Basisconcepten van de
moleculaire biologie
1
,Inleiding
Moleculaire biologie = studie van het leven op moleculair niveau
= het kruispunt van genetica en biochemie
Hoofdstuk 1: Grondleggers van de moleculaire
biologie
1865: Mendel: wiskundige wetmatigheden; dominantie; overerfbare
partikels (cf. genen)
1869: Miescher: chemische samenstelling celkern: 1/3 DNA, 2/3 eiwit
1882: Fleming: mitose; chromosomen in metafase met karyotype
1902: Sutton: meiose en gameten
1909: genotype en fenotype
1910: Morgan: gene linkage - gekoppelde genen
1928: Griffith: transforming principle
1944: Avery, Mcleod & McCarthy: DNA voor overdracht erfelijke
kenmerken
1944: jumping genes: transposons
1950: purine:pyrimidine = 1:1
1952: bacteriofaag DNA ⇒ infecties
1953: Watson, Crick, Wilkins & Franklin: structuur DNA
1955: 46 chromosomen
1966: genetische code ontrafeld
2000: menselijk genoom
2
,1.1 Inzichten in de structuur van het erfelijk materiaal
1.1.1 De wetten van Mendel
▪ Link tussen erfelijkheid en DNA
▪ Erwtenplanten
▪ Normaal zelfbestuiving -> artificiële kruisbestuiving
▪ P-generatie: ouderplanten: zuivere lijn
alle nakomelingen die door zelfbestuiving werden gevormd,
hadden dezelfde karakteristieken als de ouderplanten
▪ Discontinue kenmerken (vb. rood of wit en niet gewicht)
▪ F1-generatie: eerste generatie nakomelingen
▪ Monohybride kruising: slechts 1 kenmerk wordt gevolgd
▪ Door zelfbestuiving werd de F2-generatie gevormd
▪ Enkel gladde zaden als nakomeling: nakomelingen ontstaan niet
door vermenging van beide ouders (F1)
▪ Bij F2 plots wel weer gerimpelde zaden (3:1): bij F1 was het
kenmerk niet verdwenen, maar het kwam gewoon niet tot uiting
▪ Glad = dominant
Gerimpeld = recessief
▪ Erfelijkheidswetten
1) Uniformiteitswet: alle individuen in de eerste generatie
nakomelingen van raszuivere (homozygote) ouders zijn uniform
en vertonen het dominante fenotype
2) Splitsingswet of segregatiewet: bij de vorming van de
gameten, splitsen (segregeren) de gepaarde erfelijkheids-
determinanten zich zodanig dat de kans dat een gameet één
van beide determinanten bevat dezelfde is
3) Onafhankelijkheidswet: bij de vorming van gameten is
desegregatie van beide leden van een paar van
erfelijkheidsdeterminanten onafhankelijk van de segregatie
van andere paren van erfelijkheidsdeterminanten.
▪ Erfelijkheidsdeterminanten = genen, maar term werd toen nooit
gebruikt
▪ 1865, ze dachten dat het onbelangrijk was; een halve eeuw later
herontdekt
3
,1.1.2 Chromosomen zijn de dragers van erfelijke kenmerken
Walther Flemming
▪ Kleuringen om chromatine te bestuderen in celkern
▪ Hij toonde het bestaan van chromosomen aan & ontdekte
chromosoombeweging tijdens mitose
▪ Chromosomen tijdens MITOSE gesplitst & gesplitste chromosomen
verdeeld over dochtercellen
Theodor Boveri
▪ Spoelworm (Ascaris megalocephala): embryo’s hebben grote cellen
en slechts 2 paar chromosomen
▪ Bij maturatie van 4 chromosomen -> 2 chromosomen => MEIOSE
▪ Zee-egel: eicel en zaadcel elk helft van aantal chromosomen in
somatische cellen = haploïd
▪ Volledig chromosoom = diploïd: na bevruchting
▪ Te veel of te weinig chromosomen: ontwikkelingsdefecten
Walter Sutton
▪ Sprinkhanen: 11 chromosomen kunnen worden onderscheiden door
grootte + 1 ongepaard chromosoom voor geslacht
▪ Chromosomen = stabiele structuren, over generaties bewaard
▪ Gedetailleerde beschrijving van verschillende stadia meiose
▪ Realiseerde zich dat zijn resultaten consistent waren met die van
Mendel => rol van chromosomen en hun erfelijkheid
▪ Positionering homologe chromosomen tijdens metafase is
willekeurig => geen maternale en paternale zijde bij celdeling
▪ Elk chromosoom gedraagt zich onafhankelijk van het andere =>
grote genetische variatie => kenmerkend voor geslachtelijke
voortplanting
4
, Thomas Hunt Morgan
▪ Tot nu toe nog geen echt bewijs => nu wel: fruitvliegjes
▪ Ontdekking van een mutatie: veranderde oogkleur
▪ Overerving was geslachtsgebonden
▪ Witte ogen enkel bij mannetjes
▪ X-gebonden => wit allel (mutant) is recessief => enkel bij
mannetjes XY
▪ Eerste bewijs dat chromosomen de fysische dragers van erfelijke
