MOLECULAIRE
BIOTECHNOLOGIE
TOETSVRAGEN
Leermiddelen:
o Campbell Biology 12th edition: H18 (excl. 18.5) en H19
o Brock Biology of Micro-organisms, 16th edition2:
H6: deel I, II, III, IV3, deel V: H6.11
H7: deel I: Introductie, H7.1 t/m 7.3; deel III, H7.8;
H9: deel II: Introductie, H9.6 t/m 9.84
H10: deel I: H10.2, DNA sequencing, deel II H10.8
H12: deel I: H12.1 en H12.2, deel II: H12.6 en H12.7, deel III: H12.13
Inhoudsopgave
HC 1: Algemene DNA technieken..............................................................................................................................2
HC 2: DNA merkers en technieken............................................................................................................................7
HC 3: Regulatie van genexpressie...........................................................................................................................14
HC 4: Regulatie van de genexpressie en horizontale gentransfer bij prokaryoten................................................20
HC 5: Genetische modificatie..................................................................................................................................24
,HC 1: ALGEMENE DNA TECHNIEKEN
1. Op welke drie niveaus kan variatie van DNA en genexpressie zichtbaar worden?
DNA: genetische variatie.
(m)RNA: genexpressie verschillen.
Eiwit: genexpressie verschillen en/of genetische variatie.
2. Wat is genexpressie?
Genexpressie is het proces waarbij DNA de synthese van eiwitten (of, in sommige gevallen, alleen
RNA's) stuurt. De expressie van genen die coderen voor eiwitten omvat twee fasen: transcriptie en
translatie. Transcriptie is de synthese (productie) van RNA met behulp van informatie in het DNA. De
twee nucleïnezuren worden geschreven in verschillende vormen van dezelfde taal en de informatie
wordt eenvoudig getranscribeerd of "herschreven" van DNA naar RNA. Translatie is de synthese van
een polypeptide met behulp van de informatie in het mRNA. Tijdens deze fase is er een verandering in
taal: de cel moet de nucleotidesequentie van een mRNA-molecuul vertalen in de aminozuursequentie
van een polypeptide.
3. Welke drie bronnen van DNA zijn mogelijk in een eukaryote cel?
Mitochondriën, nucleus (kern) en chloroplast (plantencel).
4. Leg uit hoe DNA isolatie plaatsvindt.
Het lyseren van de cellen: weefsel fijn te malen en/of door een zeep vloeistof toe te voegen waardoor
het celmembraan uit elkaar valt.
Eiwitten worden meestal afgebroken door een protease enzym toe te voegen (niet altijd nodig om
eiwitten af te breken).
Door ijskoude alcohol toe te voegen, precipiteert (neerslaan) het DNA.
DNA lost minder goed op in alcohol dan in water.
Het neergeslagen DNA kan vervolgens uit de oplossing worden gehaald, bijvoorbeeld door te
centrifugeren of door het met een pipet op te zuigen.
5. Hoe werkt DNA restrictie?
Restrictie enzymen knippen een specifieke DNA sequentie
van dsDNA. Verschillende restrictie enzymen knippen
verschillende sequenties.
Natuurlijke functies: bijvoorbeeld vernietigen van virus
DNA of inbouwen opgenomen gen in
bacteriechromosoom
Commercieel verkrijgbaar
Vele varianten: >800 met meer dan 100
verschillende target sequenties
Worden gebruikt om DNA moleculen
kleiner te maken
Willekeurig
Gericht
Sommige restrictie enzymen knippen het DNA recht doormidden (blunt), andere knippen het DNA
‘diagonaal’ en zorgen voor korte enkelstrengs uiteinden (sticky ends).
, 6. Hoe werk DNA ligatie?
Ligatie is het aan elkaar hechten van DNA fragmenten
door een ligase enzym. Ligase speelt een rol in DNA
replicatie waar het één streng van een dubbelstrengs
DNA molecuul aan elkaar maakt maar het kan juist
ook DNA moleculen waarvan beiden complementaire
strengen verbroken zijn weer aan elkaar maken. Dit
kost ATP.
Het mechanisme van DNA-ligase berust erop dat het
op de gebroken plaatsen een covalente fosfodi-
esterbinding tussen het 3'-hydroxyleinde van de ene
nucleotide met het 5'-fosfaateinde van de andere
nucleotide kan vormen.
