MOLECULAIRE MECHANISMEN VAN GENEXPRESSIE
2. GENEXPRESSIE EN FENOTYPE
een gen = DNA-fragment dat codeert voor een polypeptide
opvouwing van polypeptides = proteïne
een gen komt tot uitdrukking of expressie als het proteïne gesynthetiseerd is (genexpressie)
door genexpressie wordt erfelijke informatie in de basensequentie van het DNA omgezet in een
fenotypisch kenmerk van het organisme
dit kan uiterlijk waarneembaar zijn, maar ook inwendig (vb: productie van een enzym)
3. CENTRALE HYPOTHESE VAN DE MOLECULAIRE BIOLOGIE
= genexpressie gebeurt volgens hetzelfde mechanisme, dat fundamenteel is voor het leven
van de basensequentie in een DNA-fragment (gen) wordt een afdruk gemaakt in de vorm v/e RNA-molecule;
dan geeft die RNA-molecule aan, welke aminozuren elkaar zullen opvolgen in de te synthetiseren proteïne
van DNA (gen) → via mRNA → naar proteïne
transcriptie translatie
4. PROTEÏNESYNTHESE ALS RESULTAAT VAN GENEXPRESSIE
4.1 Transcriptie: eerste stap in de proteïnesynthese
4.1.1 Wat is transcriptie?
DNA kan de celkern niet verlaten, dus wordt er van het gen een afdruk gemaakt in de vorm van een
RNA-molecule = transcriptie of overschrijving en het gebeurt in de celkern
omdat de aangemaakte RNA-molecule de informatie vh gen bevat en met die informatie vanuit de
celkern verhuist naar het cytosol, spreken we van messenger-RNA of mRNA
van een basensequentie via transcriptie naar een basensequentie
in een DNA-fragment (gen) -----------> in een mRNA
4.1.2 Verloop van transcriptie
synthese van mRNA gebeurt met
behulp van RNA-polymerase, het
herkent een startsequentie op de
DNA-dubbelstreng en kan eraan binden
plaatselijk maakt het 2 strengen DNA
los door de H-bruggen af te breken &
bouwt mRNA-streng op in 5’ →
3’-richting door complementaire
basenparing:
DNA → RNA: A → U / T→ A / C-G DNA → DNA: A-T, G-C RNA → RNA: A-U, G-C
1
, telkens als het RNA-polymerase verder geschoven is over het DNA, sluit de DNA-dubbelstreng zich
opnieuw, helemaal aan het einde vh gen komt een stopsequentie voor, waardoor het gevormde
mRNA loskomt en het RNA-polymerase
de opgebouwde RNA-streng blijft in de celkern voor nabewerking, hierna verhuist het mRNA via de
kernporiën naar het cytosol
als er bij synthese van mRNA foute basenparing optreedt, kan RNA-polymerase geen herstelfunctie
uitoefenen; door gebrek aan herstelfunctie zal RNA-polymerase minder secuur werken dan
DNA-polymerase, maar dat gebrek wordt gecompenseerd:
- meerdere mRNA’s worden aangemaakt
- mRNA-moleculen hebben een korte levensduur: worden regelmatig afgebroken en vervangen
een fout in een mRNA-molecule heeft daardoor minder gevolgen, dan fouten tijdens DNA-replicatie
4.1.3 Nabewerking van mRNA: splicing
genen bij eukaryoten zijn gefragmenteerd = tussen de basensequenties, zijn er ook stukken DNA die
niet-coderend zijn, die noemen we introns en de coderende fragmenten heten exons
bij de transcriptie wordt een gen
integraal, dus met introns en
exons overgeschreven ⇒
ontstaan precursor-mRNA
met behulp van enzymen
worden introns geknipt en exons
aan elkaar geplakt = splicing
zorgvuldig gebeuren, zodat coderende basensequenties onafgebroken naast elkaar komen te liggen
wat na splicing overblijft, is een functioneel of rijp mRNA dat pas dan doorheen de kernporiën naar
het cytosol zal verhuizen
4.2 Genetische code
4.2.1 Code met drieletterwoorden
er zijn slechts 4 verschillende basen en 20 verschillende aminozuren
- stel 1 base per AZ = slechts 4 combinaties
- stel 2 basen per AZ ⇒ 16 combinaties
- stel 3 basen per AZ ⇒ 64 (ruim voldoende)
triplet: opeenvolging van 3 basen in DNA
codon: opeenvolging van 3 basen in mRNA
het geheel vd 64 codons vormt de genetische code
3 stopcodons: UAA, UAG en UGA
startcodon: AUG ⇒ bepaalt het leesraam vh mRNA (makkelijker om lezen, weten waar beginnen)
4.2.2 Eigenschappen van de genetische code
- vrijwel universeel, alle organismen delen dezelfde genetische code ⇒ zelfde voorouder
uitz: mitochondriaal DNA en in het kern-DNA van eencellige organismen (kleine verschillen)
- gedegenereerde code: te ruime genetische code (64 codons voor 20 aminozuren), zodat de
meeste aminozuren gecodeerd worden door meer dan één codon
2
2. GENEXPRESSIE EN FENOTYPE
een gen = DNA-fragment dat codeert voor een polypeptide
opvouwing van polypeptides = proteïne
een gen komt tot uitdrukking of expressie als het proteïne gesynthetiseerd is (genexpressie)
door genexpressie wordt erfelijke informatie in de basensequentie van het DNA omgezet in een
fenotypisch kenmerk van het organisme
dit kan uiterlijk waarneembaar zijn, maar ook inwendig (vb: productie van een enzym)
3. CENTRALE HYPOTHESE VAN DE MOLECULAIRE BIOLOGIE
= genexpressie gebeurt volgens hetzelfde mechanisme, dat fundamenteel is voor het leven
van de basensequentie in een DNA-fragment (gen) wordt een afdruk gemaakt in de vorm v/e RNA-molecule;
dan geeft die RNA-molecule aan, welke aminozuren elkaar zullen opvolgen in de te synthetiseren proteïne
