MENSELIJKE ERFELIJKHEIDSLEER
Samenvatting leren aan de hand van PPT voor illustraties en beeldmateriaal!!!
DNA STRUCTUUR EN DNA REPLICATIE (H1)
INLEIDING
• Ontstaan v eerste leven ca 3.8-3.5 miljard jaar geleden -> prokaryoten, atmosfeer anaeroob
• 1.5 miljard jaar geleden ontstonden eukaryoten of Multi cellulaire organismen
• Mensapen ontstonden pas 50 000 jaar geleden
• Moleculaire klok
o 24 uur → mensen 20 sec voor middernacht verschenen op aarde
o Heel proces vooraf tot mens als multicellullair mechanisme op aarde
o In het begin vooral stikstof
▪ Na fotosynthese → meer zuurstof
• Kleine cel: 1µm
• Geen kernmembraan
• Circulair chromosoom
• DNA: 1-5 x 106 nucleotiden
o Circulair DNA (heel weinig) → maar voldoende voor eiwitten →
verantwoordelijk voor functie
• Geen cytoskelet
• Geen organellen
• Bv archaebacteriën
=> zeer basale cel (eerste cellen)
eukaryote cel: → menselijk lichaam hieruit opgebouwd
• Grotere cel: 10-100 µm
• Wel kernmembraan
• Lineaire chromosomen
• DNA: 1-5 x 109 nucleotiden -> verpakt in aparte nucleus,
komt enkel vrij bij celdeling → beschermd
• Wel cytoskelet
• Wel organellen
• Bv planten, fungi, dieren (meercellig) en protozoa
(eencelligen zoals parasieten)
Endosymbiosis: opname van bacterien in eukaryote cellen, chloroplasten en mitochondria hebben eigen DNA
Elke cel heeft zelfde kopie van genoom
DNA STRUCTUUR
Bouwstenen v DNA/RNA:
• H20
• Suikers (sacchariden) → Polysacchariden
o Pentose = suikerring van 5
1
, • Vetzuren → Vetten
• Aminozuren → Eiwitten
In elke cel v ons lichaam zit er DNA met elk 3 miljard nucleotiden
DNA is een polymeer (opgebouwd uit chemisch verbonden eenheden):
de basiseenheid noemt een nucleotide; een strook DNA noemt daarom
polynucleotide (3m DNA in iedere cel)
Een nucleotide bevat suiker (pentose), stikstofhoudende base en een
fosfaat
Er zijn vier basen: CTAG
Elk vd 46 menselijke chromosomen bevat miljoenen nucleotiden
Nucleoside → nucleotide door toevoegen van fosfaatgroep op C-atoom 5
• Fosfaatgroep op 5 → bindt met O op 3 → fosfodiester binding
• 5-3 bindingen/ 3-5 bindingen → leesrichting DNA
• Strengen parallel maar andere leesrichting (5->3/ andersom)
o Hierdoor gaan pasen “paren”
o DNA leesrichting: ALTIJD 5→ 3
• Basen tegenover elkaar → vaste combinaties (C altijd met G)
o Indien 1 streng → ook andere streng kennen = complementair
• DNA bijna nooit enkele streng → altijd paren
• Waterstofbruggen tussen basen → boven 95°
bindingen breken → afkoeling? → bruggen
herstellen
• Dubbele helix: niet mooi symmetrisch (altijd
grote en kleine groeve)
• Aantal bruggen
o G-C: 3
o A-T: 2
o 3 moeilijker uit elkaar halen want
sterker verbonden
3 grote verschillen RNA-DNA
• RNA: enkele streng, DNA dubbel
• T vervangen door U (DNA tov RNA)
• Ribose vs Deoxyribose: toevoeging O aan tweede C-atoom
bij DNA
• Histonen = ondersteunende eiwitten die voor het gecondenseerde uitzicht van de chromatinedraden
zorgen
• Notatie: 1000 basenparen → 1 kilobasenpaar (bp → kb)
• Menselijk genoom: 3 miljard basenparen
2
,Wat zit er in ons DNA?
