Cel IV: Moleculaire Biologie Prof. Gerlo
Hoofdstuk 1: Grondleggers van de moleculaire biologie
1. Inzichten in de natuur van het erfelijk materiaal
1.1. De wetten van Mendel
DNA = desoxyribonucleïnezuur
§ Link tussen DNA en erfelijkheid à midden 20ste eeuw + geïnspireerd op de herontdekking
van het botanisch onderzoek van Gregor Johann Mendel
§ Mendel bestudeerde erwtenplanten (pisum sativum) om te zien welke eigenschappen
werden doorgegeven à artificiële kruisbestuiving en geen zelfbestuiving
§ Ouderplanten (P-generatie) zijn ‘zuivere lijnen’ à door zelfbestuiving bekomen
§ Nakomelingen (F1-generatie) à monohybride of dihybdride kruisingen
§ F2-generatie à zelfbestuiving van de F1-generatie
§ Dominante en recessieve kenmerken
3 erfelijkheidswetten:
§ De uniformiteitswet: alle individuen in de 1e generatie nakomelingen van raszuivere
(homozygote) ouders zijn uniform en vertonen het dominante fenotype
§ De splitsingswet of wet der segregatie: bij de vorming van gameten splitsen de gepaarde
erfelijkheidsdeterminanten zich zodanig dat de kans dat een gameet één van beide
determinanten bevat dezelfde is
§ De onafhankelijkheidswet: bij de vorming van gameten is de segregatie van beide leden van
een paar erfelijkheidsdeterminanten onafhankelijk van de segregatie van andere paren van
erfelijkheidsdeterminanten
Erfelijkheidsdeterminanten = genen
1
,Cel IV: Moleculaire Biologie Prof. Gerlo
1.2. Chromosomen zijn de dragers van erfelijke kenmerken
Walther Flemming à ontwikkelen van cytologische kleuren om de intracellulaire componenten
zichtbaar te maken
§ Bv. Chromatine bestuderen
§ Hij toonde het bestaan van chromosomen aan en leidde de exacte sequentie van
chromosoombewegingen af tijdens de mitose (PMAT fases)
Theodor Boveri à bouwde verder op het werk van Flemming
§ Gebruikte de spoelworm (Ascaris megalocephala) als experimenteel model: grote cellen en 2
paar chromosomen
§ Hij beschreef de meiose (bij de vorming van eicellen van de spoelvorm) à haploïde cellen
§ Toont ook aan dat een afwijking van het normaal aantal chromosomen aanleiding geeft tot
ontwikkelingsdefecten
Walter Sutton à bouwde verder op het werk van Boveri
§ Gebruikte sprinkhanen (Brachystola magna) als model: 11 paar chromosomen en 1
ongepaard chromosoom à bepaalt het geslacht
§ Beschreef het gedrag van chromosomen doorheen de stadia van meiose
§ Toonde de rol van chromosomen in de erfelijkheid aan door de herontdekking van het
botanisch onderzoek van Mendel
§ Er bestond geen paternale of maternale zijde bij de celdeling à chromosomen gedragen zich
onafhankelijk van elkaar/de homologe chromosomen positioneren zich willekeurig
§ Dit verklaart de genetische variatie
Thomas Hunt Morgan à leverde het ECHTE bewijs voor de rol van chromosomen in de erfelijkheid
§ Experimenten op fruitvliegjes (Drosophilia melanogaster)
§ Ontdekking van een mutatie (veranderde oogkleur)
§ Het overervingspatroon van de oogkleur verschilde tussen vrouwelijke en mannelijke
fruitvliegjes à X-CHROMOSOOM GEBONDEN RECESSIEF ALLEL
§ Chromosomen zijn de fysische dragers van de erfelijke informatie
2
,Cel IV: Moleculaire Biologie Prof. Gerlo
1.3. DNA is het “transforming principle”
Friedrich Miescher à samenstelling van witte bloedcellen karakteriseren (verbanden met etter)
§ Hij isoleerde eiwitten en nucleïne
§ Nucleïne bevatte veel fosfor en geen zwavel en is resistent tegen proteolyse
Phoebus Levene à analyseerde de chemische samenstelling van nucleïnezuren
§ DNA bestaat uit nucleotide bouwstenen
§ Nucleotide: suiker + base + fosfaatgroep
§ Dacht dat DNA moleculen tetramoleculen waren (gelijke hoeveelheden elke base) à FOUT
§ Daarom dacht hij dat eiwitten de erfelijkheidsdragers waren omdat DNA zo onmogelijk de
genetische code kon bevatten
Frederick Griffith à experimenten met Streptococcus pneumoniae op muizen
§ Werkte aan een vaccin tegen longontsteking
§ Hij gebruikte 2 verwante bacteriestammen: stam R en stam S (rough en smooth)
§ R bacteriën waren niet-virulent en maakten geïnfecteerde muizen niet ziek
§ S bacteriën bezaten een polysaccharidenmantel, beschermden tegen immunologische
afweermechanismen van de gastheer à besmette muizen kregen longontsteking en stierven
