten bevat
• Onafhankelijkheidswet: vorming van gameten → segregatie van beide leden van een paar
erfelijkheidsdeterminanten onafhankelijk is van de segregatie van andere paren
Walter Flemming:
• Beschrijving van celdeling en “chromosomen”
• Chroma = kleur + soma = lichaam
• Mitose
Sutton en Boveri (1902)
• Beschrijving van meiose
• Zee-egels en spoelwormen
• Botanischi
• Splitsen van homologe chromosomen ≈ segregatie van allelen
• Onafhankelijke overerving indien kenmerken op verschillende chromosomen
Begin 20ste eeuw: herontdekking Mendel’s werk
Thomas Hunt Morgan:
• Genetischi
• Genen zitten op chromosomen
• Mutant met witte ogen gekruist met vrouwje met rode ogen → 1ste
gen: kreeg vliegjes met rode ogen, 2de gen: kreeg 3 vliegjes met rode
en 1 vliegje met witte ogen → enkel mannetjes kregen witten ogen
→ Kenmerk op geslachtschromosoom
→ Nooit vrouwtjes met witte ogen, omdat er altijd compensatie is met het andere X gen
→ Bij mannetjes geen compensatie want maar 1 X gen
1
,Wat in de chemische structuur van het gen?
Miescher (1869)
• Chemische samenstelling van de celkern
• Nucleïne in de kern: zure fosforrijke molecule zonder zwavel
• Kern: 1/3 nucleïne, 2/3 eiwit
Phoebus Levene:
• Tetranucleotide hypothese
• dGMP, dCMP, dTMP, dAMP → via fosfodiesterbindingen aan elkaar
verbonden → is vandaag niet meer de juiste structuur
VANAF HIER EXAMEN:
Frederick Griffith → EXPERIMENT 1
• Arts in London
• “Transforming principle”
• Spaanse griep → virale infectie, meeste stierven via surinfectie → zat op longen
• Vergeleek R-stam (Rough) met de S-strain (levende smooth, capsule opgebouwd op suikers,
bacterie immuumsysteem afschermen)
1. Muis inspuiten met S-strain → gaat dood → bacteriën
eruit gehaald → terug bacteriën die gebruikt werden om
te infecteren
2. Muis inspuiten met R-stam → muis blijft in leven
3. S-strain gedood en samengemengd met levende R-
stam → dode S-strain hebben de levende R-stam
gefagocyteerd → genetische informatie van het DNA
wordt gebruikt → zo kunnen ze van geno- en fenotype
veranderen → het werden terug levende S-strain
bacteriën → muis gaat dood
Wat is deze transformerende factor? → EXPERIMENT 2
Avery, McCarthy en Macleod
Vetten en suikers geëlimineerd → wisten dat hier geen genetisch
Materiaal inzat
1. Proteinase → Proteines kapot
2. Ribonuclease → RNA kapot
3. Desoxyribonuclease → DNA kapot
→ Wanneer enzymatisch behandelde dode S bacteriën weren
gecombineerd met R-bacteriën → er verschenen levende S cellen
in de kweken met proteinase- en ribonuclease- behandelede S-
cellen, maar niet in de kweken met deoxyribonuclease-behandelde bacteriën → zo werd bewezen
dat DNA de transformerende factor is
→ VEEL KRITIEK: ze dachten dat de gebruikte DNA-extracten sporen van eiwitten bevatten die het
transformerende effect zouden kunnen veroorzaken.
