Celine Uitendaal
Van Genoom tot Populatie
Samenvatting
Hoorcollege 1 – DNA-structuur en -functie
James Watson en Francis Crick ontdekten in 1953 de structuur van DNA. Deoxyribonucleïnezuur
(DNA) is de drager van de genetische informatie van de cel
- Het bestaat uit twee lange polynucleotideketens (nucleotiden zijn eenheden in zowel DNA
als RNA)
- Elke keten, of streng, bestaat uit vier types nucleotide-subunits, en de twee strengen zijn met
elkaar verbonden door middel van waterstofbruggen tussen de bases van de nucleotiden. De
twee gebonden basen vormen een basenpaar
o Adenine (dubbele ring) bindt met twee bindingen aan Thymine (enkele ring)
o Guanine (dubbele ring) bindt met drie bindingen aan Cytosine (enkele ring)
o Adenine (A) en Guanine (G) zijn purines
o Cytosine (C) en Thymine (T) zijn pyrimidines
- Nucleotide bestaat uit een base (die bepaalt identiteit) en een 5-koolstof-suiker waaraan een
fosfaatgroep is geplakt
o In DNA is de suikergroep een deoxyribose
o Op de ribose van RNA zit bij elke C een OH, en bij DNA zit op de 2’-positie alleen een
H. Hier zit het verschil tussen DNA en RNA.
- De nucleotiden in een DNA-streng worden bij elkaar gehouden door fosfodiesterbindingen
(is de suiker-fosfaat binding) die de 5’ kant van een suiker aan de 3’ kant van de volgende
binden.
o Hierbij bindt de fosfaatgroep van de ene nucleotide aan de OH-groep op de 3’-positie
van de andere nucleotide
o Dit zorgt ervoor dat elke DNA-streng een chemische polariteit heeft.
- De twee polynucleotideketens in de DNA dubbele helix worden bij elkaar gehouden door
waterstofbinding tussen de basen op de verschillende strengen
o Alle bases zitten hierbij aan de binnenkant van de
dubbele helix, en de suiker-fosfaatruggengraat zit
aan de buitenkant.
o Base paring kan alleen als strengen antiparallel
lopen
- Dus twee voorwaarden:
o Complementariteit
o Antiparallel
1
, Celine Uitendaal
- Alles wat links naar rechts wordt gelezen: 5’ naar 3’
- Dubbelstrengs DNA is geschikt als de drager van genetische informatie omdat:
o De informatie in DNA is dubbel opgeslagen
▪ Maakt herstellen van fouten mogelijk
▪ Maakt kopiëren makkelijk
o DNA is door dubbele helix structuur stabiel en kan veel nucleotiden bevatten en dus
veel informatie opslaan
- Hoe zit de genetische informatie op een DNA molecuul opgeslagen?
o DNA is een lineaire code
o DNA is niet symmetrisch (kat is niet tak, ATCCG is niet GCCTA)
o 5’ kant = begin = links
o 3’ kant = eind = rechts
o We geven vaak maar één van de strengen van dubbelstrengs DNA weer.
▪ Als DNA codeert voor een eiwit is dit altijd de streng waar de code op zit;
coderende streng
▪ De andere heet de anti-codon
- DNA is een recept/instructie waarmee een organisme zichzelf kan namaken en in stand
houden
- DNA bevat informatie over:
o Samenstelling van componenten van een cel
o Volgorde van maken en hoeveelheid van componenten
In een eukaryote cel worden DNA-moleculen verpakt in chromosomen.
- Deze chromosomen passen in de nucleus
- De chromosomen kunnen gemakkelijk over dochtercellen worden verdeeld bij celdeling
- Lineair DNA is geassocieerd met eiwitten die deze in een compactere structuur vouwen. Dit
complex van DNA en eiwit wordt chromatine genoemd.
- Menselijke cellen (met uitzondering van geslachtscellen, en cellen die geen DNA bevatten)
bevatten twee kopieën van ieder chromosoom, één geërfd van de moeder en de ander van
de vader.
o Een geordende weergave van de chromosomenparen wordt het karyotype
genoemd.