§ Indien dode S bacteriën werden geïnjecteerd overleefde de muis
§ Indien dode S + levende R bacteriën stierf de muis
§ R bacteriën namen een transformerende factor over van de dode S bacteriën en veranderden
in S bacteriën
R bacteriën Levend
S bacteriën Dood
Dode S bacteriën Levend
Dode S bacteriën + R bacteriën Dood
3
, Cel IV: Moleculaire Biologie Prof. Gerlo
Avery, McCarthy en MacLeod à zochten naar de biochemische identiteit van Griffith’s ‘transforming
principle’
§ Ze groeiden S bacteriën in vitro en doodden ze door verhitting
§ Dan behandelen met enzymen (proteasen, ribonucleasen, desoxyribonucleasen)
§ Wanneer de enzymatisch behandelde dode S bacteriën werden gecombineerd met levende R
bacteriën verschenen er levende S bacteriën van de bacteriën die behandeld waren met
proteasen en ribonucleasen (NIET met desoxyribonucleasen)
§ DNA is de transformerende factor
Alfred Hershey en Martha Chase à bacteriofaag experiment
§ Bacteriofagen = virussen die bacteriën infecteren
§ Zij bestudeerden fagen die opgebouwd zijn uit eiwit en DNA
§ Bacteriofagen infecteren bacteriën door een substantie (bevat hun genetisch materiaal) te
injecteren à bacteriën maken nieuwe faagpartikels aan
§ Om na te gaan of de fagen eiwit of DNA injecteren worden radio-isotopen gebruikt
35
§ S à eiwitten radioactief gemerkt
32
§ P à DNA radioactief gemerkt
§ DNA is de transformerende factor want na centrifuge vinden we het 32P signaal terug in de
bacteriën en het 35S signaal in de fagen
2. Een model voor de structuur van DNA
Hoe kan zo een eenvoudige molecule als DNA met 4 bouwstenen de genetische informatie coderen?
Erwin Chargaff à analyseerde de basensamenstelling in het DNA
§ De hoeveelheid van de verschillende basen verschilt tussen individuen van VERSCHILLENDE
soorten, zelfde soorten hebben gelijke hoeveelheden
§ Hoeveelheid A = hoeveelheid T REGEL VAN
§ Hoeveelheid G = hoeveelheid C CHARGAFF
James Watson en Francis Crick à publiceerden de dubbele helix als model voor de DNA structuur
§ Gebaseerd op X-straal diffractie resultaten bekomen door Rosalind Franklin (werkte in het
labo van Maurice Wilkins)
4
Hoofdstuk 1: Grondleggers van de moleculaire biologie
1. Inzichten in de natuur van het erfelijk materiaal
1.1. De wetten van Mendel
DNA = desoxyribonucleïnezuur
§ Link tussen DNA en erfelijkheid à midden 20ste eeuw + geïnspireerd op de herontdekking
van het botanisch onderzoek van Gregor Johann Mendel
§ Mendel bestudeerde erwtenplanten (pisum sativum) om te zien welke eigenschappen
werden doorgegeven à artificiële kruisbestuiving en geen zelfbestuiving
§ Ouderplanten (P-generatie) zijn ‘zuivere lijnen’ à door zelfbestuiving bekomen
§ Nakomelingen (F1-generatie) à monohybride of dihybdride kruisingen
§ F2-generatie à zelfbestuiving van de F1-generatie
§ Dominante en recessieve kenmerken
3 erfelijkheidswetten:
§ De uniformiteitswet: alle individuen in de 1e generatie nakomelingen van raszuivere
(homozygote) ouders zijn uniform en vertonen het dominante fenotype
§ De splitsingswet of wet der segregatie: bij de vorming van gameten splitsen de gepaarde
erfelijkheidsdeterminanten zich zodanig dat de kans dat een gameet één van beide
determinanten bevat dezelfde is
§ De onafhankelijkheidswet: bij de vorming van gameten is de segregatie van beide leden van
een paar erfelijkheidsdeterminanten onafhankelijk van de segregatie van andere paren van
erfelijkheidsdeterminanten
Erfelijkheidsdeterminanten = genen
1
,Cel IV: Moleculaire Biologie Prof. Gerlo
1.2. Chromosomen zijn de dragers van erfelijke kenmerken
Walther Flemming à ontwikkelen van cytologische kleuren om de intracellulaire componenten
zichtbaar te maken
§ Bv. Chromatine bestuderen
§ Hij toonde het bestaan van chromosomen aan en leidde de exacte sequentie van
chromosoombewegingen af tijdens de mitose (PMAT fases)
Theodor Boveri à bouwde verder op het werk van Flemming
§ Gebruikte de spoelworm (Ascaris megalocephala) als experimenteel model: grote cellen en 2
paar chromosomen
§ Hij beschreef de meiose (bij de vorming van eicellen van de spoelvorm) à haploïde cellen
§ Toont ook aan dat een afwijking van het normaal aantal chromosomen aanleiding geeft tot
ontwikkelingsdefecten
