HFDSTK 1: DNA STRUCTUUR EN DNA REPLICATIE
1. DNA structuur
4.8 miljard: ontstaan van de aarde
3.8-3.5 miljard: ontstaan van het eerste leven (prokaryoten)
atmosfeer initieel anaeroob
Endosymbiosis: opname van bacterien in eukaryote cellen, chloroplasten en mitochondria hebben
eigen DNA
Prokaryotische cel Eukaryotische cel
Kleine cel: 1µm Grotere cel: 10-100 µm
Geen kernmembraan Wel kernmembraan
Circulair chromosoom Lineaire chromosomen
DNA: 1-5 x 106 nucleotiden DNA: 1-5 x 109 nucleotiden
Geen cytoskelet Wel cytoskelet
Geen organellen Wel organellen
Er moet bij deze cellen ook al een manier DNA opgeborgen in celkern
geweest zijn om zich voort te planten - Dik membraan
- Beschermt
Klein stukje DNA dat naakt lag - DNA verlaat celkern niet enkel wanneer
- Heel simpele opbouw cel doodgaat
- Weinig functie DNA is kookboek voor wat cel moet doen
1
,1.1 Bouwstenen van de cel
H20
Suikers (sacchariden) → Polysacchariden
Vetzuren → Vetten
Aminozuren → Eiwitten
1.1.1 Basen
Pyramidines Purines
Cytosine Guanine
Thymine (DNA)
Adenine
Uracil (RNA)
1.1.2 Pentose
Pentose = suikerring
Bindt altijd op koolstof atoom 1
van de suiker
1.1.3 Fosfaat
2
,1.1.4 Bouwstenen
Alle mogelijke bouwstenen die er bestaan:
1.2 Structuur DNA
Er is een oriëntatie van 5 naar 3
- Telkens tussen fosfaatgroep en
estergroep een verbinding
- Fosfordiesther verbinding
DNA is een dubbele molecule
Als je van 1 streng de volgorde kent dan
automatisch ook van de andere streng
Zo ontstaat stilaan een wenteltrap
1.2.1 Helixstructuur DNA
Wenteltrap is NOOIT recht
Altijd een grote groeve en een kleine groeve
Bruggen kan je breken door DNA te koken
3
,1.2.2 Verschil DNA en RNA
1.3 Menselijk genoom
Menselijk genoom
- Zit in elke cel van het lichaam
- Bevat 3 miljard basenparen
o 1000 baseparen = 1kb
- Klein percentage zijn belangrijk
o Genen
o Stukjes DNA die recept
bevatten voor eiwit
- Meeste stukken zijn repetitief DNA
Er is nog DNA buiten de nucleus, in de mitochondrion
- Is nodig om mitochondriën te doen werken
- Theorie is dat zij vroeger aparte organismen waren die zijn gefungeerd met een eukaryote
cel en die een voorsprong heeft gegeven door de energieproductie en dat die mitochondriën
zijn gebleven
4
,2. DNA replicatie
2.1 DNA replicatie: semi-conservatief
Men behoudt 1 strand en maakt de andere
2.2 Cyclus van de cel
Mitose: celdeling
Interfase = G1 + S + G2
- G1: Cellen doen wat ze moeten doen
o Sommigen blijven hier altijd en delen nooit meer
- S: Synthese fase
o DNA replicatie
- G2: Voorbereiding op eigenlijke mitose
o Heel kort
2.3 Origins op replication
Replicatie begint op verschillende plaatsen tegelijkertijd in het genoom
omdat het anders veel te lang duurt
100 basenparen / seconde
Ganse replicatie: 8 uur
2.4 Replicatie
Helicase
- ASE = enzyme
- Open de helix
DNA polymerase
- Maakt/synthetiseert DNA
o Werken zelf van 5 naar 3!!