- De belangrijkste functie van chromosomen is het dragen van genen; de functionele
eenheden van erfelijkheid
2
, Celine Uitendaal
Wat is een gen?
- Een gen is een stukje DNA die de informatie bevat voor de samenstelling en regulering van
een eiwit of RNA
- Een gen bestaat uit
o Coderend gedeelte = samenstelling van eiwit
o Regulerend gedeelte = hoeveelheid van een eiwit
- De totale genetische informatie gedragen door een complete set van de chromosomen die
aanwezig zijn in een cel of organisme vormt het genoom.
o Hoe complexer een organisme, hoe groter zijn genoom.
Replicatie van DNA wordt ook wel de celcyclus genoemd.
- In de interfase worden chromosomen gedupliceerd
o In deze fase noemen we de chromosomen interfase chromosomen
o Deze draden van DNA in de nucleus kunnen niet makkelijk worden waargenomen in
de lichtmicroscoop
o Bij een bepaald type nucleotide-volgorde, de replicatie origine, begint de DNA-
replicatie
o Een andere DNA-volgorde vormt de telomeren, die het eind van elke chromosoom
aanduiden. Telomeren treden op als een beschermende kap
- In de mitose worden de gedupliceerde chromosomen verdeeld over de twee dochternuclei
o Eukaryote chromosomen bevatten ook een derde type gespecialiseerde DNA-
volgorde, genaamd het centromeer, die gedupliceerde chromosomen toestaat om
gescheiden te worden tijdens de M-fase
o DNA condenseert in deze fase, de chromosomen worden mitotische chromosomen
genoemd.
o In deze fase kunnen de chromosomen het makkelijkst worden gezien
De eiwitten die aan DNA binden om eukaryote chromosomen te worden, worden verdeeld in twee
soorten: Histonen en de non-histone chromosomale eiwitten
- Histonen zijn verantwoordelijk voor de formatie van de nucleosoom
o Nucleosomen zetten de DNA-moleculen in een interfase nucleus om in een
chromatine vezel die 1/3 van de lengte is van het DNA
- Histonen dienen als bouwsteen voor de nucleosomen, die het DNA dragen. Ze spelen een
belangrijke rol bij het samentrekken (condenseren) van het DNA tijdens de celkern-deling.
3
, Celine Uitendaal
Hoorcollege 2 – DNA-replicatie
Wanneer DNA-replicatie?
- Als de cel deelt
- Bacteriën elk uur
- Zoogdiercel; afhankelijk van celtype
o Eens per 12 uur (darmcel)
o Eens per 24 uur (fibroblast)
o Tot eens per jaar (levercel)
DNA-replicatie vindt plaats in de S-fase van de celdeling
- Je hebt hiervoor nodig:
o Een oude DNA-streng: template
o Substraten: deoxynucleotidentrifosfaten: “tri” komt bij ATP vandaan, dat nodig is om
de fosfaat aan de OH-groep te binden. De twee extra fosfaten die vrijkomen worden
samen pyrofosfaat genoemd, en uiteindelijk omgezet in losse Pi.
o Enzym dat deoxyribose-fosfaat binding (fosfo-diëster binding) in DNA keten maakt,
dit is DNA-polymerase. Hierbij wordt pyrofosfaat weer verstoten, en vormt dat twee
fosfaatjes.
Om DNA te synthetiseren heeft de DNA-polymerase een enkelstrengs DNA template nodig, maar
DNA is echter dubbelstrengs
- Dit is de reden dat replicatie begint op het moment dat eiwitten het DNA opensplijten. Per
stukje opengebroken DNA-streng zijn twee replicatie vorken.
- Dit doen ze op bepaalde DNA sequenties, genaamd de regions of origin. Vaak is deze
sequentie rijk aan A-T baseparen, aangezien deze twee waterstofbruggen hebben en dus
makkelijker te openen zijn.
- DNA replicatie verloopt vanaf die replicatie origine in beide richtingen
- In mensen gebeurt dit op meerdere plaatsen tegelijk, zodat de replicatie sneller kan
verlopen.
