Examenvragen moleculaire biologie
Hoofdstuk 1: DNA
1) Bespreek DNA.
DNA bestaat uit lange polymeren (1m DNA per menselijke cel) die zijn opgebouwd uit deoxyribose,
fosfaatgroepen en verschillende basen. Het wordt sterk opgerold om in de kern te passen. De meest
voorkomende structuur is B-DNA waarbij fosfaten en deoxyribose de backbone vormen aan buitenkant, de basen
liggen hierbij aan binnenkant. De basen zijn verbonden aan het deoxyribose via glycosidebinding. De deoxyribose
zijn aan elkaar verbonden via fosfodiesterverbindingen.
2) Bespreek enkele belangrijke nucleotiden.
Nucleotiden kunnen energie leveren aan niet-spontane reacties (ATP naar ADP) en kunnen aan
signaaltransductie doen (cAMP). Ze maken ook een belangrijk deel uit van co-enzymen.
Enkele belangrijke nucleotiden:
1. cAMP: signaalmolecule, het wordt afgebroken door fosfodiësterase AMP.
2. Co-enzyme A: betrokken bij acyltransferreacties.
3. NAD en FAD: betrokken bij elektrontransferreacties.
4. SAM: s-adenosylmethionine is methyldonor in verschillende methyleringen van basen en eiwitten.
5. Cafeïne: inhibitor fosfodiësterase waardoor concentratie cAMP stijgt, dit zorgt voor geëxciteerde toestand.
6. AZT: inhibitor reverse-transcriptase van HIV-virus waardoor minder nieuwe virussen gevormd worden.
3) Bespreek DNA-elektroforese.
Met DNA-elektroforese kan je DNA bekijken en DNA van verschillende lengten scheiden. Eerst zullen restrictie-
enzymen DNA in kleine fragmenten knippen. Deze fragmenten worden dan in een agarose-gel gelegd waarop
zich een elektrisch veld bevindt. Doordat de fosfaatgroepen van DNA negatief zijn zullen de DNA-fragmenten
migreren naar de positieve pool van het veld. De smallere fragmenten zullen sneller en verder kunnen migreren
omdat ze zich makkelijker door netwerken van gel kunnen wringen.
Om scheiding zichtbaar te maken wordt ethidiumbromide gebruikt, het zet zich tussen basenparen DNA.
Wanneer het dan belicht wordt met UV-licht zal het fluoresceren. Nu gebruikt men SYBR-Safe aangezien
ethidiumbromide kankerverwekkend is.
,Hoofdstuk 2: DNA-replicatie
4) Bespreek DNA-replicatie bij eukaryoten en de benodigde enzymen.
DNA-replicatie start ter hoogte van het ORI, dit is een A/T-rijke sequentie waar het DNA uit elkaar gaat en waar de
DNA-replicatie start. Hierdoor spreekt men van twee replicatievorken. Ter hoogte hiervan zitten aantal benodigde
enzymen voor de DNA-synthese:
1. Helicase (ATP!): enzym haalt de twee DNA-strengen uit elkaar door het verbreken van de waterstofbruggen
2. Topo-isomerase: essentieel aangezien DNA in knoop kan geraken en helicase niet meer verder kan werken
a. Topo-isomerase I (<> camptothecin) knipt één streng en hierdoor kan andere vrij roteren en relaxeren.
b. Topo-isomerase II (ATP!) (<> novobiocine) knipt beide strengen en andere helix doorheen gehaald.
3. Single stranded binding proteins: beschermen enkelstrengig DNA en voorkomt dat ze terug hybridiseren.
4. DNA primase: aanmaak RNA primer om 3OH einde te creëren waarop DNA-polymerase kan aanhechten.
5. DNA polymerase δ: DNA-synthese in 5’-3’ richting.
6. Sliding clamp: eiwit dat schuift over DNA dat ervoor zorgt dat verbinding DNA en polymerase behouden blijft.
7. DNA polymerase β: vervangt RNA-primer door nieuw kort stuk DNA met behulp van exonuclease.
8. DNA ligase (ATP!): kleine nick sluiten tussen uiteinde DNA (primer-vervanger) en reeds gemaakte DNA.
5) Bespreek DNA-polymerasen en hun 3 enzymatische werkingen.
