Moleculaire Biologie
H1 DNA en chromosomen
1.1 Structuur en functie van DNA
Erfelijke informatie
DNA is een belangrijke drager van erfelijke informatie → zorgt voor ontwikkeling en voortbestaan van elk levend
organisme
Erfelijke info wordt doorgegeven (kweekproeven van Georg Mendel):
▪ Van moedercel naar dochtercel = celdeling
▪ Van de ene generatie v/e organisme naar een volgende generatie via geslachtscellen
Georg Mendel
▪ 19de eeuw
▪ Kweekproeven met o.a. erwten
o Theorie over hoe eigenschappen zich gedragen bij overerving en kruising (gameten)
o = wetten van Mendel
▪ Genen zijn factoren die worden doorgegeven van generatie tot generatie
▪ Dominant / recessief / geslachtsgebonden (X & Y)
▪ Homozygoten (AA/aa) en heterozygoten (Aa/aA)
▪ Allelen en allelfrequentie in een populatie
o Allelfrequenties gegeven door: p2 + 2pq + q2 = 1
o p2 en q2 geven de homozygoten aan
o pq geeft de heterozygoten aan
Genen
Functionele eenheid:
▪ Bepalen karakteristieken
o Soort (species)
o Individuen binnen een soort
▪ Voornamelijk instructies voor de aanmaak van eiwitten
o Studies in Fungi
▪ Ook genen die coderen voor RNA
Thomas Hunt Morgan
▪ 19de eeuw
▪ Studie van mutaties in de fruitvlieg
o Drosophila melanogaster → belangrijk model-organisme
o Genen liggen op chromosomen
o Genen = mechanische basis voor erfelijkheid
▪ Nobelprijs in 1933
o Formule: 𝜃 (recombinatie fractie) = #Rec/(#Rec + #niet-Rec)
o Eenheid van recombinatie, 1 cM ~ 1% recombinatie (afstand tussen 2 loci)
Eiwitten
▪ Voeren meeste cellulaire functies uit
▪ Bouwstenen voor cellulaire structuren
1
, ▪ Enzymen voor katalyse van chemische reacties
▪ Regulatie genexpressie
▪ Beweging van cellen
▪ Cel-cel communicatie
Eigenschappen & functies v/e specifieke cel worden bepaald door de eiwitten die de cel aanmaakt
! Eiwitten NOOIT los van DNA en RNA bekijken → gaan altijd samen
Ontdekking van DNA
Ontdekking van chromosomen
Einde 19de eeuw:
▪ Studie van cellen en embryo’s
▪ Erfelijke informatie ligt op chromosomen
o Draadachtige structuren
o Nucleus van eukaryote cel
o Bij celdeling zichtbaar met lichtmicroscoop
Ontdekking van DNA
Biochemische analysen tonen aan dat chromosomen bestaan uit eiwitten en DNA (= desoxyribonucleïnezuren)
Men dacht lang dat DNA enkel een structurele functie had
Jaren 1940-1950:
▪ Studies in bacteriën en bacteriofagen
▪ DNA is drager van erfelijke informatie
Experiment op basis van longontstekingen
Smooth gelyseerd → toegediend aan cellen met een rough fenotype (onschadelijke cellen) → rough cellen worden
omgezet naar smooth cellen DUS worden schadelijk en kunnen een longontsteking veroorzaken
Conclusie: moleculen dat erfelijke informatie meedragen moeten deel uitmaken v/d S-stam
Fractionering van celvrij extract maakte duidelijk dat ENKEL DNA in staat is om van S-stam naar de R-stam te
veranderen
2
,Structuur van DNA
Bestudeerd d.m.v. X-ray diffractie
Twee complementaire polynucleotide ketens → dubbele helix (= wenteltrap)
DNA strengen:
▪ Polynucleotiden
▪ 4 subtypes nucleotiden Tructje: PAG = purine, adenine, guanine
▪ Nucleotide bestaat uit
o C5-suiker: desoxyribose
o Fosfaatgroep(en)
o N-bevattende base
DNA versus RNA
RNA-functie DNA-functie
Bewaren van genetische info Bewaren van genetische informatie
- Bepaalde virussen hebben RNA genomen - Eukaryoten, prokaryoten
- Belangrijk in de evolutie - Chromosomen
- Genoom
Dragen van genetische informatie: mRNA - Epi-genoom
Herkenning van DNA of andere RNA’s
- Code-anticode
- Splice-sites
- mRNA en target RNA (guide RNA)
Template: telomerase RNA, primase
Katalytische functie: ribozyme
Scaffolding: ribosomen en spliceosomen
Structuur (vorm, hairpin)
- Interactie tussen 2 subunits van rubosomen
- Interactie RNA aptameren en hun liganden
▪ RNA is heel onstabiel
▪ RNA was eerst te vinden in cellen → daarna pas DNA
3
, Nomenclatuur
Base
▪ Adenine (A)
▪ Cytosine (C)
▪ Guanine (G)
▪ Thymine (T)
DNA nucleoside
= base + suiker
Vb.: desoxyadenosine (A)
DNA nucleotide
= base + suiker + fosfaat
▪ AMP = adenosine-monofosfaat
▪ dAMP = desoxyadenosine-monofosfaat
▪ ATP = adenosine-trifosfaat
▪ UDP = uridine-difosfaat
▪ NTP = nucleoside-trifosfaat (nucleoside triphosphate)
▪ dNTP = desoxyribonucleotide-trifosfaat (deoxyribonucleotide triphosphate)
Structuur van basen