4
Van Genoom tot Populatie
Samenvatting
Hoorcollege 1 – DNA-structuur en -functie
James Watson en Francis Crick ontdekten in 1953 de structuur van DNA. Deoxyribonucleïnezuur
(DNA) is de drager van de genetische informatie van de cel
- Het bestaat uit twee lange polynucleotideketens (nucleotiden zijn eenheden in zowel DNA
als RNA)
- Elke keten, of streng, bestaat uit vier types nucleotide-subunits, en de twee strengen zijn met
elkaar verbonden door middel van waterstofbruggen tussen de bases van de nucleotiden. De
twee gebonden basen vormen een basenpaar
o Adenine (dubbele ring) bindt met twee bindingen aan Thymine (enkele ring)
o Guanine (dubbele ring) bindt met drie bindingen aan Cytosine (enkele ring)
o Adenine (A) en Guanine (G) zijn purines
o Cytosine (C) en Thymine (T) zijn pyrimidines
- Nucleotide bestaat uit een base (die bepaalt identiteit) en een 5-koolstof-suiker waaraan een
fosfaatgroep is geplakt
o In DNA is de suikergroep een deoxyribose
o Op de ribose van RNA zit bij elke C een OH, en bij DNA zit op de 2’-positie alleen een
H. Hier zit het verschil tussen DNA en RNA.
- De nucleotiden in een DNA-streng worden bij elkaar gehouden door fosfodiesterbindingen
(is de suiker-fosfaat binding) die de 5’ kant van een suiker aan de 3’ kant van de volgende
binden.
o Hierbij bindt de fosfaatgroep van de ene nucleotide aan de OH-groep op de 3’-positie
van de andere nucleotide
o Dit zorgt ervoor dat elke DNA-streng een chemische polariteit heeft.
- De twee polynucleotideketens in de DNA dubbele helix worden bij elkaar gehouden door
waterstofbinding tussen de basen op de verschillende strengen
o Alle bases zitten hierbij aan de binnenkant van de
dubbele helix, en de suiker-fosfaatruggengraat zit
aan de buitenkant.
o Base paring kan alleen als strengen antiparallel
lopen
- Dus twee voorwaarden:
o Complementariteit
o Antiparallel
1
, Celine Uitendaal
- Alles wat links naar rechts wordt gelezen: 5’ naar 3’
- Dubbelstrengs DNA is geschikt als de drager van genetische informatie omdat:
o De informatie in DNA is dubbel opgeslagen
▪ Maakt herstellen van fouten mogelijk
▪ Maakt kopiëren makkelijk
o DNA is door dubbele helix structuur stabiel en kan veel nucleotiden bevatten en dus
veel informatie opslaan
- Hoe zit de genetische informatie op een DNA molecuul opgeslagen?
o DNA is een lineaire code
o DNA is niet symmetrisch (kat is niet tak, ATCCG is niet GCCTA)
o 5’ kant = begin = links
o 3’ kant = eind = rechts
o We geven vaak maar één van de strengen van dubbelstrengs DNA weer.
▪ Als DNA codeert voor een eiwit is dit altijd de streng waar de code op zit;
coderende streng
▪ De andere heet de anti-codon
- DNA is een recept/instructie waarmee een organisme zichzelf kan namaken en in stand
houden
- DNA bevat informatie over:
o Samenstelling van componenten van een cel
o Volgorde van maken en hoeveelheid van componenten
In een eukaryote cel worden DNA-moleculen verpakt in chromosomen.
- Deze chromosomen passen in de nucleus
- De chromosomen kunnen gemakkelijk over dochtercellen worden verdeeld bij celdeling
- Lineair DNA is geassocieerd met eiwitten die deze in een compactere structuur vouwen. Dit
complex van DNA en eiwit wordt chromatine genoemd.
- Menselijke cellen (met uitzondering van geslachtscellen, en cellen die geen DNA bevatten)
bevatten twee kopieën van ieder chromosoom, één geërfd van de moeder en de ander van
de vader.
o Een geordende weergave van de chromosomenparen wordt het karyotype
genoemd.
