Samenvatting Moleculaire biologie + DNA technologie

MOLECULAIRE BIOLOGIE EN DNA
TECHNOLOGIE
H1: DE ERFELIJKE CODE

SITUERING IN DE CEL

4 rijkensysteem

1. Prokaryoten = bacteriën: celwand, geen celkern, geen bladgroenkorrels, eencellig
2. Eukaryoten = gisten en schimmels: celwand, celkern, geen bladgroenkorrels, eencellig en meercellig
3. Plantaardige eukaryoten = planten: celwand, celkern, bladgroenkorrels, eencellig en meercellig
4. Dierlijke eukaryoten = dieren: geen celwand, celkern, geen bladgroenkorrels, eencellig en meercellig

5 rijkensysteem

1. Bacteriën
2. Planten
3. Dieren
4. Protisten
5. Zwammen

5-rijkensysteem meest recent

1. Plantae
2. Animalia
3. Fungi
4. Protista (eencellige euk)
5. Monera (pro)

Er zijn types van organismen en dus ook types van cel. Vanuit een zygote, door differentiatie zijn er honderden
verschillende celtypes. De verschillende celtypes van het organisme bevatten hetzelfde DNA als dat van de
oorspronkelijke zygote. 2 types cel

Prokaryoot

 Oudste celtype
 Klein en simpel
 Circulair ds chromosoom los en dus niet omsloten door een membraan
 Plasmiden
 Geen membraan omsloten organellen
 Ééncellig
 DNA is niet geassocieerd met histonen
 Complexe celwand: peptidoglycaan
 Splijting: DNA wordt gekopieerd en de cel verdeelt zich in 2




Eukaryoot

1

,  Geëvolueerd vanuit prokaryoten
 Groter en complexer
 Meerdere lineaire chromosomen/chromatine in de kern, omsloten door een membraan
 Membraan omsloten organellen
 Ééncellig of meercellig
 DNA is geassocieerd met histonen
 Mitose

Gemeenschappelijk eukaryoot – prokaryoot

 DNA
 Ribosomen
 Membraan
 Cytoplasma

Bij vele meercellige eukaryoten treedt er fenotypisch een differentiatie op van de cellen, genotypisch blijven de
cellen van 1 organisme identiek. Ééncellige eukaryoten zoals gisten vormen een minder complex organisme,
bestaande uit 1 cel.

ONDERDELEN DIERLIJKE EUKARYOTE CEL

Celmembraan

 Dun: 7-8nm
 Fosfolipidedubbellaag met EW ertussen
 Suikermoleculen en ionenkanalen (selectief)

Cytoplasma

 Geleiachtige VL
 80% water, suikers, EW, vetten, mengsels, afbraakproducten, anorganische stoffen/mineralen, obligo-
elementen

Organellen

 SER en RER: netwerk van holten en kanalen voor transport
 Netwerk van microtubuli: skelet
 G-A (SER): verpakking en verzending
 Vacuolen: blaasjes met secretieproducten
 Lysosomen: zakjes met enzymen voor afbraak van stoffen
 MT, ribosomen, centriolen = voor het erfelijk mechanisme

Mitochondriën (MT)

 Energiecentrale
 Uitwendig en inwendig membraan
 Productie ATP




Ribosomen



2

,  Decoderen van de erfelijke informatie
 Overal in cytoplasma: vrij of vast op het ER (= RER)
 2 onderdelen: groot + klein

Centrosoom/spoellichaampje

 Centrosfeer (bleke zone bij de kern)
 2 centriolen: cilindervormige microtubuli loodrecht op elkaar. Belangrijk bij de celdeling. Ze
verdubbelen en gaan naar tegengestelde pool.


Nucleus

 1/3 van het totale volume
 Bevat kernplasma, kernmembraan met kleine poriën
 1 kern per cel, uitzonderingen:
o RBC kernloos
o Dwars gestreepte spiercellen: meerkernig
o Kankerweefsel: meerkernige cellen
 Chromatine met DNA: donkere vlekken
 Kernlichaam/nucleolus: donkerder
 Deling: chromatine  chromosomen

Chromosomenkaart = karyogram = weergave chromosomen

UITZICHT ERFELIJK MATERIAAL

Chromatine bevat DNA (NZ) en EW (histonen). DNA is 2m lang. De cel is 10µm  het DNA moet zich goed
kunnen opwinden: tijdens de normale werking van de cel komt DNA voor als chromatinedraden = donker. Als
de cel zich voorbereidt op deling condenseert het chromatine tot chromosomen.

Waarom en hoe gebeurt deze overgang?