DNA-polymerasen zijn de enzymen die instaan voor DNA-synthese, ze hebben meerdere enzymatische
werkingen:
- 5’ – 3’ polymerase activiteit,
- 5’ – 3’ exonuclease activiteit voor het verwijderen van RNA-primers,
- 3’ – 5’ exonuclease activiteit voor het verwijderen van DNA streng die net is aangemaakt (proofreading).
6) Bespreek de replicatiestart bij prokaryoten.
Prokaryote genomen zijn circulair en bevatten slechts 1 ORI. Deze replicatiestartplaats is ongeveer 250
basenparen lang, is A/T-rijk en bevat repetitieve sequentie van 3x13 en 4x9 basenparen lang. DNA A (initiatie
proteïne) bindt aan 4x9 sequentie, deze zal meerdere DNA A complexeren tot er 40-tal aanwezig zijn. Dit zorgt
voor grote torsie dat de 3x13 sequentie gaat denatureren. DNA C (helicase proteïne) zal met behulp van ATP dan
6 DNA B eiwitten afzetten op 3x13 sequentie ter vorming van een ringstructuur en zal zo de DNA-helix uit elkaar
halen.
,7) Bespreek telomeren en telomerase.
Bij DNA-replicatie komt DNA-polymerase ter hoogte van de lagging strand op het einde in problemen. Aan
uiteinde van chromosoom kan primase namelijk niet vastbinden, en indien het wel kan vastbinden kan de RNA-
primer niet vervangen worden door DNA. DNA keten eindigt hierdoor met stukje enkelstrengig DNA en dit vormt 3
problemen:
1. Enkelstrengig stukje DNA vormt aanhechtingspunt voor DNAsen, deze kunnen groter deel DNA afbreken.
2. Enkelstrengig stukje DNA zal bij volgende celdeling verloren gaan.
3. Enkelstrengig stukje DNA wordt foutief herkend door herstelmechanismen als een fout.
Telomeren bevinden zich op elk chromosoomuiteinde. Dit zijn herhalingen korte sequenties (GGGTTG) en
zorgen ervoor dat er geen verlies is van informatie tijdens replicatie en ze beschermen eveneens de
chromosoomuiteinden door het vormen van een loop/lasso-structuur.
Telomerase is reverse-transcriptase enzym dat de telomeren gaat herkennen en deze gaat korte DNA
sequenties aanmaken aan 3OH uiteinde van enkelstrengig DNA, op basis van zijn eigen RNA-template. Hierdoor
is er langer stukje enkelstrengig DNA waarop het primase wel kan aangrijpen.
8) Bespreek PCR en de mogelijke toepassingen.
Polymerase chain reacties is een techniek om snel een DNA-fragment in grote hoeveelheden aan te maken.
Vooral het gewenste DNA-fragment wordt aangemaakt omdat de startplaats steeds hetzelfde is.
1. Denaturatie: denaturatie DNA door de temperatuur te verhogen
2. Hybridisatie: DNA-primers hybridiseren met één van de twee gedenatureerde strengen
3. Elongatie: DNA-polymerase (taq polymerase) herkent 3OH uiteinde primer en start DNA-synthese
Toepassingen:
DNA amplificeren voor forensische geneeskunde. Hierbij maakt men gebruik van verschillen die in de lengte
van de VNTRs zitten. Elke persoon bevat zijn eigen combinatie VNTRs die voor de helft overeenkomt met
deze van zijn ouders. Men kan dus aan de hand van aantal VNTRs persoon detecteren uit een groep
mensen.
Diagnostische testen om genetische afwijkingen prenataal te detecteren door middel van
vruchtwaterpunctie.
, Hoofdstuk 3: DNA-herstelmechanismen
9) Bespreek de meest frequente fouten die voorkomen in DNA (8).