• 2% coderende sequenties
• 23% niet-coderende delen v genen
• 40% verspreid repetitief DNA
o Brokjes DNA die terug te vinden zijn op veel verschillende chromosomen (soms families v
verwante sequenties)
o Transposons is een groep hierin dat zichzelf kan verplaatsen naar nieuwe locatie in genoom:
Long/short interspersed elements (LINEs/SINEs) of meest voorkomende Alu-sequenties
• 10% gegroepeerd repetitief DNA/tandem repeats
o Lange herhalingen v dezelfde sequenties die op zich niets betekenen: polymorf of veel-vormig
voorkomend
o Vormen hiervan zijn satelliet-DNA, minisatelliet-DNA, alfa-satelliet-DNA en micro-satelliet-DNA
• 25% enkelvoudig DNA
• Klein stukje extra-nucleair DNA of mitochondriale DNA (altijd v moeder geërfd, staat in voor
organenwerking en verouderingsproces)
REPLICATIE
• Start instant na bevruchting
• Bij elke celdeling moet DNA exact gekopieerd worden, gebeurt continu
o Cellen moeten delen → cellen vernieuwen continu (bv: darmwand die vervangen wordt)
• Gebeurt semi-conservatief: 2 nieuwe strengen bestaan voor de helft uit de moederstreng (helft
bewaard, helft nieuw)
o Dochterstrengen bevatten een moederstreng (oud) en 1 nieuwe
Celcyclus
• G1: cel werkt
• Synthese-fase: DNA-replicatie
• G2: voorbereiding mitose (= celdeling)
• G0: cellen delen niet meer (bv hersencellen)
• Alle fasen buiten mitose = interfase
• Replicatie tegelijkertijd op verschillende plaatsen → na 8u →
samenkomen aan snelheid van 100 basenparen/seconde
➔ DNA-replicatie begint op verschillende plaatsen tegelijk
• Helicase: enzym dat helix uit elkaar haalt
• Topoisomerase: zorgt ervoor dat strengen
uitelkaar blijven zodat DNA-replicatie kan
plaatsvinden
• RNA-primer: hecht vast aan streng → zodat
DNA-polymerase kan werken (anti-parallel)
• DNA-polymerase: maakt polymeer door
verschillende nucleotiden achter elkaar te
plaatsen
o Leading strand (want sneller
gemaakt)
o Enkel van 5->3
▪ Blauwe DNA-streng geeft
richting aan
o Patroon van andere streng gebruikt
om complement te maken
o Polymerase “bouwt” een nieuwe streng
3
, ▪ De leading strand heeft maar 1 primer nodig → want gaat in de 5-> 3 richting (zelfde
richting als helicase)
• Polymerase kan niet omgekeerd werken → laat kleine stukjes achter op lagging strand
o Lagging strand loopt achter → dus trager
o Vervolgens springt polymerase terug naar boven → gaten in streng = okazaki-fragmenten
▪ Ligase lijmt stukjes aan elkaar
o Waarom moet polymerase springen?
▪ Polymerase begint altijd bij de RNA-primer (deze heeft altijd een tegenovergestelde
richting) → DUS polymerase dat altijd op 5 moet beginnen (begint op de DNA-streng eig
bij 3) → polymerase werkt dus in de tegenovergestelde richting van helicase waardoor
het de hele tijd terug naar boven moet springen en je dus lege stukjes krijgt (zie video
amoeba sisters voor verduidelijking)
• Polymerase maakt fosfodiëster-binding + proofreading om fouten te herstellen
o Mutaties in genen aan enzym polymerase heeft vaak ernstige gevolgen want fouten in DNA die
opstapelen (ook polymerase is een eiwit dat gecodeerd wordt door genen)
TRANSCRIPTIE EN TRANSLATIE EN GEN -REGULATIE (H2)
Verschillende mechanismen:
• DNA-replicatie: verdubbeling
• DNA-transcriptie: kopie van het DNA → RNA
• Translatie: eiwitsynthese
TRANSCRIPTIE
Transcriptie = proces dat van DNA van een gen een complementaire kopie maakt, bestaande uit enkelstrenfs
messenger-RNA
• Intronen: niet-coderende genen
• Exonen: coderende sequenties: de eerste
voor ieder eiwit = ATG = startcodon = methionine
• Promotor = indien geactiveerd door eiwit
→ RNA-synthese (= stukje DNA in gen)
4
Samenvatting leren aan de hand van PPT voor illustraties en beeldmateriaal!!!
