Moleculaire biologie Prof. Dr. Van Camp
2e Ba BMW
Zelfstudie opdracht: DNA Replicatie
Leermiddelen
Tekst handboek
Slides
Video-animatie
Doelstellingen
De student kan het proces van DNA replicatie beschrijven.
De student kan de functie van de verschillende proteïnes en enzymes betrokken bij DNA
replicatie omschrijven.
De student kan de bijbehorende moleculair genetische terminologie verklaren en gebruiken.
Algemene opdrachten
Leg uit hoe DNA replicatie start en wat de functie is van de verschillende proteïnen die bij
DNA replicatie betrokken zijn.
Wat wordt er bedoeld met bidirectionele replicatie?
Leg het verschil in vorming van de leading en lagging strand uit.
Bespreek het mechanisme dat bepalend is voor de accuraatheid van het replicatie proces.
Vergelijk de functie van de verschillende DNA polymerases van E.coli met deze van de mens.
Er ontstaat een replicatiebubbel op de plaats van de ORI (origin of replication), één plek (of meer) op het
chromosoom waar replicatie begint, het aantal origins is afhankelijk van de species. DNA ontwindt en
ontstaan er twee replicatievorken, daarom spreekt men van bidirectionele replicatie. Helicase trekt de DNA
dubbelstreng uit elkaar in 5’3’ richting adhv ATP. Topoisomerase ‘reist’ een beetje rond voor de
replicatievork en heft de spanningen op door de windingen te ontdoen die DNA helicase heeft doen
ontstaan. ‘Enkelstrengige bindingsproteïnen’ zullen de enkele streng stabiliseren en zo gescheiden
houden. DNA gyrase zorgt dat de enkele strengen niet supercoilen. Dan is de replicatievork stabiel en zal
DNA polymerase nieuwe nucleotiden hechten aan de groeiende dochterstreng in 5’ 3’ richting (bij
eukaryoten aan een snelheid van 50N/sec, bij prokaryoten aan 500N/sec) . Andere proteïnen zoals bèta
‘clamps’ (klemmen) en de ‘clamp loader’ (klem lader) zullen de DNA polymerase op hun plek houden op
het DNA. Hier vóór moet DNA primase , primers (korte RNA sequenties van 10-12 nucleotiden) aanhechten
op de template streng aan de lagging strand, want DNA polymerase kan hier alleen nieuwe nucleotiden
hechten als er een primer aanwezig is. De replicatie van beide DNA strengen gebeurt tegelijk: continue, en
de andere discontinue synthese. Continu door telkens nucleotiden toe te voegen aan de 3’ kant van de
dochterstreng (leading strand), in richting van de replicatievork. DNA polymerase kan enkel in de 3’ richting
nucleotiden aanhechten, dus aan de andere streng (lagging strand) gebeurt er discontinue synthese in de
omgekeerde richting dan de leading strand. Hier worden er ook nucleotiden gevormd aan de 3’ kant, in
aparte stukjes okazaki fragmenten. Hiervoor zal primase (III of alpha) telkens primers met een 3’ kant
toevoegen , waardoor polymerase hierachter nucleotiden kan toevoegen. Hierna schuift het DNA een
stukje op en kunnen er op het volgende stukje worden toegevoegd. DNA polymerase 1 zal hierna de RNA
primers vervangen door DNA nucleotiden. DNA ligase zal dan de okazaki fragmenten aan elkaar binden.
DNA polymerase herkent ook een ‘mismatch’ van basenparen d.m.v. een 3’ 5’ proofreading
mechanisme. Wanneer DNA polymerase zo’n mismatch herkent, zal het zich ‘omdraaien’ en zal het de
afgelopen bindingen terug ongedaan maken en de fout corrigeren. Daarna draait het zich terug om en gaat
het gewoon verder. Dit gebeurt zowel in prokaryoten als in hogere organismen. Deze fouten gebeuren
1
ZSO 1: DNA
replicatie
2e Ba BMW
Zelfstudie opdracht: DNA Replicatie
Leermiddelen
Tekst handboek
Slides
Video-animatie
Doelstellingen
De student kan het proces van DNA replicatie beschrijven.