van DNA (gen) → via mRNA → naar proteïne
transcriptie translatie
4. PROTEÏNESYNTHESE ALS RESULTAAT VAN GENEXPRESSIE
4.1 Transcriptie: eerste stap in de proteïnesynthese
4.1.1 Wat is transcriptie?
DNA kan de celkern niet verlaten, dus wordt er van het gen een afdruk gemaakt in de vorm van een
RNA-molecule = transcriptie of overschrijving en het gebeurt in de celkern
omdat de aangemaakte RNA-molecule de informatie vh gen bevat en met die informatie vanuit de
celkern verhuist naar het cytosol, spreken we van messenger-RNA of mRNA
van een basensequentie via transcriptie naar een basensequentie
in een DNA-fragment (gen) -----------> in een mRNA
4.1.2 Verloop van transcriptie
synthese van mRNA gebeurt met
behulp van RNA-polymerase, het
herkent een startsequentie op de
DNA-dubbelstreng en kan eraan binden
plaatselijk maakt het 2 strengen DNA
los door de H-bruggen af te breken &
bouwt mRNA-streng op in 5’ →
3’-richting door complementaire
basenparing:
DNA → RNA: A → U / T→ A / C-G DNA → DNA: A-T, G-C RNA → RNA: A-U, G-C
1
, telkens als het RNA-polymerase verder geschoven is over het DNA, sluit de DNA-dubbelstreng zich
opnieuw, helemaal aan het einde vh gen komt een stopsequentie voor, waardoor het gevormde
mRNA loskomt en het RNA-polymerase
de opgebouwde RNA-streng blijft in de celkern voor nabewerking, hierna verhuist het mRNA via de
kernporiën naar het cytosol
als er bij synthese van mRNA foute basenparing optreedt, kan RNA-polymerase geen herstelfunctie
uitoefenen; door gebrek aan herstelfunctie zal RNA-polymerase minder secuur werken dan
DNA-polymerase, maar dat gebrek wordt gecompenseerd:
- meerdere mRNA’s worden aangemaakt
- mRNA-moleculen hebben een korte levensduur: worden regelmatig afgebroken en vervangen
een fout in een mRNA-molecule heeft daardoor minder gevolgen, dan fouten tijdens DNA-replicatie
4.1.3 Nabewerking van mRNA: splicing
genen bij eukaryoten zijn gefragmenteerd = tussen de basensequenties, zijn er ook stukken DNA die
niet-coderend zijn, die noemen we introns en de coderende fragmenten heten exons
bij de transcriptie wordt een gen
integraal, dus met introns en
exons overgeschreven ⇒
ontstaan precursor-mRNA
met behulp van enzymen
worden introns geknipt en exons
aan elkaar geplakt = splicing
zorgvuldig gebeuren, zodat coderende basensequenties onafgebroken naast elkaar komen te liggen
wat na splicing overblijft, is een functioneel of rijp mRNA dat pas dan doorheen de kernporiën naar
het cytosol zal verhuizen
4.2 Genetische code
4.2.1 Code met drieletterwoorden
er zijn slechts 4 verschillende basen en 20 verschillende aminozuren
- stel 1 base per AZ = slechts 4 combinaties
- stel 2 basen per AZ ⇒ 16 combinaties
- stel 3 basen per AZ ⇒ 64 (ruim voldoende)
triplet: opeenvolging van 3 basen in DNA
codon: opeenvolging van 3 basen in mRNA
het geheel vd 64 codons vormt de genetische code
3 stopcodons: UAA, UAG en UGA
startcodon: AUG ⇒ bepaalt het leesraam vh mRNA (makkelijker om lezen, weten waar beginnen)
4.2.2 Eigenschappen van de genetische code
- vrijwel universeel, alle organismen delen dezelfde genetische code ⇒ zelfde voorouder
uitz: mitochondriaal DNA en in het kern-DNA van eencellige organismen (kleine verschillen)
- gedegenereerde code: te ruime genetische code (64 codons voor 20 aminozuren), zodat de
meeste aminozuren gecodeerd worden door meer dan één codon
2
