Moleculaire Biologie en Epigenetica
Week 3 en 4
HC 1: DNA replicatie en PCR
Molleculaire biologie: Alles wat er kan gebeuren en gebeurt in en rond een cel wordt beperkt en
bepaald door de eigenschappen van de moleculen.
- De moleculaire manier waarop informatie in de cel wordt vastgelegd en begrepen.
Cellulaire biochemie: de fysische en chemische processen die plaatsvinden in een cel om energie vrij
te maken en bouwstenen te maken.
Relevante eigenschappen van moleculen:
- Fysische eigenschappen = vrije energie verandering door interacties.
Bewegelijkheid/mobiliteit.
- Chemische eigenschappen = reaciviteit (omzetting)
Het centrale dogma van de biologie
The central dogma of molecular biology deals with the detailed residue-by-
residue transfer of sequential information. It states that such information can’t be
transferred back from protein to either protein or nucleic acid.
Dogma = een leerstelling dat als onbetwistbaar wordt beschouwd.
De benodigde eigenschappen van de drager van erfelijk materiaal
“Life depends on the ability of cells to store, retrieve, and translate the genetic instructions to make
and maintain a living organism” – Alberts
- Repliceerbaar
o Mag niet gemakkelijk kapot gaan DNA is het cellulaire
o Toegankelijk voor kopieermachine component dat de erfelijke
o Niet te complex om te maken eigenschappen draagt.
o Controleerbaar
o Te verdeln over twee nakomelingcellen
- Afleesbaar
o Genoeg informatie bevatten voor “leven”
o Toegankelijk voor leesmachine
o Leesbare “taal”
- Evolvable
o Ruimte voor verandering
Chemie Genetica
1869: ontdekking van nucleinezuren 1865: eigenschappen erven over als
afzondelijke factoren: “genen” – Mendel
1920’s: DNA is een polymeer van nucleotiden 1903: chromosomen zijn erfelijke eenheden
1924: chromosomen bevatten DNA en eiwit 1913: chromosomen bevatten een lineaire
reeks genen
1944: DNA is het genetische materiaal in bacteriën
1952: DNA is het genetische materiaal in virussen
1953: Structuur van DNA wordt opgehelderd
, Ribose en deoxyribose: 5C-suikers
Een nucleotide
Basen: pyrimidines en purines
De Deoxyribonucleotiden
,De dubbele helix: sleutelbegrippen
Base stacking = Het fenomeen waarbij de platte ringen van de
aangrenzende DNA-basen in een dubbele helix dicht tegen
elkaar worden gestapeld, wat stabiliteit aan de structuur geeft
Major groove = De brede en diepe groef die ontstaat tussen de
twee spiraalstrengen van de dubbele helix van DNA, waarin
eiwitten kunnen binden en DNA-sequentie-informatie kunnen
lezen.
- De major groove ontstaat doordat de aangrenzende basen in de dubbele helix zich aan
dezelfde kant van de spiraal bevinden.
Minor groove = De smalle en ondiepe groef die parallel loopt aan de major groove in de dubbele
helix van DNA.
10 baseparen per “turn” = Dit verwijst naar het feit dat er ongeveer 10 basenparen van DNA in een
spiraalvormige draai of winding van de dubbele helix passen.
Tegengestelde richting van strengen = De twee strengen van de dubbele helix lopen in
tegenovergestelde richtingen, wat wordt aangeduid als antiparallel, waarbij één streng van 5' naar 3'
loopt en de andere van 3' naar 5'.
Modellen Baseparen
Ladingsverdeling door atomaire
eigenschappen van N en O.
Specifieke baseparing, kijk naar de
positionering van de N en O atomen.
Specificiteit, maar ook oriëntatie is beperkt.
, Denaturatie en renaturatie (=hybridisatie)
Denaturatie = van DNA het uitgeengaan van de waterstofbruggen van de 2 stengen.
Hoe hoger de specificiteit hoe steviger de interactie
DNA replicatie
1. Initiatie: Het DNA-molecuul wordt
ongewonden en ontstonden, waardoor
de dubbele helix wordt gescheiden in
twee enkelstrengige sjablonen.
2. Primerbinding: RNA-primers worden
gesynthetiseerd op elk van de
enkelstrengige sjablonen om als
startpunt te dienen voor DNA-synthese.
3. DNA-synthese: DNA-polymerase-enzymen beginnen met de aanmaak van nieuwe DNA-strengen, die
complementair zijn aan de enkelstrengige sjablonen.
4. Complementaire baseparing: Nucleotidebasen worden toegevoegd aan de nieuwe strengen volgens
de regels van complementaire baseparing (A met T en C met G).
5. Continue en discontinu synthese: De leidende streng wordt continu gesynthetiseerd, terwijl de
volgende streng (de achterblijvende streng) discontinu wordt gesynthetiseerd in kleine fragmenten
genaamd Okazaki-fragmenten.
6. Verwijdering van RNA-primers: RNA-primers worden verwijderd en vervangen door DNA-
nucleotiden door DNA-polymerase.
7. Ligatie: De nicks of onderbrekingen tussen de Okazaki-fragmenten worden geligeerd of
samengevoegd om een continue nieuwe DNA-streng te vormen.
8. Resultaat: Uiteindelijk ontstaan er twee identieke dubbele helices, elk bestaande uit één oude en
één nieuwe DNA-streng.
