Samenvatting moleculaire biologie
H1: DNA: Deoxyribonucleic acid
1. Inleiding
1.1 biochemische definities van leven
alle levende organismen zijn afgescheiden v hun leefomgeving door
celmembranen/celwanden.
Samenstelling v inhoud vd organismen is sterk ≠ van/complexer dan deze v omgeving
alle levende organismen:
• afscheiden van hun omgeving
• samenstelling
- verdeling ≠: O,N en C (minder in aardkorst) …
-> samenstelling: georganiseerd als biomolec:
- polysach - prot
- nucleïnezuren - lipiden
• Energieopname & -verbruik
-> planten: levering E door zonlicht mbv fotosynth.
• Groei
-> evolutie levend organisme = toename in complexiteit tot volwassen
-> afsterving: ‘door ouderdom’/deling in 2(+) dochterorganismen
• Voortplanting
-> doorgeven kenm. aan nageslacht dmv voortplanting
-> (a)sexuele voortplanting via ontw (on)bevruchte eicellen/afsplitsing
-> principe Lodish: 1 ‘oercel’ waaruit al leven geëvolueerd
-> zonder voortplanting -> uitsterving
• Beweging
-> zelfstandige beweging naar voedsel-/Ebron toe
-> planten: - richten naar zon
- wortels id bodem ‘zoekend’ naar H2O/mineralen
• Interpretatie v prikkels
-> verz geg uit omg
-> reactie op bepaalde condities (aan/afwezigheid voedselbron, licht, gevaar…)
• Communicatie
-> celcommunicatie mbv molec sign
-> leven mogelijk dankzij comm. tssn soortgenoten/≠ levensvormen
=> elk ku als bioche proces w beschreven
=> leven = op1volging v che, complexe reacties
▪ Molec bio: wetenschappelijke discipline die zich bezig houdt met studie v che processen zoals
ze zich
Voordoen in levende wezens.
,1.2 waaruit bestaat levende cel?
▪ Cel: - kleinste eenheid v levende organismen (biol. Gezien)
- 1 eenheid die afgescheiden is v omgeving
+ bestaande uit georganiseerde opbouw door wisselwerking tssn biomolec:
- Prot./eiwitten - carbohydraten/Koolwaterstoffen
- Lipiden/vetten - nucleïnezuren
=> betrokken bij ≠ functies + activiteiten cel
Vbn: - opslag info vd opbouw v zn componenten
- expressie info door vertaling info
- info doorgeg aan dochtercellen
= centrale dogma:
DNA –replicatie-> DNA -transcriptie-> RNA -translatie-> prot -> eig
(prot,suiker)
2 basistypes v cellen: Prokaryoten + Eukaryote celtypen
-> karakteristieke ≠
Euk Prok
- meer opgedeeld in ≠
compartimenten
Door membranen
- celkern
-> veel = op niveau v biochemische processen
=> centraal in biomed. Disciplines (micro-bio, gastro-entero...)
Prokaryoten: ons microbioom
-> ons lichaam meer prokaryote cellen dan eigen cellen (1,3x)
2. Mijlpalen uit geschiedenis vd erfelijkheidsleer
2.1 eig zijn erfelijk: de genen
▪ genen: info-bevattende elem. die karakteristieken v individu + soort waartoe individu behoort
bevat.
-> coderen voor erfelijke eig
-> - welk mat - evolutie → zie verder
- hoe tot uiting - basistech
Mendel
Eerste die genen def. Als overerfbare kenm
Wetten van mendel
o opst: lage erwten x korte erwten –> 1ste generatie: alleen lange erwten
2de gen: 25% vd nakomelingen korte erwten vd F1
75% vd nakomelingen lange erwten
-> 25% homozygoot (kort)
50% heterozygoot (lang dominant)
o Besluiten:
- WN-bare eig ku w teruggebracht tot overerfbare eenheden
- elk individu (cel) 2 gekoppelde genen (per kenm), waarbij meerdere allelen mogelijk zijn
-> slechts 1 w doorgeg aan volgende generatie
- genen dominant/recessief of intermediair (roos)
,2.2 link tssn genen + bioche processen door Garrod
alkaptonurie
alkaptonurie: reumatische aandoening met uit1lopende sympt
-> baby: zwarte urine na blootstelling aan lucht
-> andere: zwarte oorschelpen/gewrichten
genetische aandoening:
-> recessief kenm: afwijking door defect gen
= verklaring ouders drager (elks 1 v defectieve gen)
en kind aandoening (homozygoot voor defectieve gen)
reden:
hoge conc homogentisinezuur kan ox tot zwarte kleur
-> door niet volledige afbraak v tyrosine
▪ alkaptonurie: erfelijk veroorz stofwisselingsziekte waarbij 1 defect gen 1 defect enzym
oplevert
mijlpaal: start onderz naar molec verklaring vd erfelijkheid
=> afwijkingen in biochemische reacties zijn erfelijk
2.3 welke stoffen bevatten de gen. Info ?