1. Mismatch: foute basenparing.
2. Intercaleren: deleties door het invoegen van bepaalde stoffen tussen basenparen.
3. Verlening/ verkorting repetitieve sequenties: slippen van DNA-polymerase veroorzaakt VNTR.
4. Depurinatie: verwijderen van een purine.
5. Deaminatie: verwijderen van NH2 van cytosine wat resulteert in uracil.
6. Alkylering: elektrofiele aanval C-groep op DNA.
7. Dimerisatie pyrimidines: twee opeenvolgende pyrimidines dimeriseren door uv-straling > vervorming helix.
8. Dubbele strengsbreuken: radicalen (door ioniserende stralen) vallen DNA aan > chromosomen breken.
10) Bespreek DNA-herstelmechanismen (8).
1. Proofreading: exonucleasecentrum DNA polymerase herkent en verwijdert fouten gemaakt tijdens
replicatie.
2. Fotolyase: enzym verbreekt cyclobutaanring pyrimidine-dimeren door middel van energie uit uv-licht.
3. O6 methylguanine methyltransferase: enzym herstelt gealkyleerde basen door verwijderen alkylgroep.
4. Cytochroom P450: enzym inactiveert xenobiotica, soms activeert het niet-mutagene stoffen (alfatoxine B1).
5. Mismatch-repair: herstel foute basenparing wanneer aan proofreading ontsnapt.
a. Enzymen herkenning foute basenparing.
b. Specifiek nuclease gaat deel niet-gemethyleerd (prokaryoten) of genickte DNA (eukaryoten)
verwijderen.
c. DNA polymerase zal DNA streng opnieuw synthetiseren op basis van oudste streng.
d. DNA ligase zal overblijvende nick sluiten.
6. Base-excision repair: herstel veranderingen in basen door oxidatie of chemische modificatie.
a. DNA glycosylasen herkennen foute basen en verbreken glycosidebinding, hierdoor ontstaat AP-site.
b. AP-endonuclease herkent AP-site en zal esterbinding (5C en 3OH) verbreken van vorige nucleotide.
c. DNA fosfodiësterase knipt langs 3OH van het suiker.
d. DNA polymerase I herkent 3OH als een primer en enkele nucleotiden worden vervangen.
e. DNA ligase zal overblijvende nick sluiten.
Hoofdstuk 1: DNA
1) Bespreek DNA.
DNA bestaat uit lange polymeren (1m DNA per menselijke cel) die zijn opgebouwd uit deoxyribose,
fosfaatgroepen en verschillende basen. Het wordt sterk opgerold om in de kern te passen. De meest
voorkomende structuur is B-DNA waarbij fosfaten en deoxyribose de backbone vormen aan buitenkant, de basen
liggen hierbij aan binnenkant. De basen zijn verbonden aan het deoxyribose via glycosidebinding. De deoxyribose
zijn aan elkaar verbonden via fosfodiesterverbindingen.
2) Bespreek enkele belangrijke nucleotiden.
Nucleotiden kunnen energie leveren aan niet-spontane reacties (ATP naar ADP) en kunnen aan
signaaltransductie doen (cAMP). Ze maken ook een belangrijk deel uit van co-enzymen.
Enkele belangrijke nucleotiden:
1. cAMP: signaalmolecule, het wordt afgebroken door fosfodiësterase AMP.
2. Co-enzyme A: betrokken bij acyltransferreacties.
3. NAD en FAD: betrokken bij elektrontransferreacties.
4. SAM: s-adenosylmethionine is methyldonor in verschillende methyleringen van basen en eiwitten.
5. Cafeïne: inhibitor fosfodiësterase waardoor concentratie cAMP stijgt, dit zorgt voor geëxciteerde toestand.
6. AZT: inhibitor reverse-transcriptase van HIV-virus waardoor minder nieuwe virussen gevormd worden.
3) Bespreek DNA-elektroforese.
Met DNA-elektroforese kan je DNA bekijken en DNA van verschillende lengten scheiden. Eerst zullen restrictie-
enzymen DNA in kleine fragmenten knippen. Deze fragmenten worden dan in een agarose-gel gelegd waarop
zich een elektrisch veld bevindt. Doordat de fosfaatgroepen van DNA negatief zijn zullen de DNA-fragmenten
migreren naar de positieve pool van het veld. De smallere fragmenten zullen sneller en verder kunnen migreren
omdat ze zich makkelijker door netwerken van gel kunnen wringen.
