Zelfstudie opdracht: Translatie
Leermiddelen
Tekst handboek: ‘Translation text’
Slides: ‘Translation slides’
Video-animatie: ‘Translation’
Doelstellingen
De student kan het proces van translatie beschrijven.
De student kan de functie van de verschillende proteïne en enzymes betrokken bij translatie
omschrijven.
De student kan de bijbehorende moleculair genetische terminologie verklaren en gebruiken.
Algemene opdrachten
Bespreek genetische code en leg uit wat bedoeld wordt met gedegenereerde genetische
code.
Genetische code (GC) specifieert de relatie tussen nucleotiden sequentie in mRNA en AZsequentie in
polypeptide. De GC laat toe dat mRNA translatie kan ondergaan tot polypeptide. De code wordt per 3
nucleotiden gelezen: codons. De GC bestaat uit 64 versch codons. Sequentie van nucleotiden in de codon
specifieert tot welk AZ het aanleiding zal geven. De GC is universeel, er zijn slechts een paar
uitzonderingen.
De 64 codons geven aanleiding tot 20 versch AZ, want elk codon bestaat uit 3 basen: A, U, C/G. 4 3 = 64. Als
het uit 2 basen zou bestaan, zou het maar aanleiding geven tot 16 codons, terwijl er 20 aminozuren zijn.
Dit wijst erop dat bep codons hetzelfde AZ geven. Daarom: een gedegenereerde genetische code.
mRNA bestaat uit een ribosomaal bindingssite bij het 5’ uiteinde. Hierna volgt een groot aantal coderende
sequenties, in codons. Startcodon geeft methionine en wordt gevolgd door heel wat codons die de lineaire
sequentie van AZ in een bep polypeptide bepalen. Een typisch polypeptide bestaat uit een paar honderd
AZ. Uiteindelijk is er een stop codon (UAA, UAG of UGA): signaleren einde van translatie. Startcodon
bepaalt ook reading frame van mRNA, aangezien nucelotiden vanaf hier per 3 worden afgelezen in 5’ 3’
richting.
Welk molecule staat in voor de eigenlijke translatie van de mRNA code naar het
polypeptide? Beschrijf de structuur van deze molecule.
In 2D bestaat tRNA uit een klaverblad structuur. De ‘takken’ bestaan uit dubbelstrengig RNA, de loops zijn
regio’s zonder base paring. Het anticodon zit in de 2 e loop. Aan 3’ kant zit een enkelstrengige regio. Deze
wordt acceptor ‘tak’ genoemd omdat hier een AZ wordt gebonden. De 3D structuur wordt bekomen door
de 2D structuur te vouwen. De cellen van elk organisme maken meerdere soorten tRNA aan, die worden
1
ZSO 4: Translatie
, vernoemd naar het AZ dat ze dragen. Bv tRNA SER draagt serine. Aangezien de genetische code bestaat uit 6
versch codons die coderen voor serine, zullen er ook meerdere soorten tRNA ser bestaan.
Leg uit wat er wordt bedoeld met ‘the second genetic code’.
Mogelijkheid van aminoacyl-tRNA synthetase om het juiste tRNA te zoeken = the second genetic code.
Precieze herkenning is nodig om de genetische code te behouden. Als foute AZ wordt gehecht aan een tRNA,
zou AZsequentie van heel het polypeptide fout zijn. Daarom zijn aminoacyl-tRNA synthetasen accurate
enzymen.
Beschrijf hoe een aminoacyl tRNA gevormd wordt.
Een tRNA moet de juiste AZ hebben gehecht aan zijn 3’ uiteinde. Aminoacyl tRNA synthetasen zorgen voor
hechting van AZ aan tRNA. Cellen maken 20 types aminoacyl-tRNA synthetase enzymen aan, waarvan elk 1 AZ
herkent. Bv. alanyl-tRNA synthetase herkent alleen alanine en bindt dit aan alle tRNA’s met alanine
anticodons.
Aminoacyl tRNA synthetisase katalyseert chemische reacties tussen AZ, tRNA molecule en ATP. Eerst worden
een bep AZ en ATP herkent, het AZ wordt geactiveerd door covalente binding van AMP molecule, en
pyrofosfaat wordt vrijgelaten. Het geactiveerde AZ wordt covalent gebonden aan 3’ uiteinde van tRNA, AMP
komt vrij. Uiteindelijk wordt het tRNA samen met zijn AZ = aminoacyl tRNA, of geladen tRNA, vrijgelaten van
het enzym.
Leg uit wat een ribosoom is. Beschrijf verschil in opbouw prokaryote en eukaryote
ribosomen.