uit microscopische WN v (delende) cellen: chromosomen = dragers genen
▪ chromosomen: draadvormige struct die tijdens celdeling zichtbaar w
+ verdeeld w over 2 dochtercellen
exp aanpak onderszoeksvraag -> eerst cel fractioneren in zn ≠ componenten
2.3.0 hoe kunnen we biomolec v elkaar scheiden/cellen fractioneren
1. homogeniseren cellen -G-> ≠ componenten uit cel in opl
-> dmv weefsel/cellen i aanwezigheid v detergent brengen
-> (fosfo) lipiden celmembranen (zie bioche) deels opl
Of (mechanisch) openbreken: - sonicatie: mbv geluidsgolven
-> hoge intensiteit ultrasoon geluid breekt celwanden
- mixer
- mechanisch: opening maken
- mbv pestle pletten
2. opl verdelen in fracties mbv centrifugatie
-> opties: - differentiële centrifugatie
- densiteitscentrifugatie
-> - biomolec naar buiten/onder
(zwaarste: kernen)
- supernatans
Andere meth: gericht op zuivering 1 type biomolec
-> Pract DNA: mbv ≠ i opl-heid I hoge zoutconc: DNA blijft in opl
Alcoholconc: nucleïnezuren zullen precipiteren
, 2.3.1 Differentiële (ultra) centrifugatie (fig. 4.36)
1) Stukmaken cellen mbv detergenten/mech breking cellen
2) Homogenaat w door filter gegoten -> verwijdering grote brokstukken
3) Centrifugatie gefilterde homogenaat met lage rotatie-snelheid
- Fmiddelptnvliedende > Fz
- rel. lage G-force -G-> eerste grote celorganellen naar
bodem
- pellet: mat. dat zich verzameld op bodem
Supernatans: bovenstaande opl
4) Pellet terug in opl in nieuwe buffer en apart bijgehouden
5) Overbrenging supernatans naar nieuwe centrifugatiebuis
+ nieuwe centrifugatie met hogere rotatiesnelheid
6) Eventueel Herh 4-5
=> steeds kleinere organellen naar bodem
▪ Ultracentrifugatie: hoog toerental = hoge g-krachten
Opm: g-krachten tijdens centrifugatie bij 50 000 rpm ku tot 300 000x Fz zijn
-> bij deze kracht: - cytosol = supernatans
- organellen = pellet
2.3.2 Densiteitscentrifugatie (fig 4.37 Rechts)
Gebruik v ≠ i dichtheid/densiteit v ≠ celorganellen/moleculen in cellysaat/weefselextract
Algemene densiteitscentrifugatie
1) ≠ lagen aan opl met dalende glucoseconc
-> lagen mengen niet door ≠ densiteit
2) Aanbrenging celhomogenaat bovenop deze gradiënt
3) Centrifugatie: hoog toerental/G-kracht
-> organellen naar bodem tot in laag waar densiteit glucose = densiteit
organellen
-R-> opwaartse druk = neerwaartse druk
-> einde: organellen zweven in lagen van gradiënt overeenk met densiteit
Mbv homogene opl: Vb. cesiumchloride CsCL
= Centrifugatie homogene opl CsCl langere tijd bij hoge rotatiesnelheid
-> iov grote G-kracht: CsCl naar bodem
=> onstaan conc-gradiënt
=> laat toe zeer kleine ≠ in densiteit te meten: Vb 12C en 14C
H1: DNA: Deoxyribonucleic acid
1. Inleiding
1.1 biochemische definities van leven
alle levende organismen zijn afgescheiden v hun leefomgeving door
celmembranen/celwanden.