2
,Hershey en Chase → Bacteriofaag → EXPERIMENT 3
• Gebruiken simpele partikels, enkel opgebouwd uit DNA en eiwit
• Kapsel is eiwit en binnenin zit DNA, kapsel blijft buiten zitten → genetische
info wordt geïnjecteerd
• Bacteriofagen infecteren bacteriën → dringen niet binnen, maar injecteren
in substantie in de bacteriën → instrueert om nieuwe faagpartikels aan te
maken → de substantie bevat dus hun genetische materiaal
• Gebruik gemaakt van radioactieve elementen → radio-isotopen → isotoop van zwavel (35)
en isotoop van fosfor (32)
• Zwavel gebruikt om fagen te maken terwijl
radioactief zwavel wordt geïncorporeerd in
de eiwitten → radioactieve eiwitten →
radioactief zwavel zat in de fagen na
centrifuge, de bacteriën werden gepelleteerd
→ enkel nog fagen aanwezig
• Fosfor, aanwezig in nucleïnezuren → DNA in
de faag labelen → radioactief fosfor werd na
centrifuge gevonden in de bacterie →DNA zit
volledig in de bacterie → zo bewezen dat er
geen eiwit werd gebruikt
→ DNA is het ‘transforming principle’
Maar hoe kan zo’n eenvoudig polymeer een complex proces als erfelijkheid verklaren? → WAT IS
DE STRUCTUUR VAN DNA
1.2 Een model en structuur van DNA
• A en G: purines, 2 ringstructuren
• C en T: pyrimidines, 1 ringstructuur
• Erwin Chargaff: “Molecular biology is the practice of biochemistry without a license”
• Erwin Chargaff: Zijn belangrijkste bevinding was echter dat in alle onderzochte organismen
de hoeveelheid A steeds gelijk was aan de hoeveelheid T, terwijl de hoeveelheid C altijd gelijk
was aan de hoeveelheid G.
• Watson en Crick: maakten modellen → basen naar binnen en ruggengraat fosfodiester naar
buiten → maakten gebruikt van informatie van anderen:
• Rosalin Franklin: experimenten, kristalstructuur alfa-helix bepaald
• Linus Pauling: alfa-helix → klopt niet
1.3 Het centrale dogma
• Er werd nu aanvaard dat DNA het erfelijk materiaal vertegenwoordigde, maar hoe werd het
DNA gebruikt?
• DNA → RNA → eiwit
• Eens info in eiwit zit kan ze er niet meer uit
• Dogma (Grieks): leerstelling die als onbetwistbaar wordt beschouwd door een religie,
ideologie of andere organisatie
• Dogma: fundamenteel concept ter onderbouwing van een gedachtegoed →
gedachtenhouden mag er niet van afwijken, betwisten of betwijfelen
3
, • Replicatie: het proces waarbij een exacte DNA-kopie van de originele DNA-matrijs wordt
gemaakt
• Transcriptie: het proces waarbij DNA wordt gekopieerd naar een enkelstrengig RNA met
dezelfde sequentie als één van de DNA strengen
• Translatie: het proces waarbij de RNA-nucleotidesequentie wordt omgezet in eiwit, en dus in
een andere taal (aminozuren)
Hoofdstuk 2: De DNA-structuur van eiwit
EXAMENVRAAG: stukje DNA tekenen
2.1 De primaire structuur
• Koolstoffen suikers: met accenten
• Koolstoffen basen: zonder accenten
• Suiker (pentose) → op 1’ een base en op 5’ een fosfaat (heeft zuur karakter)
→ Met structuren een juiste DNA-streng kunnen tekenen, AGTC krijg je gegeven
• In DNA worden nucleotiden via fosfaat aan elkaar gekoppeld
• Er ontstaat suiker-fosfaat-ruggengraat
Nomenclatuur:
• Base + pentose (zonder fosfaat) = nucleoside
• Base + pentose + fosfaat = nucleotide
+ 1 fosfaat = nucleoside monofosfaat
+ 2 fosfaten = nucleoside difosfaat
+ 3 fosfaten = nucleoside trifosfaat
4