Het ribosoom (‘moleculaire machine’) is de plaats waar translatie plaatsvindt. Bacteriële cellen hebben één
type ribosoom dat alle mRNA’s in het cytoplasma transleert. Eukaryote cellen zijn gecompartimentaliseerd,
dus er zitten ribosomen in cytosol én in organellen. ‘Eukaryote ribosomen’ zijn deze in het cytoplasma.
Planten hebben mitochondriale en chloroplast ribosomen, die +- hetzelfde zijn als bacteriële ribosomen.
Een ribosoom bestaat uit een kleine en grote subunit. Elke subunit is samengesteld uit versch proteïnen en
één of meer RNA moleculen.
In E. coli is 30S kleine subunit, en 50S grote. 30S subunit bestaat uit 21 proteïnen en 1 16S rRNA molecule.
De 50S subunit uit 34 proteïnen en 2 rRNA moleculen: 5S, 23S. 30S en 50S vormen samen 70S ribosoom.
Eukaryote subunits zijn groter: 40S en 60S vormen 80S ribosoom. De 40S subunit bestaat uit 33 proteïnen
en 18S rRNA, en 60S subunit bestaat uit 49 proteïnen en 5S, 5.8S en 28S rRNA’s. Synthese van eukaryote
rRNA gebeurt in nucleolus. Ribosomale proteïnen worden gevormd in cytosol en dan geïmporteerd in de
nucleus. rRNA’s en ribosomale proteïnen worden dan samengevoegd in nucleolus om de 40S en 60S
subunits te vormen, die worden geëxporteerd in cytosol, waar ze tijdens translatie tot 80S ribosoom
associëren.
Door versch tussen bacteriële en eukaryote ribosomen, binden bep chemicaliën aan bacteriële ribosomen,
en niet aan eukaryote, en vice versa. Sommige antibiotica binden aan bacteriële ribosomen, en inhiberen
daar translatie, maar niet aan eukaryote ribosomen.
Waarom zijn ‘small subunit rRNA’s’ geschikt om evolutionaire verwanten te bestuderen
Alle organismen hebben translationele componenten die evolutionair verbonden zijn. Bv. rRNA in kleine
subunits is overal +- gelijk. Maw: gen voor kleine rRNA subunit kan je vinden in genomen van elke soort
Genetische evolutie bevat veranderingen in DNA sequenties. Als 2 soorten zich opsplitsen tijdens evolutie,
2
ZSO 4: Translatie
Leermiddelen
Tekst handboek: ‘Translation text’
Slides: ‘Translation slides’
Video-animatie: ‘Translation’
Doelstellingen
De student kan het proces van translatie beschrijven.
De student kan de functie van de verschillende proteïne en enzymes betrokken bij translatie
omschrijven.
De student kan de bijbehorende moleculair genetische terminologie verklaren en gebruiken.
Algemene opdrachten
Bespreek genetische code en leg uit wat bedoeld wordt met gedegenereerde genetische
code.
Genetische code (GC) specifieert de relatie tussen nucleotiden sequentie in mRNA en AZsequentie in
polypeptide. De GC laat toe dat mRNA translatie kan ondergaan tot polypeptide. De code wordt per 3
nucleotiden gelezen: codons. De GC bestaat uit 64 versch codons. Sequentie van nucleotiden in de codon
specifieert tot welk AZ het aanleiding zal geven. De GC is universeel, er zijn slechts een paar
uitzonderingen.
De 64 codons geven aanleiding tot 20 versch AZ, want elk codon bestaat uit 3 basen: A, U, C/G. 4 3 = 64. Als
het uit 2 basen zou bestaan, zou het maar aanleiding geven tot 16 codons, terwijl er 20 aminozuren zijn.
Dit wijst erop dat bep codons hetzelfde AZ geven. Daarom: een gedegenereerde genetische code.
mRNA bestaat uit een ribosomaal bindingssite bij het 5’ uiteinde. Hierna volgt een groot aantal coderende
sequenties, in codons. Startcodon geeft methionine en wordt gevolgd door heel wat codons die de lineaire
sequentie van AZ in een bep polypeptide bepalen. Een typisch polypeptide bestaat uit een paar honderd
AZ. Uiteindelijk is er een stop codon (UAA, UAG of UGA): signaleren einde van translatie. Startcodon
bepaalt ook reading frame van mRNA, aangezien nucelotiden vanaf hier per 3 worden afgelezen in 5’ 3’
richting.
Welk molecule staat in voor de eigenlijke translatie van de mRNA code naar het
polypeptide? Beschrijf de structuur van deze molecule.