Ligatie is bijvoorbeeld nodig bij:
DNA replicatie.
Het uitwisselen van genetische informatie tussen twee bacteriën:
o Na conjugatie (DNA van ene naar andere bacteriecel)
o Het inbouwen van enkelstrengs DNA na transformatie (opnemen vreemd DNA)
voordat hybridisatie plaatsvindt.
o Het inbouwen van dubbelstrengs DNA na transductie (DNA overdracht door een
virus).
7. Hoe werkt DNA hybridisatie?
DNA-hybridisatie is de vorming van complementaire baseparen door twee enkelstrengs moleculen
met elkaar te verbinden met waterstofbruggen. Bij de DNA replicatie verzorgt het enzym DNA-
polymerase de hybridisatie.
8. Wat zijn primers, adapters en probes?
Primers zijn enkelstrengs DNA nucleotiden die nodig zijn om DNA polymerase te laten starten met de
aanmaak van de complementaire streng.
Adapters zijn korte stukjes dsDNA die zich hechten aan het target DNA om het aan een oppervlakte te
binden.
Probes zijn engelstrengs DNA nucleotiden (100-1000) gelabeld DNA waarvan de structuur volledig
complementair is aan het op te sporen stuk DNA of RNA.
9. Wat is PCR?
Een methode om een stuk DNA te vermenigvuldigen. PCR is
geschikt voor DNA van 100-1500 nucleotiden: niet geschikt
voor hele chromosomen! Meerdere cycli zorgen voor
meerdere producten. Dit gaat exponentiëel omdat het
product uit cyclus 1 je uitgangsmateriaal is voor cyclus 2. Bij
elke cyclus verdubbelt de hoeveelheid DNA. Er is dus een
exponentiële vermenigvuldiging van het op te sporen stukje
DNA. Theoretisch zijn er na 20 cycli reeds een miljoen
kopieën van het DNA-preparaat en na dertig cycli een
miljard. De exponentiële toename van het target-DNA gaat
echter niet onbeperkt door. Na een zekere tijd neemt de
BIOTECHNOLOGIE
TOETSVRAGEN
Leermiddelen:
o Campbell Biology 12th edition: H18 (excl. 18.5) en H19
o Brock Biology of Micro-organisms, 16th edition2:
H6: deel I, II, III, IV3, deel V: H6.11
H7: deel I: Introductie, H7.1 t/m 7.3; deel III, H7.8;
H9: deel II: Introductie, H9.6 t/m 9.84
H10: deel I: H10.2, DNA sequencing, deel II H10.8
H12: deel I: H12.1 en H12.2, deel II: H12.6 en H12.7, deel III: H12.13
Inhoudsopgave
HC 1: Algemene DNA technieken..............................................................................................................................2
HC 2: DNA merkers en technieken............................................................................................................................7
HC 3: Regulatie van genexpressie...........................................................................................................................14
HC 4: Regulatie van de genexpressie en horizontale gentransfer bij prokaryoten................................................20
HC 5: Genetische modificatie..................................................................................................................................24
,HC 1: ALGEMENE DNA TECHNIEKEN
1. Op welke drie niveaus kan variatie van DNA en genexpressie zichtbaar worden?
DNA: genetische variatie.
(m)RNA: genexpressie verschillen.
Eiwit: genexpressie verschillen en/of genetische variatie.
2. Wat is genexpressie?
Genexpressie is het proces waarbij DNA de synthese van eiwitten (of, in sommige gevallen, alleen
RNA's) stuurt. De expressie van genen die coderen voor eiwitten omvat twee fasen: transcriptie en
translatie. Transcriptie is de synthese (productie) van RNA met behulp van informatie in het DNA. De
twee nucleïnezuren worden geschreven in verschillende vormen van dezelfde taal en de informatie
wordt eenvoudig getranscribeerd of "herschreven" van DNA naar RNA. Translatie is de synthese van
een polypeptide met behulp van de informatie in het mRNA. Tijdens deze fase is er een verandering in
taal: de cel moet de nucleotidesequentie van een mRNA-molecuul vertalen in de aminozuursequentie
van een polypeptide.
