samenvatting moleculaire biologie

HOOFDSTUK 1: DNA, CHROMOSOMEN & CELLEN

STRUCTUUR & FUNCTIE NUCLEÏNEZUREN

- Verschil DNA & RNA
o DNA heeft H op 2’ en RNA heeft OH op 2’
- Lineaire DNA molecule: 5’ & 3’ uiteinde
o 5’ heeft fosfaat & 3’ heeft OH
- DNA polymerase aan 3’ kant
- Basen aanwezig = complementair
o Pyrimidine: adenine & guanine
o Purine: cytosine, thymine & uracil
o Basenparen: A-T & G-C  GC sterker want 3H-bruggen ipv 2  hogere denaturatie gehalte
- DNA dubbele helix = anti parallel
o Ruggengraat = suiker-fosfaat ruggengraat
o Basen aan binnenkant WANT apolair
- DNA transcripite = overschrijven DNA naar RNA
DNA translatie = vertaling RNA naar eiwit


DNA REPLICATIE
- DNA strengen scheiden bij ORI = origin of replication
nucleotiden binden aan parentale strengen
- AT/GC regel toegepast
- Nucleotiden aan elkaar gezet dmv covalente bidning
- RESULTAAT: 2 identieke dubbelstrengen & informatie behoud
- Semi conservatief WANT nieuwe DNA heeft 1 streng van ouder en 1 nieuw gevormde streng

Betrokken proteïnen

- DNA helicase
o Scheiding dubbelstreng, aan elke vork
o Verplaatst van 5’ nr 3’ & verbruikt ATP
- DNA topoisomerase
o ‘reist’ beetje voor replicatievork
o Heft spanning van windingen op  windingen veroorzaakt door DNA helicase
- Enkelstreng bindend proteïnen: houden strengen gescheiden
- DNA primase: maakt RNA primer (10-12 nucleotiden)
- DNA polymerase: DNA synthese, verwijdert RNA primer in 5’->3’ richting
o Detecteer mismatch WANT proofreading activiteit in 3’-5’ richting
 mechanisme bepalend vr accuraatheid/juistheid
o Verschillende soorten  zowel in bacteriën als hogere organismen
- DNA ligase
o verbindt okazaki fragmenten  vorming ontbrekende covalente binding

Proces

- DNA strengen scheiden bij ORI dmv DNA helicase,
2 replicatievorken want beide strengen beschikbaar vr synthese
- Primer noodzakelijk

, - Bidirectioneel transport WANT gebeurt in beide richtingen
Leider streng = leading strand: richting van replicatievork DUS continue synthese
volg streng = lagging strand: tegengestelde richting
o Vorming okazaki fragmenten  aan elkaar gezet dmv DNA ligase

Functie DNA polymerase E. Coli vs mens

- E. Coli
o III: replicatie DNA tijdens celdeling
o I: verwijdert RNA primer & vult gaten
o II, IV & V: herstelt beschadigd DNA & repliceert over schade
- Mens
o Alfa: maakt RNA primer & synthetiseert korte DNA streng
o Delta & epsilon: verplaatst alfa & repliceert DNA aan hoge snelheid
o Gamma: repliceert mitochondrieel DNA
o Eta, kappa, iota & zeta: repliceert beschadigd DNA
o Alfa, beta, delta, epsilon, sigma, lambda, mu, phi & theta: herstelt DNA


GEN EXPRESSIE, TRANSCRIPTIE EN CENTRALE DOGMA
- Centraal dogma
o DNA dmv trancriptie omgezet in RNA
RNA dmv translatie omgezet in proteïnen
o MAAR Dmv reverse transcriptase kan RNA in DNA omzetten (aanwezig in virussen)
EN RNA kan ook in RNA worden omgezet
- 90% genen zijn structurele genen: coderen door polypeptide  vormen proteïnen
andere genen: functioneel product = RNA  vormen geen eiwitten
o Belangrijkste: transfer RNA (tRNA) & ribosomaal RNA (rRNA)
- Gen = stukje DNA dat via transcriptie een functioneel product kan vormen
o Opgebouwd uit exonen (coderende seq) & intronen (niet coderende seq)

Transcriptie

- zet DNA om in RNA kopie
o Voor structurele genen = mRNA
o Bevat info over polypeptide
- Eenvoudig bij prokaryoten
bijkomende processen bij eukaryoten
o RNA processing & migratie naar cytosol
- ATP gebruikend proces

Transcriptie elementen

- Promotor
o Bindingsplaats RNA polymerase & signaal voor transcriptie start
- Regulatorische sequentie
o Bindingsplaats regulatorische proteïnen
bepalen snelheid transcriptie & komen verspreid voor