De student kan de functie van de verschillende proteïnes en enzymes betrokken bij DNA
replicatie omschrijven.
De student kan de bijbehorende moleculair genetische terminologie verklaren en gebruiken.
Algemene opdrachten
Leg uit hoe DNA replicatie start en wat de functie is van de verschillende proteïnen die bij
DNA replicatie betrokken zijn.
Wat wordt er bedoeld met bidirectionele replicatie?
Leg het verschil in vorming van de leading en lagging strand uit.
Bespreek het mechanisme dat bepalend is voor de accuraatheid van het replicatie proces.
Vergelijk de functie van de verschillende DNA polymerases van E.coli met deze van de mens.
Er ontstaat een replicatiebubbel op de plaats van de ORI (origin of replication), één plek (of meer) op het
chromosoom waar replicatie begint, het aantal origins is afhankelijk van de species. DNA ontwindt en
ontstaan er twee replicatievorken, daarom spreekt men van bidirectionele replicatie. Helicase trekt de DNA
dubbelstreng uit elkaar in 5’3’ richting adhv ATP. Topoisomerase ‘reist’ een beetje rond voor de
replicatievork en heft de spanningen op door de windingen te ontdoen die DNA helicase heeft doen
ontstaan. ‘Enkelstrengige bindingsproteïnen’ zullen de enkele streng stabiliseren en zo gescheiden
houden. DNA gyrase zorgt dat de enkele strengen niet supercoilen. Dan is de replicatievork stabiel en zal
DNA polymerase nieuwe nucleotiden hechten aan de groeiende dochterstreng in 5’ 3’ richting (bij
eukaryoten aan een snelheid van 50N/sec, bij prokaryoten aan 500N/sec) . Andere proteïnen zoals bèta
‘clamps’ (klemmen) en de ‘clamp loader’ (klem lader) zullen de DNA polymerase op hun plek houden op
het DNA. Hier vóór moet DNA primase , primers (korte RNA sequenties van 10-12 nucleotiden) aanhechten
op de template streng aan de lagging strand, want DNA polymerase kan hier alleen nieuwe nucleotiden
hechten als er een primer aanwezig is. De replicatie van beide DNA strengen gebeurt tegelijk: continue, en
de andere discontinue synthese. Continu door telkens nucleotiden toe te voegen aan de 3’ kant van de
dochterstreng (leading strand), in richting van de replicatievork. DNA polymerase kan enkel in de 3’ richting
nucleotiden aanhechten, dus aan de andere streng (lagging strand) gebeurt er discontinue synthese in de
omgekeerde richting dan de leading strand. Hier worden er ook nucleotiden gevormd aan de 3’ kant, in
aparte stukjes okazaki fragmenten. Hiervoor zal primase (III of alpha) telkens primers met een 3’ kant
toevoegen , waardoor polymerase hierachter nucleotiden kan toevoegen. Hierna schuift het DNA een
stukje op en kunnen er op het volgende stukje worden toegevoegd. DNA polymerase 1 zal hierna de RNA
primers vervangen door DNA nucleotiden. DNA ligase zal dan de okazaki fragmenten aan elkaar binden.
DNA polymerase herkent ook een ‘mismatch’ van basenparen d.m.v. een 3’ 5’ proofreading
mechanisme. Wanneer DNA polymerase zo’n mismatch herkent, zal het zich ‘omdraaien’ en zal het de
afgelopen bindingen terug ongedaan maken en de fout corrigeren. Daarna draait het zich terug om en gaat
het gewoon verder. Dit gebeurt zowel in prokaryoten als in hogere organismen. Deze fouten gebeuren
1
ZSO 1: DNA
replicatie
