Aantekeningen kennisclips – Biotechnologie en Maatschappij – Yanniek Vos
Les 1: DNA structuur, DNA replicatie en DNA cloning
DNA-structuur:
Het bestaat uit nucleotiden, met de onderdelen:
o Fosfaatgroep
o Suikergroep: in DNA is dit een desoxyribose (1 OH-groep) en in RNA is het een ribose (2 OH-
groepen).
o Stikstof bevattende base: De purines zijn dubbele
ringen (A en G) en deze binden dan aan
pyrimidines, dat enkele ringen zijn (C en T).
Het bestaat uit twee strengen en wordt door H-bruggen bij
elkaar gehouden. Er zijn 2 H-bruggen bij een A-T
verbinding en 3 H-bruggen bij een G-C verbinding.
Binnen een streng zitten de nucleotiden aan elkaar via een
fosfordiesterbinding.
De kant met de fosfaatgroep is de kant met het 5’-uiteinde en de kant met de suikergroep is de 3’-
uiteinde. De strengen lopen antiparallel.
DNA replicatie:
Semi-conservatieve replicatie: dit houdt in dat het DNA zal bestaan uit een oude en een nieuwe
streng.
Prokaryoot:
o De DNA replicatie begint op de ORI (origin of replication), waaraan eiwitten binden die
betrokken zijn bij de replicatie.
o Op de ORI zal het DNA uit elkaar gaan en zullen er twee replicatievorken ontstaan, waarbij de
ene de ene kant op gaat en de andere de andere kant op.
o Uiteindelijk zal je dan eindigen met twee kopieën.
Eukaryoot:
o Het DNA wordt op meerdere ORI’s geopend door DNA-helicase, hierdoor zullen de strengen
uit elkaar gaan.
o De single stranded binding proteins binden aan het DNA zodat de strengen niet terug aan
elkaar kunnen binden.
o Dan zal primase een RNA-primer maken van 10-15 nucleotiden lang. Dit zal gebeuren op de al
bestaande strand van 3’-- > 5’ zodat de nieuwe strand van 5’ -- > 3’ is.
o Dan zal DNA-polymerase vanaf de primer beginnen met het maken van de nieuwe strand.
o Bij de lagging strand kan DNA-polymerase dit niet in een keer maken dus zal hij korte Okazaki-
fragmenten maken.
o Van de Okazaki-fragmenten zullen eerst de RNA-primers worden vervangen door een andere
DNA-polymerase.
o Hierna worden de fragmenten via ligase aan elkaar gemaakt met covalente bindingen
Verschil tussen beide: de prokaryoot heeft circulair DNA en heeft maar een ORI. De eukaryoot heeft
lineair DNA en heeft meerdere ORI’s.
Celstructuur:
Eukaryoot: deze bevat een kern met daarin het genetisch materiaal. Ook bevat het membraan-
omgeven organellen.
Prokaryoot: deze bevat geen kern en heeft ook geen membraan-omgeven organellen. Ook is het veel
kleiner.
,Aantekeningen kennisclips – Biotechnologie en Maatschappij – Yanniek Vos
Genetisch materiaal:
Eukaryoten:
o Deze hebben lineaire chromosomen, die om histonen heen gewikkeld zitten. Hierdoor wordt
de structuur heel compact. Verder spelen deze ook een rol in de regulatie. Samen worden
deze chromatine genoemd.
o Zusterchromatiden zitten aan elkaar vast door een centromeer. Hieraan zit een korte (p-arm)
en lange (q-arm).
Karyotype:
Een overzicht van alle chromosomen van een organisme.
Bij de mens zijn er 22 paar autosomale chromosomen en 1 paar
geslachtschromosomen.
Prokaryoten:
o Deze hebben circulair DNA en dit is haploïd. Ook zijn er plasmiden aanwezig, die DNA dragen
dat niet essentieel is voor de cel maar wel selectief voordeel kunnen bieden.