DNA STRUCTUUR EN DNA REPLICATIE (H1)
INLEIDING
• Ontstaan v eerste leven ca 3.8-3.5 miljard jaar geleden -> prokaryoten, atmosfeer anaeroob
• 1.5 miljard jaar geleden ontstonden eukaryoten of Multi cellulaire organismen
• Mensapen ontstonden pas 50 000 jaar geleden
• Moleculaire klok
o 24 uur → mensen 20 sec voor middernacht verschenen op aarde
o Heel proces vooraf tot mens als multicellullair mechanisme op aarde
o In het begin vooral stikstof
▪ Na fotosynthese → meer zuurstof
• Kleine cel: 1µm
• Geen kernmembraan
• Circulair chromosoom
• DNA: 1-5 x 106 nucleotiden
o Circulair DNA (heel weinig) → maar voldoende voor eiwitten →
verantwoordelijk voor functie
• Geen cytoskelet
• Geen organellen
• Bv archaebacteriën
=> zeer basale cel (eerste cellen)
eukaryote cel: → menselijk lichaam hieruit opgebouwd
• Grotere cel: 10-100 µm
• Wel kernmembraan
• Lineaire chromosomen
• DNA: 1-5 x 109 nucleotiden -> verpakt in aparte nucleus,
komt enkel vrij bij celdeling → beschermd
• Wel cytoskelet
• Wel organellen
• Bv planten, fungi, dieren (meercellig) en protozoa
(eencelligen zoals parasieten)
Endosymbiosis: opname van bacterien in eukaryote cellen, chloroplasten en mitochondria hebben eigen DNA
Elke cel heeft zelfde kopie van genoom
DNA STRUCTUUR
Bouwstenen v DNA/RNA:
• H20
• Suikers (sacchariden) → Polysacchariden
o Pentose = suikerring van 5
1
, • Vetzuren → Vetten
• Aminozuren → Eiwitten
In elke cel v ons lichaam zit er DNA met elk 3 miljard nucleotiden
DNA is een polymeer (opgebouwd uit chemisch verbonden eenheden):
de basiseenheid noemt een nucleotide; een strook DNA noemt daarom
polynucleotide (3m DNA in iedere cel)
Een nucleotide bevat suiker (pentose), stikstofhoudende base en een
fosfaat
Er zijn vier basen: CTAG
Elk vd 46 menselijke chromosomen bevat miljoenen nucleotiden
Nucleoside → nucleotide door toevoegen van fosfaatgroep op C-atoom 5
• Fosfaatgroep op 5 → bindt met O op 3 → fosfodiester binding
• 5-3 bindingen/ 3-5 bindingen → leesrichting DNA
• Strengen parallel maar andere leesrichting (5->3/ andersom)
o Hierdoor gaan pasen “paren”
o DNA leesrichting: ALTIJD 5→ 3
• Basen tegenover elkaar → vaste combinaties (C altijd met G)
o Indien 1 streng → ook andere streng kennen = complementair
• DNA bijna nooit enkele streng → altijd paren
• Waterstofbruggen tussen basen → boven 95°
bindingen breken → afkoeling? → bruggen
herstellen
• Dubbele helix: niet mooi symmetrisch (altijd
grote en kleine groeve)
• Aantal bruggen
o G-C: 3
o A-T: 2
o 3 moeilijker uit elkaar halen want
sterker verbonden
3 grote verschillen RNA-DNA
• RNA: enkele streng, DNA dubbel
• T vervangen door U (DNA tov RNA)
• Ribose vs Deoxyribose: toevoeging O aan tweede C-atoom
bij DNA
• Histonen = ondersteunende eiwitten die voor het gecondenseerde uitzicht van de chromatinedraden
zorgen
• Notatie: 1000 basenparen → 1 kilobasenpaar (bp → kb)
• Menselijk genoom: 3 miljard basenparen
2
,Wat zit er in ons DNA?