- De belangrijkste functie van chromosomen is het dragen van genen; de functionele
eenheden van erfelijkheid
2
, Celine Uitendaal
Wat is een gen?
- Een gen is een stukje DNA die de informatie bevat voor de samenstelling en regulering van
een eiwit of RNA
- Een gen bestaat uit
o Coderend gedeelte = samenstelling van eiwit
o Regulerend gedeelte = hoeveelheid van een eiwit
- De totale genetische informatie gedragen door een complete set van de chromosomen die
aanwezig zijn in een cel of organisme vormt het genoom.
o Hoe complexer een organisme, hoe groter zijn genoom.
Replicatie van DNA wordt ook wel de celcyclus genoemd.
- In de interfase worden chromosomen gedupliceerd
o In deze fase noemen we de chromosomen interfase chromosomen
o Deze draden van DNA in de nucleus kunnen niet makkelijk worden waargenomen in
de lichtmicroscoop
o Bij een bepaald type nucleotide-volgorde, de replicatie origine, begint de DNA-
replicatie
o Een andere DNA-volgorde vormt de telomeren, die het eind van elke chromosoom
aanduiden. Telomeren treden op als een beschermende kap
- In de mitose worden de gedupliceerde chromosomen verdeeld over de twee dochternuclei
o Eukaryote chromosomen bevatten ook een derde type gespecialiseerde DNA-
volgorde, genaamd het centromeer, die gedupliceerde chromosomen toestaat om
gescheiden te worden tijdens de M-fase
o DNA condenseert in deze fase, de chromosomen worden mitotische chromosomen
genoemd.
o In deze fase kunnen de chromosomen het makkelijkst worden gezien
De eiwitten die aan DNA binden om eukaryote chromosomen te worden, worden verdeeld in twee
soorten: Histonen en de non-histone chromosomale eiwitten
- Histonen zijn verantwoordelijk voor de formatie van de nucleosoom
o Nucleosomen zetten de DNA-moleculen in een interfase nucleus om in een
chromatine vezel die 1/3 van de lengte is van het DNA
- Histonen dienen als bouwsteen voor de nucleosomen, die het DNA dragen. Ze spelen een
belangrijke rol bij het samentrekken (condenseren) van het DNA tijdens de celkern-deling.
3
, Celine Uitendaal
Hoorcollege 2 – DNA-replicatie
Wanneer DNA-replicatie?
- Als de cel deelt
- Bacteriën elk uur
- Zoogdiercel; afhankelijk van celtype
o Eens per 12 uur (darmcel)
o Eens per 24 uur (fibroblast)
o Tot eens per jaar (levercel)
DNA-replicatie vindt plaats in de S-fase van de celdeling
- Je hebt hiervoor nodig:
o Een oude DNA-streng: template
o Substraten: deoxynucleotidentrifosfaten: “tri” komt bij ATP vandaan, dat nodig is om
de fosfaat aan de OH-groep te binden. De twee extra fosfaten die vrijkomen worden
samen pyrofosfaat genoemd, en uiteindelijk omgezet in losse Pi.
o Enzym dat deoxyribose-fosfaat binding (fosfo-diëster binding) in DNA keten maakt,
dit is DNA-polymerase. Hierbij wordt pyrofosfaat weer verstoten, en vormt dat twee
fosfaatjes.
Om DNA te synthetiseren heeft de DNA-polymerase een enkelstrengs DNA template nodig, maar
DNA is echter dubbelstrengs
- Dit is de reden dat replicatie begint op het moment dat eiwitten het DNA opensplijten. Per
stukje opengebroken DNA-streng zijn twee replicatie vorken.
- Dit doen ze op bepaalde DNA sequenties, genaamd de regions of origin. Vaak is deze
sequentie rijk aan A-T baseparen, aangezien deze twee waterstofbruggen hebben en dus
makkelijker te openen zijn.
- DNA replicatie verloopt vanaf die replicatie origine in beide richtingen
- In mensen gebeurt dit op meerdere plaatsen tegelijk, zodat de replicatie sneller kan
verlopen.
4
