Samenvatting Volledige uitwerking hoorcolleges KT1105 Systeembiologie | TU Delft | 2025/26

Syteembiologie
Tentamen – alle stof

HC1

Evolutie theorie

 = Survival of the fittest, evolutionaire druk zorgt ervoor dat
eigenschappen met een relatief voordeel doorgegeven worden
binnen een populatie
 De theorie blijft controversieel
 De evolutie theorie vindt niet plaats tussen soorten maar binnen 1
soort
- Binnen een soort verschillen individuen van elkaar
- Ondanks dat levende wezens zich vermenigvuldigen blijft het
aantal individuen binnen een soort ongeveer constant  er is dus
concurrentie tussen de individuen
- Die strijd bestaat op heel veel verschillende niveaus: tussen
groepen binnen de soort, tussen individuen binnen de groep &
tussen verschillende genen binnen het organisme
 Transposable elements zijn een soort parasieten in het DNA  dit
kan zich verspreiden en dat is een evolutionair voordeel (als er een
selectie druk is)
- Door toeval wordt een transposable element wel eens
afgeschreven
- Reverse transcriptase maakt van mRNA een mRNA/DNA hybride
- Deze hybride wordt in het genoom geïntegreerd doordat
integrase het genoom open knipt en DNA repair er weer
volwaardig DNA van maakt
- Zit meer in het genoom  vaker afgeschreven  evolutionair
voordeel
- Transposable elements (of transposons) leveren een belangrijke
bijdrage aan het ontstaan van nieuwe eigenschappen maar zijn
ook een bron van junk DNA
 Genen denken vooral aan zich zelf en niet aan het organisme waar
ze in zitten. Genen zijn namelijk alleen succesvol als ze in aantal
toenemen ten opzicht van hun allelen in de populatie (selfish
genes)
- Een organisme deelt genetisch materiaal met broertjes/zusjes, de
genen hebben er dus belang bij familie te laten leven (niet
familieleden zijn genetisch minder gelijk waardoor dit belang er
niet is)  verklaard altruïsme
- Zo heeft een organisme mechanismen ontwikkeld om tumorgroei
te onderdrukken, maar alleen tot een leeftijd waarop
voortplanting en nageslacht zeker zijn

,  Reverse selection = een ongunstige eigenschap wordt gekoppeld
aan een gunstige zodat die ongustige blijft bestaan (sikkelcelanemie
& malaria resistentie)
 Staart van een pauw is onhandig  extra knap dat die kan
overleven  vrouwtjes willen paren
 Soms zelfs koppeling van erfelijke niet-genetische eigenschappen
met genetische eigenschappen
o Het is namelijk ook mogelijk om micro-organismen (zoals
darmflora, vooral van moeder) en gedragingen (zoals zang
bij vogels of vuur maken bij mensen) erfelijk of cultureel
over te dragen en deze beïnvloeden evolutionair succes
o Mens wordt beschouwd als metaorganisme: micro-
organismen helpen mensen dmv vitamines en andere
belangrijke verbindingen synthetiseren (zoals vitamine K
dat essentieel is voor een aantal stollingsfactoren),
voedingstoffen vrijmaken uit onverteerbare etensresten en
moleculen aanmaken die de fysiologie van de gastheer
beïnvloeden
 Geldt ook voor genen die een nadelig effect hebben op het
individu maar een voordelig effect op de soort als geheel
 Evolutie is moeilijk te verbeteren want iedere evolutie stap is al zo
goed mogelijk
- Eigenschappen die geen voordeel bieden zullen dan ook
uiteindelijk uit de populatie verdwijnen

Ontstaan van leven

 Onder omstandigheden van de net ontstane aarde ontstonden vrij
gemakkelijk biomoleculen zoals aminozuren, nucleotiden en andere
basiselementen van het leven en de aard van deze moleculen lijkt
sindsdien nauwelijks veranderd
 Voor leven zijn twee tegengestelde eisen: 1) cellen moeten goed
georganiseerd blijven, daarvoor zijn veel verschillende biochemische
reacties nodig, en dus ook veel soorten katalytische
macromoleculen. 2) Cellen moeten zich vermenigvuldigen, daarvoor
is een simpele stabiele structuur nodig die makkelijk gekopieerd kan
worden  oplossing is een splitsing der taken
 RNA voldoet aan beide eisen (eigen replicatie sturen en katalytische
functies uitoefenen)  daarom denken ze dat leven is ontstaan uit
RNA

Het centrale dogma van de biologie

 = informatie wordt van DNA naar RNA en vervolgens naar eiwitten
doorgegeven zodat de taken zijn gesplitst, DNA bevat alle informatie