info zijn
5
moleculaire biologie
1
,Inleiding
Moleculaire biologie = studie van het leven op moleculair niveau
= het kruispunt van genetica en biochemie
Hoofdstuk 1: Grondleggers van de moleculaire
biologie
1865: Mendel: wiskundige wetmatigheden; dominantie; overerfbare
partikels (cf. genen)
1869: Miescher: chemische samenstelling celkern: 1/3 DNA, 2/3 eiwit
1882: Fleming: mitose; chromosomen in metafase met karyotype
1902: Sutton: meiose en gameten
1909: genotype en fenotype
1910: Morgan: gene linkage - gekoppelde genen
1928: Griffith: transforming principle
1944: Avery, Mcleod & McCarthy: DNA voor overdracht erfelijke
kenmerken
1944: jumping genes: transposons
1950: purine:pyrimidine = 1:1
1952: bacteriofaag DNA ⇒ infecties
1953: Watson, Crick, Wilkins & Franklin: structuur DNA
1955: 46 chromosomen
1966: genetische code ontrafeld
2000: menselijk genoom
2
,1.1 Inzichten in de structuur van het erfelijk materiaal
1.1.1 De wetten van Mendel
▪ Link tussen erfelijkheid en DNA
▪ Erwtenplanten
▪ Normaal zelfbestuiving -> artificiële kruisbestuiving
▪ P-generatie: ouderplanten: zuivere lijn
alle nakomelingen die door zelfbestuiving werden gevormd,
hadden dezelfde karakteristieken als de ouderplanten
▪ Discontinue kenmerken (vb. rood of wit en niet gewicht)
▪ F1-generatie: eerste generatie nakomelingen
▪ Monohybride kruising: slechts 1 kenmerk wordt gevolgd
▪ Door zelfbestuiving werd de F2-generatie gevormd
▪ Enkel gladde zaden als nakomeling: nakomelingen ontstaan niet
door vermenging van beide ouders (F1)
▪ Bij F2 plots wel weer gerimpelde zaden (3:1): bij F1 was het
kenmerk niet verdwenen, maar het kwam gewoon niet tot uiting
▪ Glad = dominant
Gerimpeld = recessief
▪ Erfelijkheidswetten
1) Uniformiteitswet: alle individuen in de eerste generatie
nakomelingen van raszuivere (homozygote) ouders zijn uniform
en vertonen het dominante fenotype
2) Splitsingswet of segregatiewet: bij de vorming van de
gameten, splitsen (segregeren) de gepaarde erfelijkheids-
determinanten zich zodanig dat de kans dat een gameet één
van beide determinanten bevat dezelfde is
3) Onafhankelijkheidswet: bij de vorming van gameten is
desegregatie van beide leden van een paar van
erfelijkheidsdeterminanten onafhankelijk van de segregatie
van andere paren van erfelijkheidsdeterminanten.
▪ Erfelijkheidsdeterminanten = genen, maar term werd toen nooit
gebruikt
▪ 1865, ze dachten dat het onbelangrijk was; een halve eeuw later
herontdekt
3
,1.1.2 Chromosomen zijn de dragers van erfelijke kenmerken
Walther Flemming
▪ Kleuringen om chromatine te bestuderen in celkern
▪ Hij toonde het bestaan van chromosomen aan & ontdekte
chromosoombeweging tijdens mitose
▪ Chromosomen tijdens MITOSE gesplitst & gesplitste chromosomen
verdeeld over dochtercellen
Theodor Boveri
▪ Spoelworm (Ascaris megalocephala): embryo’s hebben grote cellen
en slechts 2 paar chromosomen
▪ Bij maturatie van 4 chromosomen -> 2 chromosomen => MEIOSE
▪ Zee-egel: eicel en zaadcel elk helft van aantal chromosomen in
somatische cellen = haploïd
▪ Volledig chromosoom = diploïd: na bevruchting
▪ Te veel of te weinig chromosomen: ontwikkelingsdefecten
Walter Sutton
▪ Sprinkhanen: 11 chromosomen kunnen worden onderscheiden door
grootte + 1 ongepaard chromosoom voor geslacht
▪ Chromosomen = stabiele structuren, over generaties bewaard
▪ Gedetailleerde beschrijving van verschillende stadia meiose
▪ Realiseerde zich dat zijn resultaten consistent waren met die van
Mendel => rol van chromosomen en hun erfelijkheid
▪ Positionering homologe chromosomen tijdens metafase is
willekeurig => geen maternale en paternale zijde bij celdeling
▪ Elk chromosoom gedraagt zich onafhankelijk van het andere =>
grote genetische variatie => kenmerkend voor geslachtelijke
voortplanting
4
, Thomas Hunt Morgan
▪ Tot nu toe nog geen echt bewijs => nu wel: fruitvliegjes
▪ Ontdekking van een mutatie: veranderde oogkleur
▪ Overerving was geslachtsgebonden
▪ Witte ogen enkel bij mannetjes
▪ X-gebonden => wit allel (mutant) is recessief => enkel bij
mannetjes XY
▪ Eerste bewijs dat chromosomen de fysische dragers van erfelijke
info zijn
5