3. Welke drie bronnen van DNA zijn mogelijk in een eukaryote cel?
Mitochondriën, nucleus (kern) en chloroplast (plantencel).
4. Leg uit hoe DNA isolatie plaatsvindt.
Het lyseren van de cellen: weefsel fijn te malen en/of door een zeep vloeistof toe te voegen waardoor
het celmembraan uit elkaar valt.
Eiwitten worden meestal afgebroken door een protease enzym toe te voegen (niet altijd nodig om
eiwitten af te breken).
Door ijskoude alcohol toe te voegen, precipiteert (neerslaan) het DNA.
DNA lost minder goed op in alcohol dan in water.
Het neergeslagen DNA kan vervolgens uit de oplossing worden gehaald, bijvoorbeeld door te
centrifugeren of door het met een pipet op te zuigen.
5. Hoe werkt DNA restrictie?
Restrictie enzymen knippen een specifieke DNA sequentie
van dsDNA. Verschillende restrictie enzymen knippen
verschillende sequenties.
Natuurlijke functies: bijvoorbeeld vernietigen van virus
DNA of inbouwen opgenomen gen in
bacteriechromosoom
Commercieel verkrijgbaar
Vele varianten: >800 met meer dan 100
verschillende target sequenties
Worden gebruikt om DNA moleculen
kleiner te maken
Willekeurig
Gericht
Sommige restrictie enzymen knippen het DNA recht doormidden (blunt), andere knippen het DNA
‘diagonaal’ en zorgen voor korte enkelstrengs uiteinden (sticky ends).
, 6. Hoe werk DNA ligatie?
Ligatie is het aan elkaar hechten van DNA fragmenten
door een ligase enzym. Ligase speelt een rol in DNA
replicatie waar het één streng van een dubbelstrengs
DNA molecuul aan elkaar maakt maar het kan juist
ook DNA moleculen waarvan beiden complementaire
strengen verbroken zijn weer aan elkaar maken. Dit
kost ATP.
Het mechanisme van DNA-ligase berust erop dat het
op de gebroken plaatsen een covalente fosfodi-
esterbinding tussen het 3'-hydroxyleinde van de ene
nucleotide met het 5'-fosfaateinde van de andere
nucleotide kan vormen.
Ligatie is bijvoorbeeld nodig bij:
DNA replicatie.
Het uitwisselen van genetische informatie tussen twee bacteriën:
o Na conjugatie (DNA van ene naar andere bacteriecel)
o Het inbouwen van enkelstrengs DNA na transformatie (opnemen vreemd DNA)
voordat hybridisatie plaatsvindt.
o Het inbouwen van dubbelstrengs DNA na transductie (DNA overdracht door een
virus).
7. Hoe werkt DNA hybridisatie?
DNA-hybridisatie is de vorming van complementaire baseparen door twee enkelstrengs moleculen
met elkaar te verbinden met waterstofbruggen. Bij de DNA replicatie verzorgt het enzym DNA-
polymerase de hybridisatie.
8. Wat zijn primers, adapters en probes?
Primers zijn enkelstrengs DNA nucleotiden die nodig zijn om DNA polymerase te laten starten met de
aanmaak van de complementaire streng.
Adapters zijn korte stukjes dsDNA die zich hechten aan het target DNA om het aan een oppervlakte te
binden.
Probes zijn engelstrengs DNA nucleotiden (100-1000) gelabeld DNA waarvan de structuur volledig
complementair is aan het op te sporen stuk DNA of RNA.
9. Wat is PCR?
Een methode om een stuk DNA te vermenigvuldigen. PCR is
geschikt voor DNA van 100-1500 nucleotiden: niet geschikt
voor hele chromosomen! Meerdere cycli zorgen voor
meerdere producten. Dit gaat exponentiëel omdat het
product uit cyclus 1 je uitgangsmateriaal is voor cyclus 2. Bij
elke cyclus verdubbelt de hoeveelheid DNA. Er is dus een
exponentiële vermenigvuldiging van het op te sporen stukje
DNA. Theoretisch zijn er na 20 cycli reeds een miljoen
kopieën van het DNA-preparaat en na dertig cycli een
miljard. De exponentiële toename van het target-DNA gaat
echter niet onbeperkt door. Na een zekere tijd neemt de