Walter Sutton à bouwde verder op het werk van Boveri
§ Gebruikte sprinkhanen (Brachystola magna) als model: 11 paar chromosomen en 1
ongepaard chromosoom à bepaalt het geslacht
§ Beschreef het gedrag van chromosomen doorheen de stadia van meiose
§ Toonde de rol van chromosomen in de erfelijkheid aan door de herontdekking van het
botanisch onderzoek van Mendel
§ Er bestond geen paternale of maternale zijde bij de celdeling à chromosomen gedragen zich
onafhankelijk van elkaar/de homologe chromosomen positioneren zich willekeurig
§ Dit verklaart de genetische variatie
Thomas Hunt Morgan à leverde het ECHTE bewijs voor de rol van chromosomen in de erfelijkheid
§ Experimenten op fruitvliegjes (Drosophilia melanogaster)
§ Ontdekking van een mutatie (veranderde oogkleur)
§ Het overervingspatroon van de oogkleur verschilde tussen vrouwelijke en mannelijke
fruitvliegjes à X-CHROMOSOOM GEBONDEN RECESSIEF ALLEL
§ Chromosomen zijn de fysische dragers van de erfelijke informatie
2
,Cel IV: Moleculaire Biologie Prof. Gerlo
1.3. DNA is het “transforming principle”
Friedrich Miescher à samenstelling van witte bloedcellen karakteriseren (verbanden met etter)
§ Hij isoleerde eiwitten en nucleïne
§ Nucleïne bevatte veel fosfor en geen zwavel en is resistent tegen proteolyse
Phoebus Levene à analyseerde de chemische samenstelling van nucleïnezuren
§ DNA bestaat uit nucleotide bouwstenen
§ Nucleotide: suiker + base + fosfaatgroep
§ Dacht dat DNA moleculen tetramoleculen waren (gelijke hoeveelheden elke base) à FOUT
§ Daarom dacht hij dat eiwitten de erfelijkheidsdragers waren omdat DNA zo onmogelijk de
genetische code kon bevatten
Frederick Griffith à experimenten met Streptococcus pneumoniae op muizen
§ Werkte aan een vaccin tegen longontsteking
§ Hij gebruikte 2 verwante bacteriestammen: stam R en stam S (rough en smooth)
§ R bacteriën waren niet-virulent en maakten geïnfecteerde muizen niet ziek
§ S bacteriën bezaten een polysaccharidenmantel, beschermden tegen immunologische
afweermechanismen van de gastheer à besmette muizen kregen longontsteking en stierven
§ Indien dode S bacteriën werden geïnjecteerd overleefde de muis
§ Indien dode S + levende R bacteriën stierf de muis
§ R bacteriën namen een transformerende factor over van de dode S bacteriën en veranderden
in S bacteriën
R bacteriën Levend
S bacteriën Dood
Dode S bacteriën Levend
Dode S bacteriën + R bacteriën Dood
3
, Cel IV: Moleculaire Biologie Prof. Gerlo
Avery, McCarthy en MacLeod à zochten naar de biochemische identiteit van Griffith’s ‘transforming
principle’
§ Ze groeiden S bacteriën in vitro en doodden ze door verhitting
§ Dan behandelen met enzymen (proteasen, ribonucleasen, desoxyribonucleasen)
§ Wanneer de enzymatisch behandelde dode S bacteriën werden gecombineerd met levende R
bacteriën verschenen er levende S bacteriën van de bacteriën die behandeld waren met
proteasen en ribonucleasen (NIET met desoxyribonucleasen)
§ DNA is de transformerende factor
Alfred Hershey en Martha Chase à bacteriofaag experiment
§ Bacteriofagen = virussen die bacteriën infecteren
§ Zij bestudeerden fagen die opgebouwd zijn uit eiwit en DNA
§ Bacteriofagen infecteren bacteriën door een substantie (bevat hun genetisch materiaal) te
injecteren à bacteriën maken nieuwe faagpartikels aan
§ Om na te gaan of de fagen eiwit of DNA injecteren worden radio-isotopen gebruikt
35
§ S à eiwitten radioactief gemerkt
32
§ P à DNA radioactief gemerkt
§ DNA is de transformerende factor want na centrifuge vinden we het 32P signaal terug in de
bacteriën en het 35S signaal in de fagen
2. Een model voor de structuur van DNA
Hoe kan zo een eenvoudige molecule als DNA met 4 bouwstenen de genetische informatie coderen?
Erwin Chargaff à analyseerde de basensamenstelling in het DNA
§ De hoeveelheid van de verschillende basen verschilt tussen individuen van VERSCHILLENDE
soorten, zelfde soorten hebben gelijke hoeveelheden
§ Hoeveelheid A = hoeveelheid T REGEL VAN
§ Hoeveelheid G = hoeveelheid C CHARGAFF
James Watson en Francis Crick à publiceerden de dubbele helix als model voor de DNA structuur
§ Gebaseerd op X-straal diffractie resultaten bekomen door Rosalind Franklin (werkte in het
labo van Maurice Wilkins)
4
