Moleculaire biologie (partim Sarah Gerto)
BASISCONCEPTEN IN DE MOLECULAIRE BIOLOGIE
Moleculaire biologie = studie vh leven op moleculair niveau
2 domeinen van gentica (DNA) en biochemie (eiwitten) samennemen
Informatiestroom: DNA → RNA → eiwit (= centrale dogma van Crick)
Hoofdstuk 1: Grondleggers vd moleculaire biologie
erfelijkheidswetten → ontdekking DNA → bewijs dat DNA het genetisch materiaal is → structuur van DNA
1.1 Inzicht in de structuur van het erfelijk materiaal
1.1.1. Ontstaan van de genetica = BEGIN THEORIE EXAMEN
Gregor Mendel (1865)
• Onderzoek bij erwten
• Ontdekte:
o Overerfbare partikels
(= genen)
o Dominant & recessief
o Segregatie van allelen
Belangrijk: veel herhaling in experimenten om toeval uit te
sluiten.
Flemming (1882): mitose, chromosomen
Introduceerde term chromosomen
Sutton & Boveri (1902)
- Beschreven meiose
- Chromosomen splitsen zoals Mendels allelen → Genen zitten op chromosomen
20e eeuw: Heel traag, of niet verspreiding van wetenschappelijke bevindingen in beperkte kringen
Stroomversnelling van WS OZ na herontdekking Mendel
Thomas Hunt Morgan
- Fruitvliegexperiment
- Toonde aan dat genen op geslachtschromosomen (X) liggen
, Moleculaire biologie (partim Sarah Gerto)
- Eerste Nobelprijs voor genetica
1.1.2. De chemische aard/structuur van het gen
Miescher (1869)
- Ontdekte “nucle ne” (DNA)
- Zure, fosforrijke molecule, geen zwavel!
- Celkern = 1/3 nucle ne, 2/3 eiwit
Levene (1920)
- Tetranucleotide-hypothese (achteraf fout) -> structuur kennen!!
- Beschreef wel correct nucleotiden
1.1.3. DNA = erfelijk materiaal
Frederick Griffith (1928): Het transforming principle
R (onschadelijk) + dode S (gevaarlijk) → muizen sterven → “Transforming principle”
Beperking: wist niet wat de factor was.
Avery, McLeod & McCarthy (1944)
• Gebruikten enzymen:
1. Proteinase
2. RNase
3. DNase
• Alleen bij afbraak van DNA geen transformatie (= gebrek transfomring factor) → DNA = genetisch materiaal
Beperking: enzymen niet 100% specifiek → scepticisme
Hershey & Chase (1952)
- Bacteriofagen
- 35S → eiwit
- 32P → DNA
- Enkel DNA kwam bacterie binnen
Definitief bewijs: DNA = the tranforming principle! (erfelijke factor)
, Moleculaire biologie (partim Sarah Gerto)
1.1.4. Structuur van DNA
Chargaff (1949)
- Quantificatie van hoeveelheid basen in nucleotiden -> A = T, G = C
- Basis voor dubbele helix
- Bittere jaloezie, strijd met Rosalind-Wilkins en Watson-Crick
Rosalind Franklin
- X-straaldiffractie → helixstructuur zichtbaar
- Diefstal door Watson!!
Watson & Crick (1953)
- Dubbele helix
- Basen aan binnenkant
- Complementaire basenparing
Nobelprijs 1962: Watson-Crick-Wilkins
Belangrijk: juiste onderzoeksvraag stellen!
Het centrale dogma (Crick)
DNA → RNA → eiwit
Geen omgekeerde informatiestroom (volgens oorspronkelijke idee).
“Dogma” was eigenlijk bedoeld als hypothese
Waarom was er scepticisme over DNA?
- DNA leek te eenvoudig
- Eiwitten zijn chemisch complexer
- Tetranucleotide-hypothese misleidde onderzoekers
- Technische beperkingen in experimenten
, Moleculaire biologie (partim Sarah Gerto)
Hoofdstuk 2: Structuur van DNA
2.1 De primaire structuur van DNA
= de opeenvolging van nucleotiden in één DNA-streng
Een nucleotide bestaat uit 3 componenten:
1. Pentosesuiker (deoxyribose, 5 C-atomen)
2. Stikstofbase
3. Fosfaatgroep
Belangrijke C-nummering:
- Base zit op C1’
- Fosfaat zit op C5’
- Vrije OH-groep op C3’
(' = nummering van de suiker, zonder ' = nummering in de base)
Verschil DNA vs RNA
DNA RNA
- Purines (A, G) koppelen via C9’
Deoxyribose (geen OH op 2’) Ribose (wel OH op 2’)
- Pyrimidines (C, T, U) koppelen via C1’
Thymine Uracil
Fosfodiesterbinding
Nucleotiden worden gekoppeld via een fosfodiesterbinding:
- 3’-OH (pentose) reageert met 5’-fosfaat
- DNA groeit altijd in 5’ → 3’ richting
- Ruggengraat = suiker + fosfaat
- Fosfaatgroepen geven negatieve lading → DNA = zuur
Nomenclatuur
- Base + suiker = nucleoside
- Base + suiker + fosfaat = nucleotide
- 1 fosfaat = monofosfaat
- 2 fosfaten = difosfaat
- 3 fosfaten = trifosfaat (bv. ATP)
BASISCONCEPTEN IN DE MOLECULAIRE BIOLOGIE
Moleculaire biologie = studie vh leven op moleculair niveau
2 domeinen van gentica (DNA) en biochemie (eiwitten) samennemen
Informatiestroom: DNA → RNA → eiwit (= centrale dogma van Crick)
Hoofdstuk 1: Grondleggers vd moleculaire biologie
erfelijkheidswetten → ontdekking DNA → bewijs dat DNA het genetisch materiaal is → structuur van DNA
1.1 Inzicht in de structuur van het erfelijk materiaal
1.1.1. Ontstaan van de genetica = BEGIN THEORIE EXAMEN
Gregor Mendel (1865)
• Onderzoek bij erwten
• Ontdekte:
o Overerfbare partikels
(= genen)
o Dominant & recessief
o Segregatie van allelen
Belangrijk: veel herhaling in experimenten om toeval uit te
sluiten.