o Gebruiken dus streng van 3 naar 5
(leading strand)
o Probleem: andere streng is 5 naar 3
(lagging strand)
§ DNA polymerase kan niet aan
1 stuk werken
§ Klein stukje elke keer
§ = Okazaki fragmenten
5
, - Proofreading
o Kijken of er mutaties zijn die er dan uitgeknipt worden
o Vaak in G2 fase
- Zorgt voor fosfordiester binding
Ligase
- Lijmt de fragmentjes aan elkaar
RNA primer
- Elke DNA polymerase heeft dit nodig
- Gaat zich eerst vastzetten en van daaruit werkt DNA polymerase
-
DNA replicatie Verdubbeling
DNA transcriptie Kopie van het DNA naar
RNA
Translatie Eiwitsynthese
6
, HFDSTK 2: DNA TRANSCRIPTIE, TRANSLATIE EN GEN
REGULATIE
1. DNA-transcriptie
Transcriptie is het proces dat van het DNA van een gen een complementaire kopie maakt,
bestaande uit enkelstrengs messenger-RNA
Coderende sequenties zorgen voor de productie van
eiwitten
Gen is een lange stretch van DNA waar we bepaalde structuren in
kunnen onderscheiden waardoor we weten dat het een gen is
Elk gen bestaat uit exonen en intronen
ATG is altijd eerste codon (START)
TAA is altijd laatste codon (STOP)
Poly-A signaal
Mens heeft 20.000 genen
- Voor 7000 weten we wat ze doen
- We weten waar alle liggen
Enkel exonen zijn code voor eiwitten
Genetische code:
- 64 codons, waarvan 3 stopcodons
- Met onze 4 basen kan je 64
verschillende codons maken
- Coderen allemaal voor aminozuren
o Behalve de 3 stopcodons
7
, Eerste is altijd metionine (ATG)
RNA mag uit de celkern en gaat gebruikt
worden voor translatie
Translatie = productie van eiwitten
Replicatie is het vermenigvuldigen van DNA
en gebeurt in celkern
RNA polymerase opent de DNA spiraal en synthetiseert RNA van 5’
naar 3’
RNA polymerase gaat een perfecte kopie maken van gen dat moet
overgeschreven worden
Als het gen in 3-5 richting ligt (sense) dan gebruiken we het
compliment als patroon
RNA werkt met 5 naar 3
TàU
Transcriptie gebeurt in de celkern
8
,Pre-mRNA moet nog aantal modificaties ondergaan vooraleer we het kunnen gebruiken om
ons eiwit te maken
- 1ste mod = splicing
o Uitknippen wat we nodig hebben
- 2 mod = capping
de
o G kapje vanvoor
- 3 mod = poly-a
de
o Vanachter een A staartje
- NU is het klaar
Verschillende soorten RNA
- Messenger RNA (mRNA):
o Kopie van het DNA
o Brengt de genetische informatie van de celkern naar
het cytoplasma
o 5%
- Ribosomaal RNA (rRNA):
o Opbouw van de ribosomen
o Niet coderend !!!
o 80%
- Transfer RNA (tRNA):
o Aanvoer en positionering van de aminozuren tijdens de
translatie
o Niet coderend !!!
o 15%
- microRNA, siRNA, snRNA, lncRNA
o Genregulatie
o Niet coderend!!!
2. DNA-translatie
Translatie is het ‘vertalen’ van mRNA naar een functioneel eiwit
Transfer RNA
- tRNA
- Aanvoer en positionering van de aminozuren tijdens de
translatie
- Niet coderend !!!
- 15%
9
, Translatie gebeurt in het cytoplasma
10
1. DNA structuur
4.8 miljard: ontstaan van de aarde
3.8-3.5 miljard: ontstaan van het eerste leven (prokaryoten)
atmosfeer initieel anaeroob
Endosymbiosis: opname van bacterien in eukaryote cellen, chloroplasten en mitochondria hebben
eigen DNA
Prokaryotische cel Eukaryotische cel
Kleine cel: 1µm Grotere cel: 10-100 µm
Geen kernmembraan Wel kernmembraan
Circulair chromosoom Lineaire chromosomen
DNA: 1-5 x 106 nucleotiden DNA: 1-5 x 109 nucleotiden
Geen cytoskelet Wel cytoskelet
Geen organellen Wel organellen
Er moet bij deze cellen ook al een manier DNA opgeborgen in celkern
geweest zijn om zich voort te planten - Dik membraan
- Beschermt
Klein stukje DNA dat naakt lag - DNA verlaat celkern niet enkel wanneer
- Heel simpele opbouw cel doodgaat
- Weinig functie DNA is kookboek voor wat cel moet doen
1
,1.1 Bouwstenen van de cel
H20
Suikers (sacchariden) → Polysacchariden
Vetzuren → Vetten
Aminozuren → Eiwitten
1.1.1 Basen
Pyramidines Purines
Cytosine Guanine
Thymine (DNA)
Adenine
Uracil (RNA)
1.1.2 Pentose
Pentose = suikerring
Bindt altijd op koolstof atoom 1
van de suiker
1.1.3 Fosfaat
2
,1.1.4 Bouwstenen
Alle mogelijke bouwstenen die er bestaan:
1.2 Structuur DNA
Er is een oriëntatie van 5 naar 3
- Telkens tussen fosfaatgroep en
estergroep een verbinding
- Fosfordiesther verbinding
DNA is een dubbele molecule
Als je van 1 streng de volgorde kent dan
automatisch ook van de andere streng
Zo ontstaat stilaan een wenteltrap
1.2.1 Helixstructuur DNA
Wenteltrap is NOOIT recht
Altijd een grote groeve en een kleine groeve
Bruggen kan je breken door DNA te koken
3
,1.2.2 Verschil DNA en RNA
1.3 Menselijk genoom
Menselijk genoom
- Zit in elke cel van het lichaam
- Bevat 3 miljard basenparen
o 1000 baseparen = 1kb
- Klein percentage zijn belangrijk
o Genen
o Stukjes DNA die recept
bevatten voor eiwit
- Meeste stukken zijn repetitief DNA
Er is nog DNA buiten de nucleus, in de mitochondrion
- Is nodig om mitochondriën te doen werken
- Theorie is dat zij vroeger aparte organismen waren die zijn gefungeerd met een eukaryote
cel en die een voorsprong heeft gegeven door de energieproductie en dat die mitochondriën
zijn gebleven
4
,2. DNA replicatie
2.1 DNA replicatie: semi-conservatief
Men behoudt 1 strand en maakt de andere
2.2 Cyclus van de cel
Mitose: celdeling
Interfase = G1 + S + G2
- G1: Cellen doen wat ze moeten doen
o Sommigen blijven hier altijd en delen nooit meer
- S: Synthese fase
o DNA replicatie
- G2: Voorbereiding op eigenlijke mitose
o Heel kort
2.3 Origins op replication
Replicatie begint op verschillende plaatsen tegelijkertijd in het genoom
omdat het anders veel te lang duurt
100 basenparen / seconde
Ganse replicatie: 8 uur
2.4 Replicatie
Helicase
- ASE = enzyme
- Open de helix
DNA polymerase
- Maakt/synthetiseert DNA
o Werken zelf van 5 naar 3!!