Centraal dogma: Hieronder vallen transcriptie en translatie in de cellen.
Transcriptie:
1. Initiatie: RNA-polymerase bindt aan de promoter en is er dus geen primer nodig om te starten.
2. Elongatie: RNA-polymerase maakt RNA van 5’ naar 3’.
3. Terminatie: RNA-polymerase laat los na het tegenkomen van een terminatie sequentie. Hier komt het
RNA vrij.
a. Prokaryoten:
i. Wel operonstructuur aanwezig: hierbij is er een promotor aanwezig met meerdere
genen erachter waardoor het dus codeert voor meerdere eiwitten (polycistronisch).
Deze genen zijn allemaal bij hetzelfde proces betrokken.
ii. De transcriptie en translatie zijn aan elkaar gekoppeld omdat deze geen kern
bevatten.
iii. Geen algemene transcriptiefactoren aanwezig.
iv. Start van het proces bij de Pribnow-box (TATAAT) en eindigt dit bij de terminatie
sequentie.
b. Eukaryoten:
i. Geen operonstructuur aanwezig
ii. De transcriptie en de translatie zijn gescheiden.
iii. Wel algemene transcriptiefactoren bij betrokken
iv. Start van het proces bij de TATA-box (TATAAA) en CAAT-box (GGCAATCT) en eindigt
dit bij de polyadenylatie sequentie.
RNA-processing:
RNA-splicing: hierbij worden introns tussen de exonen uitgehaald om vervolgens alle exonen aan
elkaar te koppelen.
o Deze splitsing wordt gedaan door spliceosomen met daarin snurps, die bepaalde sequentie
(splicesite) herkennen, en andere eiwitten. Dan zullen de snurps op de splicesites knippen om
vervolgens de exonen aan elkaar te
maken via covalente binding.
5’-capping: aan het 5’-uiteinde wordt een
gemodificeerde guanine toegevoegd.
Polyadenylatie: aan het 3’-uiteinde wordt een
reeks adenine-nucleotiden toegevoegd. Dit wordt
gedaan doordat er wordt gebonden aan een
polyadenylatiesequentie in het DNA waarna het
DNA wordt geknipt om de Poly-A staart aan toe te
voegen.
, Aantekeningen kennisclips – Biotechnologie en Maatschappij – Yanniek Vos
Translatie:
1. Initiatie:
a. Eukaryoot:
i. De kleine ribosomale subeenheid en initiatiefactoren herkennen de 5’-CAP en
binden hieraan.
ii. Dan zal deze zich over het RNA verplaatsen richting de 3’-kant om het startcodon te
vinden.
iii. Als het startcodon gevonden is, zal het initiator tRNA binden op de P-plaats van EPA
op de kleine ribosomale subeenheid.
iv. Dan zal de grote ribosomale subeenheid ook binden en kan de translatie van start.
b. Prokaryoot:
i. Hier is geen 5’-CAP aanwezig dus bevindt er voor elk gen een Shine Dalgarno
sequentie (GGAGGA) waaraan de kleine ribosomale subeenheid en de
initiatiefactoren binden.
ii. Dan zal het initiator tRNA binden op de P-plaats van EPA op de kleine ribosomale
subeenheid.
iii. Dan zal de grote ribosomale subeenheid ook binden en kan de translatie van start.
2. Elongatie:
a. Codon herkenning: hier zal een geladen tRNA in de A-site binden door te basenparen met het
anticodon op het geladen tRNA.
b. Peptide binding: peptidyl transferase zorgt ervoor dat er een binding wordt gemaakt tussen
het nieuwe aminozuur en de keten op de P- en A-site.
c. Dan zal de keten zijn overgedragen op het nieuwe tRNA en zal het lege tRNA via de E-site het
ribosoom verlaten. En zal de nieuwe tRNA verplaatsen naar de P-site.