Samenstelling v inhoud vd organismen is sterk ≠ van/complexer dan deze v omgeving
alle levende organismen:
• afscheiden van hun omgeving
• samenstelling
- verdeling ≠: O,N en C (minder in aardkorst) …
-> samenstelling: georganiseerd als biomolec:
- polysach - prot
- nucleïnezuren - lipiden
• Energieopname & -verbruik
-> planten: levering E door zonlicht mbv fotosynth.
• Groei
-> evolutie levend organisme = toename in complexiteit tot volwassen
-> afsterving: ‘door ouderdom’/deling in 2(+) dochterorganismen
• Voortplanting
-> doorgeven kenm. aan nageslacht dmv voortplanting
-> (a)sexuele voortplanting via ontw (on)bevruchte eicellen/afsplitsing
-> principe Lodish: 1 ‘oercel’ waaruit al leven geëvolueerd
-> zonder voortplanting -> uitsterving
• Beweging
-> zelfstandige beweging naar voedsel-/Ebron toe
-> planten: - richten naar zon
- wortels id bodem ‘zoekend’ naar H2O/mineralen
• Interpretatie v prikkels
-> verz geg uit omg
-> reactie op bepaalde condities (aan/afwezigheid voedselbron, licht, gevaar…)
• Communicatie
-> celcommunicatie mbv molec sign
-> leven mogelijk dankzij comm. tssn soortgenoten/≠ levensvormen
=> elk ku als bioche proces w beschreven
=> leven = op1volging v che, complexe reacties
▪ Molec bio: wetenschappelijke discipline die zich bezig houdt met studie v che processen zoals
ze zich
Voordoen in levende wezens.
,1.2 waaruit bestaat levende cel?
▪ Cel: - kleinste eenheid v levende organismen (biol. Gezien)
- 1 eenheid die afgescheiden is v omgeving
+ bestaande uit georganiseerde opbouw door wisselwerking tssn biomolec:
- Prot./eiwitten - carbohydraten/Koolwaterstoffen
- Lipiden/vetten - nucleïnezuren
=> betrokken bij ≠ functies + activiteiten cel
Vbn: - opslag info vd opbouw v zn componenten
- expressie info door vertaling info
- info doorgeg aan dochtercellen
= centrale dogma:
DNA –replicatie-> DNA -transcriptie-> RNA -translatie-> prot -> eig
(prot,suiker)
2 basistypes v cellen: Prokaryoten + Eukaryote celtypen
-> karakteristieke ≠
Euk Prok
- meer opgedeeld in ≠
compartimenten
Door membranen
- celkern
-> veel = op niveau v biochemische processen
=> centraal in biomed. Disciplines (micro-bio, gastro-entero...)
Prokaryoten: ons microbioom
-> ons lichaam meer prokaryote cellen dan eigen cellen (1,3x)
2. Mijlpalen uit geschiedenis vd erfelijkheidsleer
2.1 eig zijn erfelijk: de genen
▪ genen: info-bevattende elem. die karakteristieken v individu + soort waartoe individu behoort
bevat.
-> coderen voor erfelijke eig
-> - welk mat - evolutie → zie verder
- hoe tot uiting - basistech
Mendel
Eerste die genen def. Als overerfbare kenm
Wetten van mendel
o opst: lage erwten x korte erwten –> 1ste generatie: alleen lange erwten
2de gen: 25% vd nakomelingen korte erwten vd F1
75% vd nakomelingen lange erwten
-> 25% homozygoot (kort)
50% heterozygoot (lang dominant)
o Besluiten:
- WN-bare eig ku w teruggebracht tot overerfbare eenheden
- elk individu (cel) 2 gekoppelde genen (per kenm), waarbij meerdere allelen mogelijk zijn
-> slechts 1 w doorgeg aan volgende generatie
- genen dominant/recessief of intermediair (roos)
,2.2 link tssn genen + bioche processen door Garrod
alkaptonurie
alkaptonurie: reumatische aandoening met uit1lopende sympt
-> baby: zwarte urine na blootstelling aan lucht
-> andere: zwarte oorschelpen/gewrichten
genetische aandoening:
-> recessief kenm: afwijking door defect gen
= verklaring ouders drager (elks 1 v defectieve gen)
en kind aandoening (homozygoot voor defectieve gen)
reden:
hoge conc homogentisinezuur kan ox tot zwarte kleur
-> door niet volledige afbraak v tyrosine
▪ alkaptonurie: erfelijk veroorz stofwisselingsziekte waarbij 1 defect gen 1 defect enzym
oplevert
mijlpaal: start onderz naar molec verklaring vd erfelijkheid
=> afwijkingen in biochemische reacties zijn erfelijk
2.3 welke stoffen bevatten de gen. Info ?