Tijdens de S-fase wordt het DNA verdubbeld. Tijdens de M-fase moet het DNA correct verdeeld worden per cel.
DNA wikkelt zich rond de histonen om het DNA in de cel te krijgen. De compacte vorm van chromosomen laat
toe het DNA correct te verdelen over de cellen. (octameer = 8 histonen, nucleosoom = 2X4 histonen met DNA
errond). De stukjes DNA tussen opeenvolgende nucleosomen zijn ongeveer 200 bp lang. Deze spiraal wordt nog
eens heel strak spiraalvormig ineengedraaid  dikkere chromatinedraad = bij een werkende cel

Histonen = basische EW met een positieve lading door de aanwezigheid van AZ Arg, Cys, Lys,… . Er zijn 5 types
van histonen: H1, H2A, H2B, H3, H4 = als spoel waaromheen DNA gewikkeld zit. Door de positieve lading
interageren ze met de negatieve lading van de fosfaat groepen  vorming chromatine. Histonen kunnen
posttranslationeel wijzigen door methylatie, acetylatie en fosforylatie van specifieke AZ zoals Arg, Lys, Ser en
Thr. Acetylatie van Arg en Lys op het N-terminaal einde van H4 en H3 vermindert de positieve lading van histon
EW  lossere pakking. De mate van posttranslationele modificatie van de histon varieert.

 Heterochromatine = DNA dat rijk is aan histonen: bevat minder genen die tot expressie moeten komen
 Euchromatine = DNA dat arm is aan histonen: genen tot expressie

Een chromosoom is opgebouwd uit 2 chromatiden (elkaars kopie). Centromeer = plaats waar 2 identieke
chromatinedraden met elkaar verbonden zijn: één chromosoom




3

, Mens heeft 2X23 chromosomen. Waarvan 22 paar autosomen en 1 paar geslachtschromosomen X,Y. Het aantal
chromosomen verschilt van organisme tot organisme.

DNA-replicatie = kopie van de 46 afzonderlijke chromosomen  92

STRUCTUUR VAN DNA

Chromosomen zijn opgebouwd uit desoxyribonucleïnzuur, EW, en metalen. DNA is een polymeer, de
basiseenheid noemt men nucleotide (= suiker; desoxyribose, N-houdende base en fosfaatgroep). Er zijn 4
nucleotiden (basen):

1) Desoxycytidinetrifosfaat (dCTP)  cytosine
2) Desoxythymidinetrifosfaat (dTTP)  thymine <-> uracil
3) Desoxyguanosinetrifosfaat (dGTP)  guanine
4) Desoxyadenosinetrifosfaat (dATP)  adenine

De nucleotiden zijn met elkaar verbonden via fosfodiëster verbinding (ruggengraat).

Primaire structuur van DNA = de specifieke opeenvolging van basen in DNA. Per chromosoom 130 miljoenen
basenparen = 3 miljard voor een set van 23 chromosomen. 5’  3’

Secundaire structuur = vorming van een dubbel spiraal = ds DNA. 1 spiraaldraai/winding = 3,4 nm = 10bp. De 2
strengen blijven bij elkaar door H-brugvorming tussen complementaire platte basen aan de binnenkant (A//T)
(G///C). Spiraal bestaat uit 2 kettingen die antiparallel zijn: (53) (35). Negatieve ruggengraat.

Voorbereiding deling: chromatine ondergaat vormveranderingen  chromosomen op en rond DNA komen nog
EW voor die hun werk komen doen: DNA-polymerasen, RNA-polymerasen, ligasen, transcriptiefactoren

MORFOLOGIE/INDELING VAN HET GENOMISCH DNA

Genoom = geheel van DNA moleculen van het organisme. Haploïde chromosomenset: 3 miljard bp. Grootste
deel in de celkern, minideel (0,0005%) in de MT.

 Ongeveer 75% van het genomisch DNA wordt niet gekopieerd tot RNA, en dus ook geen EW =
extrageen DNA = junk-DNA = rommel DNA = intronen = bepaald de lengte van DNA
 25-30% = echte genen, aanverwante zones. Daarvan is er 2% echt coderend = exonen

Er zijn 20 000 genen. Zeer veel DNA is niet coderen (75%). Functie van de genen/eiwitten is niet altijd gekend.

De grootte van een gen varieert:

 Exonen = 10-100’en bp
 Gen = 100-miljoenen bp

Dystrophine gen is meer dan 2,4 . 10^6 bp lang. De kleinste genen coderen voor tRNA.

Single copy genes

1 kopie van het gen in het genoom. Wel 2 allelen.

Multigene family = repetitieve sequenties

Meerdere kopieën, coderen voor hetzelfde RNA. Men noemt ze clusters. Voorbeelden zijn genen voor actine,
hemoglobine, histonen, … .



4