o Gebruiken dus streng van 3 naar 5
(leading strand)
o Probleem: andere streng is 5 naar 3
(lagging strand)
§ DNA polymerase kan niet aan
1 stuk werken
§ Klein stukje elke keer
§ = Okazaki fragmenten
5
, - Proofreading
o Kijken of er mutaties zijn die er dan uitgeknipt worden
o Vaak in G2 fase
- Zorgt voor fosfordiester binding
Ligase
- Lijmt de fragmentjes aan elkaar
RNA primer
- Elke DNA polymerase heeft dit nodig
- Gaat zich eerst vastzetten en van daaruit werkt DNA polymerase
-
DNA replicatie Verdubbeling
DNA transcriptie Kopie van het DNA naar
RNA
Translatie Eiwitsynthese
6
, HFDSTK 2: DNA TRANSCRIPTIE, TRANSLATIE EN GEN
REGULATIE
1. DNA-transcriptie
Transcriptie is het proces dat van het DNA van een gen een complementaire kopie maakt,
bestaande uit enkelstrengs messenger-RNA
Coderende sequenties zorgen voor de productie van
eiwitten
Gen is een lange stretch van DNA waar we bepaalde structuren in
kunnen onderscheiden waardoor we weten dat het een gen is
Elk gen bestaat uit exonen en intronen
ATG is altijd eerste codon (START)
TAA is altijd laatste codon (STOP)
Poly-A signaal
Mens heeft 20.000 genen
- Voor 7000 weten we wat ze doen
- We weten waar alle liggen
Enkel exonen zijn code voor eiwitten
Genetische code:
- 64 codons, waarvan 3 stopcodons
- Met onze 4 basen kan je 64
verschillende codons maken
- Coderen allemaal voor aminozuren
o Behalve de 3 stopcodons
7
, Eerste is altijd metionine (ATG)
RNA mag uit de celkern en gaat gebruikt
worden voor translatie
Translatie = productie van eiwitten
Replicatie is het vermenigvuldigen van DNA
en gebeurt in celkern
RNA polymerase opent de DNA spiraal en synthetiseert RNA van 5’
naar 3’
RNA polymerase gaat een perfecte kopie maken van gen dat moet
overgeschreven worden
Als het gen in 3-5 richting ligt (sense) dan gebruiken we het
compliment als patroon
RNA werkt met 5 naar 3
TàU
Transcriptie gebeurt in de celkern
8
,Pre-mRNA moet nog aantal modificaties ondergaan vooraleer we het kunnen gebruiken om
ons eiwit te maken
- 1ste mod = splicing
o Uitknippen wat we nodig hebben
- 2 mod = capping
de
o G kapje vanvoor
- 3 mod = poly-a
de
o Vanachter een A staartje
- NU is het klaar
Verschillende soorten RNA
- Messenger RNA (mRNA):
o Kopie van het DNA
o Brengt de genetische informatie van de celkern naar
het cytoplasma
o 5%
- Ribosomaal RNA (rRNA):
o Opbouw van de ribosomen
o Niet coderend !!!
o 80%
- Transfer RNA (tRNA):
o Aanvoer en positionering van de aminozuren tijdens de
translatie
o Niet coderend !!!
o 15%
- microRNA, siRNA, snRNA, lncRNA
o Genregulatie
o Niet coderend!!!
2. DNA-translatie
Translatie is het ‘vertalen’ van mRNA naar een functioneel eiwit
Transfer RNA
- tRNA
- Aanvoer en positionering van de aminozuren tijdens de
translatie
- Niet coderend !!!
- 15%
9
, Translatie gebeurt in het cytoplasma
10