Om scheiding zichtbaar te maken wordt ethidiumbromide gebruikt, het zet zich tussen basenparen DNA.
Wanneer het dan belicht wordt met UV-licht zal het fluoresceren. Nu gebruikt men SYBR-Safe aangezien
ethidiumbromide kankerverwekkend is.
,Hoofdstuk 2: DNA-replicatie
4) Bespreek DNA-replicatie bij eukaryoten en de benodigde enzymen.
DNA-replicatie start ter hoogte van het ORI, dit is een A/T-rijke sequentie waar het DNA uit elkaar gaat en waar de
DNA-replicatie start. Hierdoor spreekt men van twee replicatievorken. Ter hoogte hiervan zitten aantal benodigde
enzymen voor de DNA-synthese:
1. Helicase (ATP!): enzym haalt de twee DNA-strengen uit elkaar door het verbreken van de waterstofbruggen
2. Topo-isomerase: essentieel aangezien DNA in knoop kan geraken en helicase niet meer verder kan werken
a. Topo-isomerase I (<> camptothecin) knipt één streng en hierdoor kan andere vrij roteren en relaxeren.
b. Topo-isomerase II (ATP!) (<> novobiocine) knipt beide strengen en andere helix doorheen gehaald.
3. Single stranded binding proteins: beschermen enkelstrengig DNA en voorkomt dat ze terug hybridiseren.
4. DNA primase: aanmaak RNA primer om 3OH einde te creëren waarop DNA-polymerase kan aanhechten.
5. DNA polymerase δ: DNA-synthese in 5’-3’ richting.
6. Sliding clamp: eiwit dat schuift over DNA dat ervoor zorgt dat verbinding DNA en polymerase behouden blijft.
7. DNA polymerase β: vervangt RNA-primer door nieuw kort stuk DNA met behulp van exonuclease.
8. DNA ligase (ATP!): kleine nick sluiten tussen uiteinde DNA (primer-vervanger) en reeds gemaakte DNA.
5) Bespreek DNA-polymerasen en hun 3 enzymatische werkingen.
DNA-polymerasen zijn de enzymen die instaan voor DNA-synthese, ze hebben meerdere enzymatische
werkingen:
- 5’ – 3’ polymerase activiteit,
- 5’ – 3’ exonuclease activiteit voor het verwijderen van RNA-primers,
- 3’ – 5’ exonuclease activiteit voor het verwijderen van DNA streng die net is aangemaakt (proofreading).
6) Bespreek de replicatiestart bij prokaryoten.
Prokaryote genomen zijn circulair en bevatten slechts 1 ORI. Deze replicatiestartplaats is ongeveer 250
basenparen lang, is A/T-rijk en bevat repetitieve sequentie van 3x13 en 4x9 basenparen lang. DNA A (initiatie
proteïne) bindt aan 4x9 sequentie, deze zal meerdere DNA A complexeren tot er 40-tal aanwezig zijn. Dit zorgt
voor grote torsie dat de 3x13 sequentie gaat denatureren. DNA C (helicase proteïne) zal met behulp van ATP dan
6 DNA B eiwitten afzetten op 3x13 sequentie ter vorming van een ringstructuur en zal zo de DNA-helix uit elkaar
halen.
,7) Bespreek telomeren en telomerase.
Bij DNA-replicatie komt DNA-polymerase ter hoogte van de lagging strand op het einde in problemen. Aan
uiteinde van chromosoom kan primase namelijk niet vastbinden, en indien het wel kan vastbinden kan de RNA-
primer niet vervangen worden door DNA. DNA keten eindigt hierdoor met stukje enkelstrengig DNA en dit vormt 3
problemen:
1. Enkelstrengig stukje DNA vormt aanhechtingspunt voor DNAsen, deze kunnen groter deel DNA afbreken.
2. Enkelstrengig stukje DNA zal bij volgende celdeling verloren gaan.
3. Enkelstrengig stukje DNA wordt foutief herkend door herstelmechanismen als een fout.
Telomeren bevinden zich op elk chromosoomuiteinde. Dit zijn herhalingen korte sequenties (GGGTTG) en
zorgen ervoor dat er geen verlies is van informatie tijdens replicatie en ze beschermen eveneens de
chromosoomuiteinden door het vormen van een loop/lasso-structuur.