• 2% coderende sequenties
• 23% niet-coderende delen v genen
• 40% verspreid repetitief DNA
o Brokjes DNA die terug te vinden zijn op veel verschillende chromosomen (soms families v
verwante sequenties)
o Transposons is een groep hierin dat zichzelf kan verplaatsen naar nieuwe locatie in genoom:
Long/short interspersed elements (LINEs/SINEs) of meest voorkomende Alu-sequenties
• 10% gegroepeerd repetitief DNA/tandem repeats
o Lange herhalingen v dezelfde sequenties die op zich niets betekenen: polymorf of veel-vormig
voorkomend
o Vormen hiervan zijn satelliet-DNA, minisatelliet-DNA, alfa-satelliet-DNA en micro-satelliet-DNA
• 25% enkelvoudig DNA
• Klein stukje extra-nucleair DNA of mitochondriale DNA (altijd v moeder geërfd, staat in voor
organenwerking en verouderingsproces)
REPLICATIE
• Start instant na bevruchting
• Bij elke celdeling moet DNA exact gekopieerd worden, gebeurt continu
o Cellen moeten delen → cellen vernieuwen continu (bv: darmwand die vervangen wordt)
• Gebeurt semi-conservatief: 2 nieuwe strengen bestaan voor de helft uit de moederstreng (helft
bewaard, helft nieuw)
o Dochterstrengen bevatten een moederstreng (oud) en 1 nieuwe
Celcyclus
• G1: cel werkt
• Synthese-fase: DNA-replicatie
• G2: voorbereiding mitose (= celdeling)
• G0: cellen delen niet meer (bv hersencellen)
• Alle fasen buiten mitose = interfase
• Replicatie tegelijkertijd op verschillende plaatsen → na 8u →
samenkomen aan snelheid van 100 basenparen/seconde
➔ DNA-replicatie begint op verschillende plaatsen tegelijk
• Helicase: enzym dat helix uit elkaar haalt
• Topoisomerase: zorgt ervoor dat strengen
uitelkaar blijven zodat DNA-replicatie kan
plaatsvinden
• RNA-primer: hecht vast aan streng → zodat
DNA-polymerase kan werken (anti-parallel)
• DNA-polymerase: maakt polymeer door
verschillende nucleotiden achter elkaar te
plaatsen
o Leading strand (want sneller
gemaakt)
o Enkel van 5->3
▪ Blauwe DNA-streng geeft
richting aan
o Patroon van andere streng gebruikt
om complement te maken
o Polymerase “bouwt” een nieuwe streng
3
, ▪ De leading strand heeft maar 1 primer nodig → want gaat in de 5-> 3 richting (zelfde
richting als helicase)
• Polymerase kan niet omgekeerd werken → laat kleine stukjes achter op lagging strand
o Lagging strand loopt achter → dus trager
o Vervolgens springt polymerase terug naar boven → gaten in streng = okazaki-fragmenten
▪ Ligase lijmt stukjes aan elkaar
o Waarom moet polymerase springen?
▪ Polymerase begint altijd bij de RNA-primer (deze heeft altijd een tegenovergestelde
richting) → DUS polymerase dat altijd op 5 moet beginnen (begint op de DNA-streng eig
bij 3) → polymerase werkt dus in de tegenovergestelde richting van helicase waardoor
het de hele tijd terug naar boven moet springen en je dus lege stukjes krijgt (zie video
amoeba sisters voor verduidelijking)
• Polymerase maakt fosfodiëster-binding + proofreading om fouten te herstellen
o Mutaties in genen aan enzym polymerase heeft vaak ernstige gevolgen want fouten in DNA die
opstapelen (ook polymerase is een eiwit dat gecodeerd wordt door genen)
TRANSCRIPTIE EN TRANSLATIE EN GEN -REGULATIE (H2)
Verschillende mechanismen:
• DNA-replicatie: verdubbeling
• DNA-transcriptie: kopie van het DNA → RNA
• Translatie: eiwitsynthese
TRANSCRIPTIE
Transcriptie = proces dat van DNA van een gen een complementaire kopie maakt, bestaande uit enkelstrenfs
messenger-RNA
• Intronen: niet-coderende genen
• Exonen: coderende sequenties: de eerste
voor ieder eiwit = ATG = startcodon = methionine
• Promotor = indien geactiveerd door eiwit
→ RNA-synthese (= stukje DNA in gen)
4