3. Terminatie:
a. Als er een stopcodon wordt herkend zal er een releasefactor gaan binden in het ribosoom.
b. Hierdoor zal het peptide vrijkomen en zullen de ribosomale subeenheden dissociëren.
c. Dit proces kost energie maar kan door het hydolyseren van GTP blijven bestaan.
Regulatie genexpressie:
Chromatine modificatie: De structuur van de chromatine kan veranderen door
o Methylatie van het DNA: bij eukaryoten zorgt dit voor blokkering van transcriptiefactoren en
translatie
o Aanpassingen aan de histonen: dit kan door het DNA minder compact te maken waardoor de
transcriptiefactoren er gemakkelijker bij kunnen (histon acetlyatie) of door het DNA
compacter te maken zodat het niet afgeschreven kan worden (histon methylatie).
Transcriptie:
o Prokaryoten:
Negatieve regulatie: hierbij wordt via het hebben van een inducer of repressor de
activiteit van genen gereguleerd. Als voorbeeld wordt bij het lac-operon alleen
afgeschreven als er allolactose aanwezig is, want dit bindt aan de repressor om hem
inactief te maken.
Positieve regulatie: hierbij wordt via het hebben van een activator
de activiteit van de genen gereguleerd. Als voorbeeld wordt bij het
maltose-operon alleen afgeschreven als er een activator bindt aan
de activator binding site (voor de promotor). Deze activator wordt
actief als het maltose hieraan bindt, dan verandert deze van vorm
en zal het RNA-polymerase hieraan binden om vervolgens de
transcriptie plaats te laten vinden.
o Eukaryoten:
Negatieve regulatie: repressor eiwitten binden aan de silencers
waardoor de expressie van een gen wordt geremd.
Positieve regulatie: activatoren binden aan de enhancer sequentie
waardoor de expressie van een gen wordt gestimuleerd. Als deze
enhancers ver voor de promoter zitten, zal het DNA gebogen
worden door bending proteins. Hierdoor zal de RNA-polymerase
gestimuleerd worden.
Les 1: DNA structuur, DNA replicatie en DNA cloning
DNA-structuur:
Het bestaat uit nucleotiden, met de onderdelen:
o Fosfaatgroep
o Suikergroep: in DNA is dit een desoxyribose (1 OH-groep) en in RNA is het een ribose (2 OH-
groepen).
o Stikstof bevattende base: De purines zijn dubbele
ringen (A en G) en deze binden dan aan
pyrimidines, dat enkele ringen zijn (C en T).
Het bestaat uit twee strengen en wordt door H-bruggen bij
elkaar gehouden. Er zijn 2 H-bruggen bij een A-T
verbinding en 3 H-bruggen bij een G-C verbinding.
Binnen een streng zitten de nucleotiden aan elkaar via een
fosfordiesterbinding.
De kant met de fosfaatgroep is de kant met het 5’-uiteinde en de kant met de suikergroep is de 3’-
uiteinde. De strengen lopen antiparallel.
DNA replicatie:
Semi-conservatieve replicatie: dit houdt in dat het DNA zal bestaan uit een oude en een nieuwe
streng.
Prokaryoot:
o De DNA replicatie begint op de ORI (origin of replication), waaraan eiwitten binden die
betrokken zijn bij de replicatie.
o Op de ORI zal het DNA uit elkaar gaan en zullen er twee replicatievorken ontstaan, waarbij de
ene de ene kant op gaat en de andere de andere kant op.
o Uiteindelijk zal je dan eindigen met twee kopieën.