Flemming (1882): mitose, chromosomen
Introduceerde term chromosomen
Sutton & Boveri (1902)
- Beschreven meiose
- Chromosomen splitsen zoals Mendels allelen → Genen zitten op chromosomen
20e eeuw: Heel traag, of niet verspreiding van wetenschappelijke bevindingen in beperkte kringen
Stroomversnelling van WS OZ na herontdekking Mendel
Thomas Hunt Morgan
- Fruitvliegexperiment
- Toonde aan dat genen op geslachtschromosomen (X) liggen
, Moleculaire biologie (partim Sarah Gerto)
- Eerste Nobelprijs voor genetica
1.1.2. De chemische aard/structuur van het gen
Miescher (1869)
- Ontdekte “nucle ne” (DNA)
- Zure, fosforrijke molecule, geen zwavel!
- Celkern = 1/3 nucle ne, 2/3 eiwit
Levene (1920)
- Tetranucleotide-hypothese (achteraf fout) -> structuur kennen!!
- Beschreef wel correct nucleotiden
1.1.3. DNA = erfelijk materiaal
Frederick Griffith (1928): Het transforming principle
R (onschadelijk) + dode S (gevaarlijk) → muizen sterven → “Transforming principle”
Beperking: wist niet wat de factor was.
Avery, McLeod & McCarthy (1944)
• Gebruikten enzymen:
1. Proteinase
2. RNase
3. DNase
• Alleen bij afbraak van DNA geen transformatie (= gebrek transfomring factor) → DNA = genetisch materiaal
Beperking: enzymen niet 100% specifiek → scepticisme
Hershey & Chase (1952)
- Bacteriofagen
- 35S → eiwit
- 32P → DNA
- Enkel DNA kwam bacterie binnen
Definitief bewijs: DNA = the tranforming principle! (erfelijke factor)
, Moleculaire biologie (partim Sarah Gerto)
1.1.4. Structuur van DNA
Chargaff (1949)
- Quantificatie van hoeveelheid basen in nucleotiden -> A = T, G = C
- Basis voor dubbele helix
- Bittere jaloezie, strijd met Rosalind-Wilkins en Watson-Crick
Rosalind Franklin
- X-straaldiffractie → helixstructuur zichtbaar
- Diefstal door Watson!!
Watson & Crick (1953)
- Dubbele helix
- Basen aan binnenkant
- Complementaire basenparing
Nobelprijs 1962: Watson-Crick-Wilkins
Belangrijk: juiste onderzoeksvraag stellen!
Het centrale dogma (Crick)
DNA → RNA → eiwit
Geen omgekeerde informatiestroom (volgens oorspronkelijke idee).
“Dogma” was eigenlijk bedoeld als hypothese
Waarom was er scepticisme over DNA?
- DNA leek te eenvoudig
- Eiwitten zijn chemisch complexer
- Tetranucleotide-hypothese misleidde onderzoekers
- Technische beperkingen in experimenten
, Moleculaire biologie (partim Sarah Gerto)
Hoofdstuk 2: Structuur van DNA
2.1 De primaire structuur van DNA
= de opeenvolging van nucleotiden in één DNA-streng
Een nucleotide bestaat uit 3 componenten:
1. Pentosesuiker (deoxyribose, 5 C-atomen)
2. Stikstofbase
3. Fosfaatgroep
Belangrijke C-nummering:
- Base zit op C1’
- Fosfaat zit op C5’
- Vrije OH-groep op C3’
(' = nummering van de suiker, zonder ' = nummering in de base)
Verschil DNA vs RNA
DNA RNA
- Purines (A, G) koppelen via C9’
Deoxyribose (geen OH op 2’) Ribose (wel OH op 2’)
- Pyrimidines (C, T, U) koppelen via C1’
Thymine Uracil
Fosfodiesterbinding
Nucleotiden worden gekoppeld via een fosfodiesterbinding:
- 3’-OH (pentose) reageert met 5’-fosfaat
- DNA groeit altijd in 5’ → 3’ richting
- Ruggengraat = suiker + fosfaat
- Fosfaatgroepen geven negatieve lading → DNA = zuur
Nomenclatuur
- Base + suiker = nucleoside
- Base + suiker + fosfaat = nucleotide
- 1 fosfaat = monofosfaat
- 2 fosfaten = difosfaat
- 3 fosfaten = trifosfaat (bv. ATP)