uit microscopische WN v (delende) cellen: chromosomen = dragers genen
▪ chromosomen: draadvormige struct die tijdens celdeling zichtbaar w
+ verdeeld w over 2 dochtercellen
exp aanpak onderszoeksvraag -> eerst cel fractioneren in zn ≠ componenten
2.3.0 hoe kunnen we biomolec v elkaar scheiden/cellen fractioneren
1. homogeniseren cellen -G-> ≠ componenten uit cel in opl
-> dmv weefsel/cellen i aanwezigheid v detergent brengen
-> (fosfo) lipiden celmembranen (zie bioche) deels opl
Of (mechanisch) openbreken: - sonicatie: mbv geluidsgolven
-> hoge intensiteit ultrasoon geluid breekt celwanden
- mixer
- mechanisch: opening maken
- mbv pestle pletten
2. opl verdelen in fracties mbv centrifugatie
-> opties: - differentiële centrifugatie
- densiteitscentrifugatie
-> - biomolec naar buiten/onder
(zwaarste: kernen)
- supernatans
Andere meth: gericht op zuivering 1 type biomolec
-> Pract DNA: mbv ≠ i opl-heid I hoge zoutconc: DNA blijft in opl
Alcoholconc: nucleïnezuren zullen precipiteren
, 2.3.1 Differentiële (ultra) centrifugatie (fig. 4.36)
1) Stukmaken cellen mbv detergenten/mech breking cellen
2) Homogenaat w door filter gegoten -> verwijdering grote brokstukken
3) Centrifugatie gefilterde homogenaat met lage rotatie-snelheid
- Fmiddelptnvliedende > Fz
- rel. lage G-force -G-> eerste grote celorganellen naar
bodem
- pellet: mat. dat zich verzameld op bodem
Supernatans: bovenstaande opl
4) Pellet terug in opl in nieuwe buffer en apart bijgehouden
5) Overbrenging supernatans naar nieuwe centrifugatiebuis
+ nieuwe centrifugatie met hogere rotatiesnelheid
6) Eventueel Herh 4-5
=> steeds kleinere organellen naar bodem
▪ Ultracentrifugatie: hoog toerental = hoge g-krachten
Opm: g-krachten tijdens centrifugatie bij 50 000 rpm ku tot 300 000x Fz zijn
-> bij deze kracht: - cytosol = supernatans
- organellen = pellet
2.3.2 Densiteitscentrifugatie (fig 4.37 Rechts)
Gebruik v ≠ i dichtheid/densiteit v ≠ celorganellen/moleculen in cellysaat/weefselextract
Algemene densiteitscentrifugatie
1) ≠ lagen aan opl met dalende glucoseconc
-> lagen mengen niet door ≠ densiteit
2) Aanbrenging celhomogenaat bovenop deze gradiënt
3) Centrifugatie: hoog toerental/G-kracht
-> organellen naar bodem tot in laag waar densiteit glucose = densiteit
organellen
-R-> opwaartse druk = neerwaartse druk
-> einde: organellen zweven in lagen van gradiënt overeenk met densiteit
Mbv homogene opl: Vb. cesiumchloride CsCL
= Centrifugatie homogene opl CsCl langere tijd bij hoge rotatiesnelheid
-> iov grote G-kracht: CsCl naar bodem
=> onstaan conc-gradiënt
=> laat toe zeer kleine ≠ in densiteit te meten: Vb 12C en 14C