Telomerase is reverse-transcriptase enzym dat de telomeren gaat herkennen en deze gaat korte DNA
sequenties aanmaken aan 3OH uiteinde van enkelstrengig DNA, op basis van zijn eigen RNA-template. Hierdoor
is er langer stukje enkelstrengig DNA waarop het primase wel kan aangrijpen.
8) Bespreek PCR en de mogelijke toepassingen.
Polymerase chain reacties is een techniek om snel een DNA-fragment in grote hoeveelheden aan te maken.
Vooral het gewenste DNA-fragment wordt aangemaakt omdat de startplaats steeds hetzelfde is.
1. Denaturatie: denaturatie DNA door de temperatuur te verhogen
2. Hybridisatie: DNA-primers hybridiseren met één van de twee gedenatureerde strengen
3. Elongatie: DNA-polymerase (taq polymerase) herkent 3OH uiteinde primer en start DNA-synthese
Toepassingen:
DNA amplificeren voor forensische geneeskunde. Hierbij maakt men gebruik van verschillen die in de lengte
van de VNTRs zitten. Elke persoon bevat zijn eigen combinatie VNTRs die voor de helft overeenkomt met
deze van zijn ouders. Men kan dus aan de hand van aantal VNTRs persoon detecteren uit een groep
mensen.
Diagnostische testen om genetische afwijkingen prenataal te detecteren door middel van
vruchtwaterpunctie.
, Hoofdstuk 3: DNA-herstelmechanismen
9) Bespreek de meest frequente fouten die voorkomen in DNA (8).
1. Mismatch: foute basenparing.
2. Intercaleren: deleties door het invoegen van bepaalde stoffen tussen basenparen.
3. Verlening/ verkorting repetitieve sequenties: slippen van DNA-polymerase veroorzaakt VNTR.
4. Depurinatie: verwijderen van een purine.
5. Deaminatie: verwijderen van NH2 van cytosine wat resulteert in uracil.
6. Alkylering: elektrofiele aanval C-groep op DNA.
7. Dimerisatie pyrimidines: twee opeenvolgende pyrimidines dimeriseren door uv-straling > vervorming helix.
8. Dubbele strengsbreuken: radicalen (door ioniserende stralen) vallen DNA aan > chromosomen breken.
10) Bespreek DNA-herstelmechanismen (8).
1. Proofreading: exonucleasecentrum DNA polymerase herkent en verwijdert fouten gemaakt tijdens
replicatie.
2. Fotolyase: enzym verbreekt cyclobutaanring pyrimidine-dimeren door middel van energie uit uv-licht.
3. O6 methylguanine methyltransferase: enzym herstelt gealkyleerde basen door verwijderen alkylgroep.
4. Cytochroom P450: enzym inactiveert xenobiotica, soms activeert het niet-mutagene stoffen (alfatoxine B1).
5. Mismatch-repair: herstel foute basenparing wanneer aan proofreading ontsnapt.
a. Enzymen herkenning foute basenparing.
b. Specifiek nuclease gaat deel niet-gemethyleerd (prokaryoten) of genickte DNA (eukaryoten)
verwijderen.
c. DNA polymerase zal DNA streng opnieuw synthetiseren op basis van oudste streng.
d. DNA ligase zal overblijvende nick sluiten.
6. Base-excision repair: herstel veranderingen in basen door oxidatie of chemische modificatie.
a. DNA glycosylasen herkennen foute basen en verbreken glycosidebinding, hierdoor ontstaat AP-site.
b. AP-endonuclease herkent AP-site en zal esterbinding (5C en 3OH) verbreken van vorige nucleotide.
c. DNA fosfodiësterase knipt langs 3OH van het suiker.
d. DNA polymerase I herkent 3OH als een primer en enkele nucleotiden worden vervangen.
e. DNA ligase zal overblijvende nick sluiten.
