Samenvatting Celbiologie I, deel van F. Claessens

Celbiologie cursus Claessens
H1: DNA: deoxynucleic acid
Biochemische definities van het leven
- Afgescheiden - Voortplanting - Communicatie
- Energieopname - Beweging - Moleculaire
en -verbruik - Interpretatie biologie
- Groei van prikkels

Eigenschappen zijn erfelijk: genen
- Mendel:
 Overerfbare eenheden
 2 gekoppelde genen
 Dominant vs. Recessief of Intermediair
- Garrod
 Alkaptonurie

= erfelijke stofwisselingsziekte waarbij 1 defect gen 1 defect enzyme oplevert

- Chromosomen: dragers van genen
- Differentiële ultracentrifugatie  ultra: hoge g-krachten)
- Densiteitscentrifugatie  verschil in dichtheid
- Griffith:
 Streptococcus pneumoniae
 S-stam en R-stam
 Bacteriën kunnen dragers van eigenschappen uit omgeving opnemen
 Erfelijke eigenschappen in DNA
- Hershey-Chase:
 Bacteriofagen
 E.coli
 DNA bevat info over bouwstenen van bacteriofagen

Structuur van deoxyribonucleic acid
- DNA = suiker + fosfaat + basen
 Deoxyribose of β-D-2-deoxyribose
 Fosfaatgroepen: 5’-uiteinde
 Purines (adenine, guanine) en pyrimidines (thymine, cytosine)
 N-β-glycosidische binding  nucleosiden
Adenosine, guanosine, cytidine, thymidine, uridine
 + fosfaatgroep  nucleotiden
 Fosfo-anhydridebindingen: fosfaat aan 5’C  dNTPs of NTPs (ribose nt
gedeoxyleerd)
 Fosfaat: α, β, γ
 Fosfodiesterbindingen: tussen ribosen
- Andere belangrijke basen en nucleotiden

,  Cyclische vormen van mononucleotiden: vb. cAMP = signaalmoleculen
 Coenzyme A, NAD en FAD
 Gemethyleerde basen en eiwitten
 Donor methylgroep: S-adenosyl-methionine
 AZT: inhibeert enzyme noodzakelijk voor replicatie HIV virus

Eigenschappen van DNA
- B-helix
 Regels van Chargaff: relatieve hoeveelheid v/d 4 basen gelijk in genomisch DNA
van verschillende weefsels
 DNA is helicaal, dubbelstrengs
 Dubbele helix, anti-parallel
 A ent T 2, G en C 3 H-bruggen; complementaire basen
 Neg. Geladen fosfaatgroepen aan buitenkant
 10,4 basenparen per winding
 Grote en kleine groeve
- Stabiliteit van DNA
 Groot aantal H-bruggen: hoge stabiliteit
 VDW krachten
 Bij T↑: A/T-rijke fragmenten smelten eerst, dan G/C-rijke
- Basenvolgorde: 5’ naar 3’
- Palindromische sequentie
- DNA bestuderen:
 Absorptie en hybridisatie
 Hyperchromiciteit van enkelstrengig DNA
 DNA electroforese


H2: DNA replicatie
- Circulair DNA: 4,5 miljoen bp
- Haploid menselijke cel: +/- 3,3 miljard bp

Replicatie is semi-conservatief
- 1 streng v/h DNA v/d moedercel en 1 nieuw aangemaakte streng
- Aangetoond met densiteitscentrifugatie

DNA polymerasen
- DNA synthese
- Kunnen obv dNTPs DNA maken
- Bestaande 3’OH nodig
- Polymerisatie = onomkeerbaar; van 5’ naar 3’

Replicatievork
- Replicatie start thv ORI
- 2 replicatievorken
- Thv replicatievork aantal enzymen:
 Helicase: strengen uit elkaar halen

,  Topoisomerase I: relaxeert winding door 1 streng open te knippen
Topoisomerase II: verbreekt beide strengen in dubbele helix; superwinding
 Verschillen tussen prokaryote en eukaryote topoisomerasen gebruikt voor
ontwikkeling specifieke inhibitoren
 Camptothecin: anti-tumor agens dat specifiek topoisomerase I inhibeert
 Single stranded binding proteins: beschermen tegen afbraak
 Primase: maakt primers, 3’OH uiteinde nodig
 DNA polymerase
 Sliding clamp: zorgt dat polymerase met DNA geassocieerd blijft
 Andere DNA polymerase
 Vervanging van RNA-primers aan 5’ uiteinden van Okazaki fragmenten
 3 enzymatische activiteiten:
1. 5’-3’ polymerase activiteit
2. 5’-3’ exonuclease activiteit
3. 3’-5’ exonuclease activiteit  proofreading
 DNA ligase: verbindt uiteinde DNA dat primer vervangt en al aangemaakte DNA

Replicatievork is asymmetrisch
- Leading strand
- Lagging strand  Okazaki fragmenten

Replicatiestart
- Prokaryoten ORI’s:
 +/- 250 basenparen
 Rijk in A/T bp
 Herhalingen in sequenties van 3x13 (13mer) en 4x9 (9mer) bp
 3 eiwitten betrokken: DnaA, DnaB en DnaC
 DnaA bindt 9mer  meer DnaA: grote torsie  13mers denatureren
 DnaC, dan DnaB zetten hierop af
 6 DnaB eiwitten vormen ringstructuur met helicase activiteit
- Eukaryote ORI’s:
 Menselijk genoom: +/- 3x10^4 ORIs
 DNA replicatie initieert slechts 1 keer per ORI, per celcyclus
 Origin Recognition Complex (ORC) = eiwitcomplex op ORI
 Vroege G1 fase: cdc6 (cell division cycle)  pre-replicatie-complex
 S-fase specifieke cycline-dependent kinase (Cdk)
 Cdk verhindert replicatiestart: dissociatie van cdc6 van ORC (fosforylering)
 Einde mitose: alle Cdk activiteit stopgezet

Terminatie van de replicatie
- Prokaryoten: 2 replicatievorken lopen in elkaar over  2 DNA cirkels
- Eukaryoten: telomerase
 Leading strand: op einde chromosoom komt ‘replicatie-machinery’ los
 Lagging strand:
DNA keten eindigt met stukje enkelstrengig DNA  zal volgende replicatie
verloren gaan