, - Getranscripteerde regio
o Bevat informatie voor AZ sequentie
o Eerst ontstaan primair transcript na vers processing steps krijgt men volwassen RNA
o Streng die wordt afgeschreven = matrijs = niet-coderende streng
andere streng = coderende streng = mRNA noodzakelijk vr translatie
 2 mogelijke matrijs strengen WNAT richting transcriptie kan verschillend zijn
- Terminator
o Signaal voor transcriptie einde


Bij prokaryoten

- Herkenning: sigma factor bindt aan RNA polymerase
o Sigma factor kent sequentie promotor
compleet wnr DNA strengen open complex hebben gevormd (10-15bp)
- Synthese:
o Sigma factor lost, RNA polymerase vormt complementaire mRNA streng
5’ – 3’ richitng & AU/GC regel & 40N/s
- Dissociatie
o RNA polymerase & mRNA transcript komen los wnr RNA polymerase terminator tegenkomt

Eukaryoten

- Grotendeels identiek aan bacteriën: promotor: initiatie – elongaite – terminatie
- Meer complex
o Verschillende RNA polymerases: I, II en III
 II: transcriptie structurele genen
I en III: niet-structurele genen
o Initiatie: vele transcriptiefactoren: RNA polymerase II heeft 5TF nodig
o RNA processing


TRANSCRIPTIONELE REGULATIE IN BACTERIËN
Regulatorische transcriptie factoren

- = proteïnen die binden aan regulatorische sequentie v/h DNA gelegen in nabijheid promotor
- Repressoren: onderdrukken transcriptie = negatieve controle
activatoren: verhogen transcriptei = positieve controle
- Small effector molecules: binden regulatorische transcriptiefactoren
o Transcriptiefactor ondergaat conformationele verandering
 transcriptiefactor kan wel of niet binden op sequentie

Lax operon in E.coli

- Operon = geclusterde structurele genen die onder transcriptionele controle staan van 1 promotor
- resultaat transcriptie: polycistronisch mRNA
- Genen die metabolisme van lactose mogelijk maken
- Lac operon geïnduceerd dmv allolactose

, o Allolactose = disacchardie gelijkaardig aan lactose
gemaakt vanuit lacotse dmv B-galactoside
MAAR andere binding tss galactose & glucose
- Lacl gen = regulatorisch gen, geen onderdeel operon

Negatieve controle lac-operon

- Geen lactose  geen allolactose gemaakt  geen binding lacrepressor  geen conformationele
verandering  binding op operator  transcriptie geblokkeerd
- Lactose aanwezig  allolactose gemaakt & binding lac repressor  conformationele verandering 
geen binding operator  RNA polymerase kan transcriptie uitvoeren

Onderdelen lac operon

- Cap-site: DNA sequenite herkend dr activator proteïne (CAP + cAMP)
- LacP / promotor: noodzakelijk vr transcriptie structurele genen & RNA polymerase bindt erop
- lacO / operator: sequentie voor binding repressor proteïnen
- lacZ: codeert vr B-galactosidose  vr afbraak lactose: enzymatische reactie lactose -> allolactose
- lacY: codeert vr lactose permease = membraanproteïne vr lactose transport in cytoplasma
- lacA: codeert vr galactoside transacetylase: vormt lactose & lactose analogen
o dmv toevoegen acetylgroepen
- lacI: regulatorisch gen, geen onderdeel lac operon
o codeert vr lac repressor & belangrijke rol bij regulatie lac operon

Positieve controle CAP op Lac operon

- CAP = catboliet activator proteïne
- CAP bindt cAMP
o cAMP gemaakt vanuit ATP dmv adenylaat cylase
gebeurt in E. coli wnr glucose afwezig is
bindt op CAP site van lac operon  noodzakelijk vr transcriptie
- weinig glucose  CAP-cAMP complex  binding CAP-site  transcriptie
- lactose & glucose waarde hoog: geen CAP binding  geen transcriptie
lactose hoog & glucose laag: CAP binding  RNA polymerase bindt  transcriptie
lactose laag & glucose hoog: geen CAP binding  geen transcriptie & aanwezigheid lac repressor
lactose laag & glucose laag: RNA polymerase MAAR lac repressor  geen transcriptie

Trp operon in E. coli

- codeert vr eiwitten noodzakelijk om AZ tryptofaan te maken
- gereguleerd door trpT repressor
o kan operator binden  gecontroleerd door tryptofaan
o tryptofaan = kleine repressor = correpressor
- trpR bindt operator  RNA polymerase bindt niet
- tryptofaan laag  trp reprossor inactief & bindt niet met operator binding van RNA polymerase
 transcriptie
- tryptofaan hoog  bindt trp repressor  conformationele verandering  vorming actief complex dat
DNA / operator bindt  geen binding RNA polymerase  geen transcriptie
- zelfde bouw als lac operon
o MAAR structurele genen = trpA, trpB, trpC, trpD en trpE
supressor = rtp repressor