Biochemie - genetica samenvatting

Biochemie - Genetica

H1: cellen en hun genoom
1.1. Inleiding en situering
 Reproductie mogelijk
- Genetische info wordt doorgegeven
 Info bepaalt finaal de eigenschappen
- = Overerfbaarheid (definitie van het leven!)
 Mens opgebouwd uit meer dan 1013 cellen
- Organiseren zich in complexe weefsels en orgaanstructuren
 Bacteriën als mensen ontstaan doordat één enkele cel begint te
delen
- Die ene cel draagt alle genetische informatie
 Die zorgt voor het ontstaan van een levend organisme
- Beschikt ook over de moleculaire machines
 Die de nodige bouwstenen opnemen om dochtercel te
maken



1.2. Cellen stockeren hun genetische informatie in dezelfde
chemische code; DNA
 Stockage genetische informatie als
- Dubbelstrengig desoxyribonucleïnezuur (DNA)
 Opbouw DNA
- Nucleotiden met nucleobasen:
 Adenine (A)
 Guanine (G)
 Cytosine (C)
 Thymine (T)
 Opbouw nucleotide
- 2 grote delen
 Suikergroep (desoxyribose) met een fosfaatgroep
 Base (A-G-C-T)
 Via fosfaatgroepen kunnen de suikergroepen aan elkaar koppelen
- Lineaire keten van nucleotiden met een specifieke sequentie
 Nucleotiden = niet symmetrisch
 Lineaire DNA molecule heeft 1 richting
 Genetische info in een dubbelstrengige helix
- Door complementaire structuren van de nucleobasen
 Basen binden aan elkaar via waterstofbruggen = base-
pairing
 2 complementaire DNA strengen aanwezig zijn
- Informatie aanwezig in één streng kan ook afgelezen worden
van de 2de streng


1

, Biochemie - Genetica

 DNA wordt dus in levende cellen, niet als een lineaire keten
gesynthetiseerd

1.3. Informatie vloeit eerst van DNA naar RNA
 Genetische informatie gebruikt voor:
- Replicatie
- Celdeling
- Productie RNA (=ribonucleïnezuur) en eiwitten
 Transcriptie
- Proces waarbij DNA omgezet wordt naar RNA
- Enzymcomplex gebruikt
 DNA-segmenten (= genen) over te schrijven naar
RNA-moleculen
 Gebaseerd op de complementariteit van
nucleobasen
- Sommige RNA-moleculen coderen voor eiwitten
 Boodschapper-RNA (mRNA)
 Finaal vertaald naar eiwitten op de ribosomen
 Translatie
- Proces waarbij RNA omgezet wordt naar eiwitten
 Verschillen tussen RNA en DNA:

DNA RNA
Desoxyribose Ribose
Thymine Uracil


1.4. Boodschapper RNA wordt vertaald naar eiwitten
 Genetische informatie vervat in een mRNA
- Afgelezen per groepje van 3 nucleotiden = codon
 Elke codon codeert voor 1 specifiek aminozuur
 4 nucleotiden = 34 = 64 codons mogelijk
 Er zijn maar 20 aminozuren
- Meerdere codons coderen voor hetzelfde aminozuur
- = Degeneratie van de genetische code
 Codons worden gelezen door: transfer-RNA (tRNA)
 tRNA
- Draagt een specifiek aminozuur
- Bevat een anticodon
 RNA-sequentie die complementair is aan het mRNA-
codon
 Via basenparing op dit codon bindt
 Dan worden de aminozuren gekoppeld aan elkaar via
peptidenbruggen

2

, Biochemie - Genetica

 De tRNA moleculen die dan vrij zijn van aminozuren moeten
gerecycleerd worden
 Al deze stappen worden uitgevoerd op de ribosomen
- Bestaat uit 2 grote RNA ketens, ribosomaal RNA of rRNA en
eiwitten



1.5. Genomen en hun complexiteit
 Vroeger: 2 groepen van levende organismen op basis van verschillen
in celstructuren
- Eukaryoten
 Grootste deel van hun DNA in celkern of nucleus onder de
vorm van chromosomen
- Prokaryoten
 Hebben geen kern waar ze hun DNA bewaren
 Recent onderscheiden we ook archaea of oerbacteriën
 Tegenwoordig kan de volledige DNA-inhoud gesequeneerd
worden
- Genetische informatie gedetailleerd in kaart brengen
 DNA is onderhevig aan mutaties
 Steeds toenemende beschikbaarheid tot genetische informatie (=
genoom) aanwezig in organismen
- Verschillen tussen de genomen van verschillende organismen
 In grootte
 In coderende informatie
 Oorzaken grote verschillen in complexiteit van genomen:
- Diverse koolstof- en stikstofbronnen
- Variërende omstandigheden
 Extremofielen = groeien bij hoge temperaturen
 Halofielen = groeien bij heel hoge zoutconcentraties
- Mutaties
 Het humane genoom bestaat niet  er is altijd variatie
 4 routes waardoor nieuwe genen uit bestaande genen ontstaan
1. Intragenische mutatie:
= Sequentie bestaand gen gemuteerd door fouten in DNA-
replicatie

2. Genduplicatie:
= Bestaand gen gedupliceerd, dus binnen 1 cel 2 exacte kopieën
 Deze kunnen dan apart van elkaar gaan divergeren tijdens
evolutie

3. Omwisselen gensegmenten (= segment shuffling):


3

, Biochemie - Genetica

= 2 of meer bestaande genen gebroken en terug aan elkaar
geplakt waardoor een “hybride gen” ontstaat dat DNA
segmenten van alle originele genen bevat

4. Horizontale gentransfer:
= Stuk DNA van genoom van 1 cel naar dat van een andere cel
getransfereerd




 Bv. genduplicatie:
- Tijdens elke celdeling wordt volledige genoom gedupliceerd
- Kan verkeerd aflopen
 1 cel krijgt dan het originele DNA segment als het
duplicaat DNA segment
- Zo heeft 1 kopij van dit gen min of meer volledige vrijheid om
te muteren
- Waardoor het een nieuwe functie kan krijgen die afwijkt van
originele functie
 Orthologe genen:
- Genen die we aantreffen in verschillende organismen en
afkomstig van hetzelfde gen in de gemeenschappelijke
voorouder
- Vaak een praktisch identieke functie bij die verschillende
organismen
 Paraloge genen:
- Genen die ontstaan door genduplicatie binnenin 1 genoom
- Waarschijnlijk onafhankelijk van elkaar beginnen muteren
tijdens evolutie
 Hebben andere functies
 Beide voorgaande types
- Gelijkaardige sequenties
 Homologe genen
 Horizontale gentransfer kan ook gebeuren tussen 2
verschillende species
- Bacteriële virussen zijn hierin experten
 Virussen zelf zijn geen levende cellen
- Maar we kunnen deze gebruiken als een soort van vectoren
om genen in een ander organisme binnen te brengen =
transfectie
 Virussen bestaan eigenlijk uit kleine pakketjes gevuld met
genetisch materiaal
4