Eukaryoot:
o Het DNA wordt op meerdere ORI’s geopend door DNA-helicase, hierdoor zullen de strengen
uit elkaar gaan.
o De single stranded binding proteins binden aan het DNA zodat de strengen niet terug aan
elkaar kunnen binden.
o Dan zal primase een RNA-primer maken van 10-15 nucleotiden lang. Dit zal gebeuren op de al
bestaande strand van 3’-- > 5’ zodat de nieuwe strand van 5’ -- > 3’ is.
o Dan zal DNA-polymerase vanaf de primer beginnen met het maken van de nieuwe strand.
o Bij de lagging strand kan DNA-polymerase dit niet in een keer maken dus zal hij korte Okazaki-
fragmenten maken.
o Van de Okazaki-fragmenten zullen eerst de RNA-primers worden vervangen door een andere
DNA-polymerase.
o Hierna worden de fragmenten via ligase aan elkaar gemaakt met covalente bindingen
Verschil tussen beide: de prokaryoot heeft circulair DNA en heeft maar een ORI. De eukaryoot heeft
lineair DNA en heeft meerdere ORI’s.
Celstructuur:
Eukaryoot: deze bevat een kern met daarin het genetisch materiaal. Ook bevat het membraan-
omgeven organellen.
Prokaryoot: deze bevat geen kern en heeft ook geen membraan-omgeven organellen. Ook is het veel
kleiner.
,Aantekeningen kennisclips – Biotechnologie en Maatschappij – Yanniek Vos
Genetisch materiaal:
Eukaryoten:
o Deze hebben lineaire chromosomen, die om histonen heen gewikkeld zitten. Hierdoor wordt
de structuur heel compact. Verder spelen deze ook een rol in de regulatie. Samen worden
deze chromatine genoemd.
o Zusterchromatiden zitten aan elkaar vast door een centromeer. Hieraan zit een korte (p-arm)
en lange (q-arm).
Karyotype:
Een overzicht van alle chromosomen van een organisme.
Bij de mens zijn er 22 paar autosomale chromosomen en 1 paar
geslachtschromosomen.
Prokaryoten:
o Deze hebben circulair DNA en dit is haploïd. Ook zijn er plasmiden aanwezig, die DNA dragen
dat niet essentieel is voor de cel maar wel selectief voordeel kunnen bieden.
Centraal dogma: Hieronder vallen transcriptie en translatie in de cellen.
Transcriptie:
1. Initiatie: RNA-polymerase bindt aan de promoter en is er dus geen primer nodig om te starten.
2. Elongatie: RNA-polymerase maakt RNA van 5’ naar 3’.
3. Terminatie: RNA-polymerase laat los na het tegenkomen van een terminatie sequentie. Hier komt het
RNA vrij.
a. Prokaryoten:
i. Wel operonstructuur aanwezig: hierbij is er een promotor aanwezig met meerdere
genen erachter waardoor het dus codeert voor meerdere eiwitten (polycistronisch).
Deze genen zijn allemaal bij hetzelfde proces betrokken.
ii. De transcriptie en translatie zijn aan elkaar gekoppeld omdat deze geen kern
bevatten.
iii. Geen algemene transcriptiefactoren aanwezig.
iv. Start van het proces bij de Pribnow-box (TATAAT) en eindigt dit bij de terminatie
sequentie.
b. Eukaryoten:
i. Geen operonstructuur aanwezig
ii. De transcriptie en de translatie zijn gescheiden.
iii. Wel algemene transcriptiefactoren bij betrokken
iv. Start van het proces bij de TATA-box (TATAAA) en CAAT-box (GGCAATCT) en eindigt
dit bij de polyadenylatie sequentie.
RNA-processing:
RNA-splicing: hierbij worden introns tussen de exonen uitgehaald om vervolgens alle exonen aan
elkaar te koppelen.
o Deze splitsing wordt gedaan door spliceosomen met daarin snurps, die bepaalde sequentie
(splicesite) herkennen, en andere eiwitten. Dan zullen de snurps op de splicesites knippen om
vervolgens de exonen aan elkaar te
maken via covalente binding.
5’-capping: aan het 5’-uiteinde wordt een
gemodificeerde guanine toegevoegd.