In 2D bestaat tRNA uit een klaverblad structuur. De ‘takken’ bestaan uit dubbelstrengig RNA, de loops zijn
regio’s zonder base paring. Het anticodon zit in de 2 e loop. Aan 3’ kant zit een enkelstrengige regio. Deze
wordt acceptor ‘tak’ genoemd omdat hier een AZ wordt gebonden. De 3D structuur wordt bekomen door
de 2D structuur te vouwen. De cellen van elk organisme maken meerdere soorten tRNA aan, die worden
1
ZSO 4: Translatie
, vernoemd naar het AZ dat ze dragen. Bv tRNA SER draagt serine. Aangezien de genetische code bestaat uit 6
versch codons die coderen voor serine, zullen er ook meerdere soorten tRNA ser bestaan.
Leg uit wat er wordt bedoeld met ‘the second genetic code’.
Mogelijkheid van aminoacyl-tRNA synthetase om het juiste tRNA te zoeken = the second genetic code.
Precieze herkenning is nodig om de genetische code te behouden. Als foute AZ wordt gehecht aan een tRNA,
zou AZsequentie van heel het polypeptide fout zijn. Daarom zijn aminoacyl-tRNA synthetasen accurate
enzymen.
Beschrijf hoe een aminoacyl tRNA gevormd wordt.
Een tRNA moet de juiste AZ hebben gehecht aan zijn 3’ uiteinde. Aminoacyl tRNA synthetasen zorgen voor
hechting van AZ aan tRNA. Cellen maken 20 types aminoacyl-tRNA synthetase enzymen aan, waarvan elk 1 AZ
herkent. Bv. alanyl-tRNA synthetase herkent alleen alanine en bindt dit aan alle tRNA’s met alanine
anticodons.
Aminoacyl tRNA synthetisase katalyseert chemische reacties tussen AZ, tRNA molecule en ATP. Eerst worden
een bep AZ en ATP herkent, het AZ wordt geactiveerd door covalente binding van AMP molecule, en
pyrofosfaat wordt vrijgelaten. Het geactiveerde AZ wordt covalent gebonden aan 3’ uiteinde van tRNA, AMP
komt vrij. Uiteindelijk wordt het tRNA samen met zijn AZ = aminoacyl tRNA, of geladen tRNA, vrijgelaten van
het enzym.
Leg uit wat een ribosoom is. Beschrijf verschil in opbouw prokaryote en eukaryote
ribosomen.
Het ribosoom (‘moleculaire machine’) is de plaats waar translatie plaatsvindt. Bacteriële cellen hebben één
type ribosoom dat alle mRNA’s in het cytoplasma transleert. Eukaryote cellen zijn gecompartimentaliseerd,
dus er zitten ribosomen in cytosol én in organellen. ‘Eukaryote ribosomen’ zijn deze in het cytoplasma.
Planten hebben mitochondriale en chloroplast ribosomen, die +- hetzelfde zijn als bacteriële ribosomen.
Een ribosoom bestaat uit een kleine en grote subunit. Elke subunit is samengesteld uit versch proteïnen en
één of meer RNA moleculen.
In E. coli is 30S kleine subunit, en 50S grote. 30S subunit bestaat uit 21 proteïnen en 1 16S rRNA molecule.
De 50S subunit uit 34 proteïnen en 2 rRNA moleculen: 5S, 23S. 30S en 50S vormen samen 70S ribosoom.
Eukaryote subunits zijn groter: 40S en 60S vormen 80S ribosoom. De 40S subunit bestaat uit 33 proteïnen
en 18S rRNA, en 60S subunit bestaat uit 49 proteïnen en 5S, 5.8S en 28S rRNA’s. Synthese van eukaryote
rRNA gebeurt in nucleolus. Ribosomale proteïnen worden gevormd in cytosol en dan geïmporteerd in de
nucleus. rRNA’s en ribosomale proteïnen worden dan samengevoegd in nucleolus om de 40S en 60S
subunits te vormen, die worden geëxporteerd in cytosol, waar ze tijdens translatie tot 80S ribosoom
associëren.
Door versch tussen bacteriële en eukaryote ribosomen, binden bep chemicaliën aan bacteriële ribosomen,
en niet aan eukaryote, en vice versa. Sommige antibiotica binden aan bacteriële ribosomen, en inhiberen
daar translatie, maar niet aan eukaryote ribosomen.
Waarom zijn ‘small subunit rRNA’s’ geschikt om evolutionaire verwanten te bestuderen
Alle organismen hebben translationele componenten die evolutionair verbonden zijn. Bv. rRNA in kleine
subunits is overal +- gelijk. Maw: gen voor kleine rRNA subunit kan je vinden in genomen van elke soort
Genetische evolutie bevat veranderingen in DNA sequenties. Als 2 soorten zich opsplitsen tijdens evolutie,
2
ZSO 4: Translatie