Hoofdstuk 1: inleiding
1. Grondleggers van de moleculaire biologie
1.1. Inzichten in de structuur van het erfelijk materiaal
Mendel:
• Kruisingen met raszuivere erwtenplanten
• Uniformiteitswet: Ronde zaden (RR) met gekronkelde zaden (rr) → allemaal ronde (Rr) →
die kinderen hadden een verhouding van 3-1
• Mendel telde erwten: 3-1 ratio → hoe meer je het uitvoerde, hoe correcter
• Splitsingswet: segregatie zodat de kan dat een gameet één van beide determinanten bevat
• Onafhankelijkheidswet: vorming van gameten → segregatie van beide leden van een paar
erfelijkheidsdeterminanten onafhankelijk is van de segregatie van andere paren
Walter Flemming:
• Beschrijving van celdeling en “chromosomen”
• Chroma = kleur + soma = lichaam
• Mitose
Sutton en Boveri (1902)
• Beschrijving van meiose
• Zee-egels en spoelwormen
• Botanischi
• Splitsen van homologe chromosomen ≈ segregatie van allelen
• Onafhankelijke overerving indien kenmerken op verschillende chromosomen
Begin 20ste eeuw: herontdekking Mendel’s werk
Thomas Hunt Morgan:
• Genetischi
• Genen zitten op chromosomen
• Mutant met witte ogen gekruist met vrouwje met rode ogen → 1ste
gen: kreeg vliegjes met rode ogen, 2de gen: kreeg 3 vliegjes met rode
en 1 vliegje met witte ogen → enkel mannetjes kregen witten ogen
→ Kenmerk op geslachtschromosoom
→ Nooit vrouwtjes met witte ogen, omdat er altijd compensatie is met het andere X gen
→ Bij mannetjes geen compensatie want maar 1 X gen
1
,Wat in de chemische structuur van het gen?
Miescher (1869)
• Chemische samenstelling van de celkern
• Nucleïne in de kern: zure fosforrijke molecule zonder zwavel
• Kern: 1/3 nucleïne, 2/3 eiwit
Phoebus Levene:
• Tetranucleotide hypothese
• dGMP, dCMP, dTMP, dAMP → via fosfodiesterbindingen aan elkaar
verbonden → is vandaag niet meer de juiste structuur
VANAF HIER EXAMEN:
Frederick Griffith → EXPERIMENT 1
• Arts in London
• “Transforming principle”
• Spaanse griep → virale infectie, meeste stierven via surinfectie → zat op longen
• Vergeleek R-stam (Rough) met de S-strain (levende smooth, capsule opgebouwd op suikers,
bacterie immuumsysteem afschermen)
1. Muis inspuiten met S-strain → gaat dood → bacteriën
eruit gehaald → terug bacteriën die gebruikt werden om
te infecteren
2. Muis inspuiten met R-stam → muis blijft in leven
3. S-strain gedood en samengemengd met levende R-
stam → dode S-strain hebben de levende R-stam
gefagocyteerd → genetische informatie van het DNA
wordt gebruikt → zo kunnen ze van geno- en fenotype
veranderen → het werden terug levende S-strain
bacteriën → muis gaat dood
Wat is deze transformerende factor? → EXPERIMENT 2
Avery, McCarthy en Macleod
Vetten en suikers geëlimineerd → wisten dat hier geen genetisch
Materiaal inzat
1. Proteinase → Proteines kapot
2. Ribonuclease → RNA kapot
3. Desoxyribonuclease → DNA kapot
→ Wanneer enzymatisch behandelde dode S bacteriën weren
gecombineerd met R-bacteriën → er verschenen levende S cellen
in de kweken met proteinase- en ribonuclease- behandelede S-
cellen, maar niet in de kweken met deoxyribonuclease-behandelde bacteriën → zo werd bewezen
dat DNA de transformerende factor is
→ VEEL KRITIEK: ze dachten dat de gebruikte DNA-extracten sporen van eiwitten bevatten die het
transformerende effect zouden kunnen veroorzaken.