, (en is makkelijk te kopiëren) terwijl de eiwitten het werk doen (en
een groot aantal functies kunnen uitoefenen door verschillende
aminozuren). RNA vormt de brug
- Dit plus de structuur van DNA is universeel, waardoor
modelorganismen (bv muizen) bruikbaar zijn
 Bouw van het DNA:
- Opgebouwd uit nucleotiden ( base + desoxyribose +
fosfaatgroep)
- Basen vormen basen paren en zijn verantwoordelijk voor erfelijke
informatie
- Desoxyribose + fosfaatgroepen vormen de ruggengraat
 Semiconservatief = 1 streng is van het oorspronkelijke DNA en 1
streng is nieuw bij replicatie (door basenparing kan elke streng
dienen als mal voor een complementaire streng)
 Ook triple stranded DNA is mogelijk
 DNA en eiwitten zijn colineair = de volgorde is hetzelfde
 Verschillen RNA en DNA:
- Ribose in plaats van desoxyribose
- Uracil in plaats van thymine
- RNA’s zijn kleiner dan DNA’s
 Waar RNA polymerase aan het DNA bindt bepaald dus wat de cel
gaat doen want RNA codeert voor eiwitten (hierdoor kan een enkel
DNA molecuul heel veel eiwitten maken)
 Nucleolus is de plek waar de ribosomale RNA’s worden afgeschreven
 als de nucleolus donker is worden er dus veel ribosomale RNA’s
afgeschreven en is de cel dus onnodig actief  kankercel
 Reading frames (3 mogelijkheden) kunnen gebruikt worden om van
hetzelfde RNA meerdere eiwitten te maken  vaak gebruikt door
virussen
- Want RNA wordt in groepjes van 3 (codons) afgelezen
- Elk codon codeert voor een specifiek aminozuur
- Het tRNA is de link tussen codon en aminozuur en het ribosoom
koppelt daadwerkelijk de aminozuren aan elkaar

Prokaryoten & eukaryoten

 Tijdens de evolutie hebben zich twee grote koninkrijken ontwikkelt:
de prokaryoten en de eukaryoten)
 Eukaryoten zijn groot met meerdere organellen
 Mitochondria (energie producerende celorganellen) zijn eigenlijk
bacteriën die in onze cellen leven, hetzelfde geldt voor chloroplasten
(endosymbiose theorie)
 Er leven enorm veel micro-organismes in en op ons lichaam

Menselijke aanpassingen

,  Aanpassingen zoals grote hersenen, bipedalisme (rechtop lopen),
haarverlies en ontwikkeling van werktuigen laten zien in wat voor
omstandigheden de mens is geëvolueerd

Aantal termen

 Isotoopanalyse: levende organismen hebben een voorkeur voor
het gebruik van lichte isotopen. Als bijvoorbeeld een gesteente
van zoveel jaar oud “te veel” lichte isotopen bevat is dit een
teken van leven in die tijd
 Ecosysteem: organismen + abiotische omgeving
 Populatie: groep organismen van dezelfde soort

HC2

Elementen

 H, C, N & O zijn de meest voorkomende (dit zijn lichte elementen
maar zwaardere spelen een belangrijke rol in de wetenschappelijke
verbeelding)
 Koolstof is de basis van macromoleculen omdat het uniek is doordat
het 4 sterke covalente bindingen aan kan gaan
 Chemische eigenschappen kunnen overgenomen worden van
elementen die onder een ander element liggen in de tabel van
Mendeljev
 Transuranen zijn zwaarder dan uranium en komen niet in de natuur
voor (zijn heel giftig  voorzorgsmaatregelen)
- Ze zijn zo giftig omdat er nooit evolutionaire druk heeft gestaan
op de ontwikkeling van ontgiftigingsmechanismen tegen
dergelijke transuranen omdat ze niet in de natuur voorkomen
- Alle niet-transuranen worden gedetoxificeerd in het lichaam
 Elementen worden ook steeds meer diagnostisch gebruikt omdat ze
unieke gewichten hebben
 Spoorelementen zijn essentieel maar vaak ook giftig
- Moeilijk om ze te weinig binnen te krijgen

Water

 Heel groot deel van cellen en dus het lichaam bestaat uit water
 Omdat het zo polair is heeft water een grote invloed op andere
biomoleculen
 Wellicht de beste vloeistof om moleculen in op te lossen

Suikers

 Ontstaan best makkelijk  ook in de ruimte gevonden dus we
kunnen aannemen dat suikers vroeg in het leven al in ruime mate
aanwezig waren