4
H1 DNA en chromosomen
1.1 Structuur en functie van DNA
Erfelijke informatie
DNA is een belangrijke drager van erfelijke informatie → zorgt voor ontwikkeling en voortbestaan van elk levend
organisme
Erfelijke info wordt doorgegeven (kweekproeven van Georg Mendel):
▪ Van moedercel naar dochtercel = celdeling
▪ Van de ene generatie v/e organisme naar een volgende generatie via geslachtscellen
Georg Mendel
▪ 19de eeuw
▪ Kweekproeven met o.a. erwten
o Theorie over hoe eigenschappen zich gedragen bij overerving en kruising (gameten)
o = wetten van Mendel
▪ Genen zijn factoren die worden doorgegeven van generatie tot generatie
▪ Dominant / recessief / geslachtsgebonden (X & Y)
▪ Homozygoten (AA/aa) en heterozygoten (Aa/aA)
▪ Allelen en allelfrequentie in een populatie
o Allelfrequenties gegeven door: p2 + 2pq + q2 = 1
o p2 en q2 geven de homozygoten aan
o pq geeft de heterozygoten aan
Genen
Functionele eenheid:
▪ Bepalen karakteristieken
o Soort (species)
o Individuen binnen een soort
▪ Voornamelijk instructies voor de aanmaak van eiwitten
o Studies in Fungi
▪ Ook genen die coderen voor RNA
Thomas Hunt Morgan
▪ 19de eeuw
▪ Studie van mutaties in de fruitvlieg
o Drosophila melanogaster → belangrijk model-organisme
o Genen liggen op chromosomen
o Genen = mechanische basis voor erfelijkheid
▪ Nobelprijs in 1933
o Formule: 𝜃 (recombinatie fractie) = #Rec/(#Rec + #niet-Rec)
o Eenheid van recombinatie, 1 cM ~ 1% recombinatie (afstand tussen 2 loci)
Eiwitten
▪ Voeren meeste cellulaire functies uit
▪ Bouwstenen voor cellulaire structuren
1
, ▪ Enzymen voor katalyse van chemische reacties
▪ Regulatie genexpressie
▪ Beweging van cellen
▪ Cel-cel communicatie
Eigenschappen & functies v/e specifieke cel worden bepaald door de eiwitten die de cel aanmaakt
! Eiwitten NOOIT los van DNA en RNA bekijken → gaan altijd samen
Ontdekking van DNA
Ontdekking van chromosomen
Einde 19de eeuw:
▪ Studie van cellen en embryo’s
▪ Erfelijke informatie ligt op chromosomen
o Draadachtige structuren
o Nucleus van eukaryote cel
o Bij celdeling zichtbaar met lichtmicroscoop
Ontdekking van DNA
Biochemische analysen tonen aan dat chromosomen bestaan uit eiwitten en DNA (= desoxyribonucleïnezuren)
Men dacht lang dat DNA enkel een structurele functie had
Jaren 1940-1950:
▪ Studies in bacteriën en bacteriofagen
▪ DNA is drager van erfelijke informatie
Experiment op basis van longontstekingen
Smooth gelyseerd → toegediend aan cellen met een rough fenotype (onschadelijke cellen) → rough cellen worden
omgezet naar smooth cellen DUS worden schadelijk en kunnen een longontsteking veroorzaken
Conclusie: moleculen dat erfelijke informatie meedragen moeten deel uitmaken v/d S-stam
Fractionering van celvrij extract maakte duidelijk dat ENKEL DNA in staat is om van S-stam naar de R-stam te
veranderen
2
,Structuur van DNA
Bestudeerd d.m.v. X-ray diffractie
Twee complementaire polynucleotide ketens → dubbele helix (= wenteltrap)
DNA strengen:
▪ Polynucleotiden
▪ 4 subtypes nucleotiden Tructje: PAG = purine, adenine, guanine
▪ Nucleotide bestaat uit
o C5-suiker: desoxyribose
o Fosfaatgroep(en)
o N-bevattende base
DNA versus RNA
RNA-functie DNA-functie
Bewaren van genetische info Bewaren van genetische informatie
- Bepaalde virussen hebben RNA genomen - Eukaryoten, prokaryoten
- Belangrijk in de evolutie - Chromosomen
- Genoom
Dragen van genetische informatie: mRNA - Epi-genoom
Herkenning van DNA of andere RNA’s
- Code-anticode
- Splice-sites
- mRNA en target RNA (guide RNA)
Template: telomerase RNA, primase
Katalytische functie: ribozyme
Scaffolding: ribosomen en spliceosomen
Structuur (vorm, hairpin)
- Interactie tussen 2 subunits van rubosomen
- Interactie RNA aptameren en hun liganden
▪ RNA is heel onstabiel
▪ RNA was eerst te vinden in cellen → daarna pas DNA
3
, Nomenclatuur
Base
▪ Adenine (A)
▪ Cytosine (C)
▪ Guanine (G)
▪ Thymine (T)
DNA nucleoside
= base + suiker
Vb.: desoxyadenosine (A)
DNA nucleotide
= base + suiker + fosfaat
▪ AMP = adenosine-monofosfaat
▪ dAMP = desoxyadenosine-monofosfaat
▪ ATP = adenosine-trifosfaat
▪ UDP = uridine-difosfaat
▪ NTP = nucleoside-trifosfaat (nucleoside triphosphate)
▪ dNTP = desoxyribonucleotide-trifosfaat (deoxyribonucleotide triphosphate)
Structuur van basen
4
