HOOFDSTUK 13 : THE ORGANISATION AND
ARCHITECTURE OF DNA INSIDE THE CELL
1. The localization of genetic material inside the cell
1.1. Prokaryotes Contain a Single Circular Chromosome…
Prokaryote cellen bestaan uit cytoplasma omgeven door een cytoplasmamembraan en een
celwand
Het cytoplasma heeft een korrelig uiterlijk (ribosomen)
Prokaryoten bevatten een enkel, cirkelvormig, membraangebonden chromosoom
Het enkele chromosoom ligt in de nucleaire zone van de cel, maar heeft geen omringend
membraan en lijkt in een geaggregeerde toestand te zijn (nucleoïde)
1.2. … and Extrachromosomal DNA Molecules Called Plasmids
Prokaryoten bevatten gewoonlijk kleine, extrachromosomale, cirkelvormige DNA-moleculen,
plasmiden genaamd.
Deze zijn niet essentieel om te overleven, maar kunnen concurrentievoordelen opleveren
omdat ze genen bevatten die coderen voor virulentiefactoren, factoren voor resistentie
tegen antibiotica, enz.
De ontdekking van plasmiden heeft een revolutie teweeggebracht in de recombinant-DNA-
technologie; zij zijn onmisbare hulpmiddelen in de biotechnologie
1.3. Eukaryotes Confine Their DNA into Distinct Organelles
Eukaryote cellen bestaan uit cytoplasma omgeven door een cytoplasmatisch membraan (en
een celwand afhankelijk van de soort)
Eukaryoten hebben hun cytoplasma gecompartimenteerd hun cytoplasma
gecompartimenteerd door het gebruik van organellen
- endoplasmatisch reticulum
- lysosomen
- Golgi-apparaat
- Mitochondrion
- kern
Mitochondriën bevatten circulair DNA (overblijfsel van endosymbiose)
- ongeveer 20.000 bp in dierlijke cellen
- 95% van de mitochondriale eiwitten gecodeerd in nucleair DNA
De kern is omgeven door een nucleair membraan en bevat nucleaire poriën
De kern bevat chromatine (het complex van DNA en eiwit dat de eukaryote chromosomen)
Chromosomen hebben voorkeursplaatsen in de kern (chromosoomgebieden).
Chromosomen met meer heterochromatine(transcriptioneel inactief) bevinden zich meestal
aan de nucleaire periferie
Chromosomen met meer euchromatine (transcriptioneel actief) bevinden zich meestal in de
richting van het centrum van de kern (zichtbaar als interchromatine compartimenten)
De nucleolus is een suborganel in de kern waar ribosomen worden geassembleerd
, 1.4. Genomes are Long and Require Extensive Packaging
How does all that DNA fit inside the cell??
2. DNA supercoiling
2.1 DNA Supercoiling is an Effective Way to Achieve DNA
Compaction
How can supercoiling be explained…? An experiment with plasmids is a good start…
Zuivering van een enkel plasmide uit een bacteriecel
Na zuivering wordt het plasmide vrijgemaakt van eiwitten en andere cellulaire componenten
Visualisatie van het plasmide via elektronenmicroscopie en agarosegelelektroforese
Topologie: de studie van de geometrische eigenschappen van een object die niet veranderen
onder continue vervormingen... (conformatieveranderingen)
DNA-topologie
- continue vervormingen: conformatieveranderingen door thermische beweging of door
interactie met eiwitten of andere moleculen
- discontinue vervormingen: conformationele veranderingen waarbij DNA-strengen breken
Supercoiling: de topologische toestand van covalent gesloten cirkelvormig dubbel
spiraalvormig DNA waarin de dubbele helix rond zichzelf is gedraaid
Relaxed DNA: elk DNA dat bestaat in zijn meest stabiele, ongespannen structuur, meestal de
B-vorm onder de meeste cellulaire omstandigheden
Let’s introduce some definitions by discussing an example
ARCHITECTURE OF DNA INSIDE THE CELL
1. The localization of genetic material inside the cell
1.1. Prokaryotes Contain a Single Circular Chromosome…
Prokaryote cellen bestaan uit cytoplasma omgeven door een cytoplasmamembraan en een
celwand
Het cytoplasma heeft een korrelig uiterlijk (ribosomen)
Prokaryoten bevatten een enkel, cirkelvormig, membraangebonden chromosoom
Het enkele chromosoom ligt in de nucleaire zone van de cel, maar heeft geen omringend
membraan en lijkt in een geaggregeerde toestand te zijn (nucleoïde)
1.2. … and Extrachromosomal DNA Molecules Called Plasmids
Prokaryoten bevatten gewoonlijk kleine, extrachromosomale, cirkelvormige DNA-moleculen,
plasmiden genaamd.