Week 3 en 4
HC 1: DNA replicatie en PCR
Molleculaire biologie: Alles wat er kan gebeuren en gebeurt in en rond een cel wordt beperkt en
bepaald door de eigenschappen van de moleculen.
- De moleculaire manier waarop informatie in de cel wordt vastgelegd en begrepen.
Cellulaire biochemie: de fysische en chemische processen die plaatsvinden in een cel om energie vrij
te maken en bouwstenen te maken.
Relevante eigenschappen van moleculen:
- Fysische eigenschappen = vrije energie verandering door interacties.
Bewegelijkheid/mobiliteit.
- Chemische eigenschappen = reaciviteit (omzetting)
Het centrale dogma van de biologie
The central dogma of molecular biology deals with the detailed residue-by-
residue transfer of sequential information. It states that such information can’t be
transferred back from protein to either protein or nucleic acid.
Dogma = een leerstelling dat als onbetwistbaar wordt beschouwd.
De benodigde eigenschappen van de drager van erfelijk materiaal
“Life depends on the ability of cells to store, retrieve, and translate the genetic instructions to make
and maintain a living organism” – Alberts
- Repliceerbaar
o Mag niet gemakkelijk kapot gaan DNA is het cellulaire
o Toegankelijk voor kopieermachine component dat de erfelijke
o Niet te complex om te maken eigenschappen draagt.
o Controleerbaar
o Te verdeln over twee nakomelingcellen
- Afleesbaar
o Genoeg informatie bevatten voor “leven”
o Toegankelijk voor leesmachine
o Leesbare “taal”
- Evolvable
o Ruimte voor verandering
Chemie Genetica
1869: ontdekking van nucleinezuren 1865: eigenschappen erven over als
afzondelijke factoren: “genen” – Mendel
1920’s: DNA is een polymeer van nucleotiden 1903: chromosomen zijn erfelijke eenheden
1924: chromosomen bevatten DNA en eiwit 1913: chromosomen bevatten een lineaire
reeks genen
1944: DNA is het genetische materiaal in bacteriën
1952: DNA is het genetische materiaal in virussen
1953: Structuur van DNA wordt opgehelderd
, Ribose en deoxyribose: 5C-suikers
Een nucleotide
Basen: pyrimidines en purines
De Deoxyribonucleotiden
,De dubbele helix: sleutelbegrippen
Base stacking = Het fenomeen waarbij de platte ringen van de
aangrenzende DNA-basen in een dubbele helix dicht tegen
elkaar worden gestapeld, wat stabiliteit aan de structuur geeft
Major groove = De brede en diepe groef die ontstaat tussen de
twee spiraalstrengen van de dubbele helix van DNA, waarin
eiwitten kunnen binden en DNA-sequentie-informatie kunnen
lezen.
- De major groove ontstaat doordat de aangrenzende basen in de dubbele helix zich aan
dezelfde kant van de spiraal bevinden.
Minor groove = De smalle en ondiepe groef die parallel loopt aan de major groove in de dubbele
helix van DNA.
10 baseparen per “turn” = Dit verwijst naar het feit dat er ongeveer 10 basenparen van DNA in een
spiraalvormige draai of winding van de dubbele helix passen.
Tegengestelde richting van strengen = De twee strengen van de dubbele helix lopen in
tegenovergestelde richtingen, wat wordt aangeduid als antiparallel, waarbij één streng van 5' naar 3'
loopt en de andere van 3' naar 5'.
Modellen Baseparen
Ladingsverdeling door atomaire
eigenschappen van N en O.
Specifieke baseparing, kijk naar de
positionering van de N en O atomen.
Specificiteit, maar ook oriëntatie is beperkt.
, Denaturatie en renaturatie (=hybridisatie)
Denaturatie = van DNA het uitgeengaan van de waterstofbruggen van de 2 stengen.
Hoe hoger de specificiteit hoe steviger de interactie
DNA replicatie
1. Initiatie: Het DNA-molecuul wordt
ongewonden en ontstonden, waardoor
de dubbele helix wordt gescheiden in
twee enkelstrengige sjablonen.
2. Primerbinding: RNA-primers worden
gesynthetiseerd op elk van de
enkelstrengige sjablonen om als
startpunt te dienen voor DNA-synthese.
3. DNA-synthese: DNA-polymerase-enzymen beginnen met de aanmaak van nieuwe DNA-strengen, die
complementair zijn aan de enkelstrengige sjablonen.
4. Complementaire baseparing: Nucleotidebasen worden toegevoegd aan de nieuwe strengen volgens
de regels van complementaire baseparing (A met T en C met G).
5. Continue en discontinu synthese: De leidende streng wordt continu gesynthetiseerd, terwijl de
volgende streng (de achterblijvende streng) discontinu wordt gesynthetiseerd in kleine fragmenten
genaamd Okazaki-fragmenten.
6. Verwijdering van RNA-primers: RNA-primers worden verwijderd en vervangen door DNA-
nucleotiden door DNA-polymerase.
7. Ligatie: De nicks of onderbrekingen tussen de Okazaki-fragmenten worden geligeerd of
samengevoegd om een continue nieuwe DNA-streng te vormen.
8. Resultaat: Uiteindelijk ontstaan er twee identieke dubbele helices, elk bestaande uit één oude en
één nieuwe DNA-streng.