2
,Hershey en Chase → Bacteriofaag → EXPERIMENT 3
• Gebruiken simpele partikels, enkel opgebouwd uit DNA en eiwit
• Kapsel is eiwit en binnenin zit DNA, kapsel blijft buiten zitten → genetische
info wordt geïnjecteerd
• Bacteriofagen infecteren bacteriën → dringen niet binnen, maar injecteren
in substantie in de bacteriën → instrueert om nieuwe faagpartikels aan te
maken → de substantie bevat dus hun genetische materiaal
• Gebruik gemaakt van radioactieve elementen → radio-isotopen → isotoop van zwavel (35)
en isotoop van fosfor (32)
• Zwavel gebruikt om fagen te maken terwijl
radioactief zwavel wordt geïncorporeerd in
de eiwitten → radioactieve eiwitten →
radioactief zwavel zat in de fagen na
centrifuge, de bacteriën werden gepelleteerd
→ enkel nog fagen aanwezig
• Fosfor, aanwezig in nucleïnezuren → DNA in
de faag labelen → radioactief fosfor werd na
centrifuge gevonden in de bacterie →DNA zit
volledig in de bacterie → zo bewezen dat er
geen eiwit werd gebruikt
→ DNA is het ‘transforming principle’
Maar hoe kan zo’n eenvoudig polymeer een complex proces als erfelijkheid verklaren? → WAT IS
DE STRUCTUUR VAN DNA
1.2 Een model en structuur van DNA
• A en G: purines, 2 ringstructuren
• C en T: pyrimidines, 1 ringstructuur
• Erwin Chargaff: “Molecular biology is the practice of biochemistry without a license”
• Erwin Chargaff: Zijn belangrijkste bevinding was echter dat in alle onderzochte organismen
de hoeveelheid A steeds gelijk was aan de hoeveelheid T, terwijl de hoeveelheid C altijd gelijk
was aan de hoeveelheid G.
• Watson en Crick: maakten modellen → basen naar binnen en ruggengraat fosfodiester naar
buiten → maakten gebruikt van informatie van anderen:
• Rosalin Franklin: experimenten, kristalstructuur alfa-helix bepaald
• Linus Pauling: alfa-helix → klopt niet
1.3 Het centrale dogma
• Er werd nu aanvaard dat DNA het erfelijk materiaal vertegenwoordigde, maar hoe werd het
DNA gebruikt?
• DNA → RNA → eiwit
• Eens info in eiwit zit kan ze er niet meer uit
• Dogma (Grieks): leerstelling die als onbetwistbaar wordt beschouwd door een religie,
ideologie of andere organisatie
• Dogma: fundamenteel concept ter onderbouwing van een gedachtegoed →
gedachtenhouden mag er niet van afwijken, betwisten of betwijfelen
3
, • Replicatie: het proces waarbij een exacte DNA-kopie van de originele DNA-matrijs wordt
gemaakt
• Transcriptie: het proces waarbij DNA wordt gekopieerd naar een enkelstrengig RNA met
dezelfde sequentie als één van de DNA strengen
• Translatie: het proces waarbij de RNA-nucleotidesequentie wordt omgezet in eiwit, en dus in
een andere taal (aminozuren)
Hoofdstuk 2: De DNA-structuur van eiwit
EXAMENVRAAG: stukje DNA tekenen
2.1 De primaire structuur
• Koolstoffen suikers: met accenten
• Koolstoffen basen: zonder accenten
• Suiker (pentose) → op 1’ een base en op 5’ een fosfaat (heeft zuur karakter)
→ Met structuren een juiste DNA-streng kunnen tekenen, AGTC krijg je gegeven
• In DNA worden nucleotiden via fosfaat aan elkaar gekoppeld
• Er ontstaat suiker-fosfaat-ruggengraat
Nomenclatuur:
• Base + pentose (zonder fosfaat) = nucleoside
• Base + pentose + fosfaat = nucleotide
+ 1 fosfaat = nucleoside monofosfaat
+ 2 fosfaten = nucleoside difosfaat
+ 3 fosfaten = nucleoside trifosfaat
4