Polyadenylatie: aan het 3’-uiteinde wordt een
reeks adenine-nucleotiden toegevoegd. Dit wordt
gedaan doordat er wordt gebonden aan een
polyadenylatiesequentie in het DNA waarna het
DNA wordt geknipt om de Poly-A staart aan toe te
voegen.
, Aantekeningen kennisclips – Biotechnologie en Maatschappij – Yanniek Vos
Translatie:
1. Initiatie:
a. Eukaryoot:
i. De kleine ribosomale subeenheid en initiatiefactoren herkennen de 5’-CAP en
binden hieraan.
ii. Dan zal deze zich over het RNA verplaatsen richting de 3’-kant om het startcodon te
vinden.
iii. Als het startcodon gevonden is, zal het initiator tRNA binden op de P-plaats van EPA
op de kleine ribosomale subeenheid.
iv. Dan zal de grote ribosomale subeenheid ook binden en kan de translatie van start.
b. Prokaryoot:
i. Hier is geen 5’-CAP aanwezig dus bevindt er voor elk gen een Shine Dalgarno
sequentie (GGAGGA) waaraan de kleine ribosomale subeenheid en de
initiatiefactoren binden.
ii. Dan zal het initiator tRNA binden op de P-plaats van EPA op de kleine ribosomale
subeenheid.
iii. Dan zal de grote ribosomale subeenheid ook binden en kan de translatie van start.
2. Elongatie:
a. Codon herkenning: hier zal een geladen tRNA in de A-site binden door te basenparen met het
anticodon op het geladen tRNA.
b. Peptide binding: peptidyl transferase zorgt ervoor dat er een binding wordt gemaakt tussen
het nieuwe aminozuur en de keten op de P- en A-site.
c. Dan zal de keten zijn overgedragen op het nieuwe tRNA en zal het lege tRNA via de E-site het
ribosoom verlaten. En zal de nieuwe tRNA verplaatsen naar de P-site.
3. Terminatie:
a. Als er een stopcodon wordt herkend zal er een releasefactor gaan binden in het ribosoom.
b. Hierdoor zal het peptide vrijkomen en zullen de ribosomale subeenheden dissociëren.
c. Dit proces kost energie maar kan door het hydolyseren van GTP blijven bestaan.
Regulatie genexpressie:
Chromatine modificatie: De structuur van de chromatine kan veranderen door
o Methylatie van het DNA: bij eukaryoten zorgt dit voor blokkering van transcriptiefactoren en
translatie
o Aanpassingen aan de histonen: dit kan door het DNA minder compact te maken waardoor de
transcriptiefactoren er gemakkelijker bij kunnen (histon acetlyatie) of door het DNA
compacter te maken zodat het niet afgeschreven kan worden (histon methylatie).
Transcriptie:
o Prokaryoten:
Negatieve regulatie: hierbij wordt via het hebben van een inducer of repressor de
activiteit van genen gereguleerd. Als voorbeeld wordt bij het lac-operon alleen
afgeschreven als er allolactose aanwezig is, want dit bindt aan de repressor om hem
inactief te maken.
Positieve regulatie: hierbij wordt via het hebben van een activator
de activiteit van de genen gereguleerd. Als voorbeeld wordt bij het
maltose-operon alleen afgeschreven als er een activator bindt aan
de activator binding site (voor de promotor). Deze activator wordt
actief als het maltose hieraan bindt, dan verandert deze van vorm
en zal het RNA-polymerase hieraan binden om vervolgens de
transcriptie plaats te laten vinden.
o Eukaryoten:
Negatieve regulatie: repressor eiwitten binden aan de silencers
waardoor de expressie van een gen wordt geremd.
Positieve regulatie: activatoren binden aan de enhancer sequentie
waardoor de expressie van een gen wordt gestimuleerd. Als deze
enhancers ver voor de promoter zitten, zal het DNA gebogen
worden door bending proteins. Hierdoor zal de RNA-polymerase
gestimuleerd worden.