Deze zijn niet essentieel om te overleven, maar kunnen concurrentievoordelen opleveren
omdat ze genen bevatten die coderen voor virulentiefactoren, factoren voor resistentie
tegen antibiotica, enz.
De ontdekking van plasmiden heeft een revolutie teweeggebracht in de recombinant-DNA-
technologie; zij zijn onmisbare hulpmiddelen in de biotechnologie
1.3. Eukaryotes Confine Their DNA into Distinct Organelles
Eukaryote cellen bestaan uit cytoplasma omgeven door een cytoplasmatisch membraan (en
een celwand afhankelijk van de soort)
Eukaryoten hebben hun cytoplasma gecompartimenteerd hun cytoplasma
gecompartimenteerd door het gebruik van organellen
- endoplasmatisch reticulum
- lysosomen
- Golgi-apparaat
- Mitochondrion
- kern
Mitochondriën bevatten circulair DNA (overblijfsel van endosymbiose)
- ongeveer 20.000 bp in dierlijke cellen
- 95% van de mitochondriale eiwitten gecodeerd in nucleair DNA
De kern is omgeven door een nucleair membraan en bevat nucleaire poriën
De kern bevat chromatine (het complex van DNA en eiwit dat de eukaryote chromosomen)
Chromosomen hebben voorkeursplaatsen in de kern (chromosoomgebieden).
Chromosomen met meer heterochromatine(transcriptioneel inactief) bevinden zich meestal
aan de nucleaire periferie
Chromosomen met meer euchromatine (transcriptioneel actief) bevinden zich meestal in de
richting van het centrum van de kern (zichtbaar als interchromatine compartimenten)
De nucleolus is een suborganel in de kern waar ribosomen worden geassembleerd
, 1.4. Genomes are Long and Require Extensive Packaging
How does all that DNA fit inside the cell??
2. DNA supercoiling
2.1 DNA Supercoiling is an Effective Way to Achieve DNA
Compaction
How can supercoiling be explained…? An experiment with plasmids is a good start…
Zuivering van een enkel plasmide uit een bacteriecel
Na zuivering wordt het plasmide vrijgemaakt van eiwitten en andere cellulaire componenten
Visualisatie van het plasmide via elektronenmicroscopie en agarosegelelektroforese
Topologie: de studie van de geometrische eigenschappen van een object die niet veranderen
onder continue vervormingen... (conformatieveranderingen)
DNA-topologie
- continue vervormingen: conformatieveranderingen door thermische beweging of door
interactie met eiwitten of andere moleculen
- discontinue vervormingen: conformationele veranderingen waarbij DNA-strengen breken
Supercoiling: de topologische toestand van covalent gesloten cirkelvormig dubbel
spiraalvormig DNA waarin de dubbele helix rond zichzelf is gedraaid
Relaxed DNA: elk DNA dat bestaat in zijn meest stabiele, ongespannen structuur, meestal de
B-vorm onder de meeste cellulaire omstandigheden
Let’s introduce some definitions by discussing an example
