Samenva'ng menselijke erfelijkheidsleer
INLEIDING
Moleculaire klok: als de 4,8 miljard jaar dat de aarde bestaat wordt vergeleken met een dag van 24 uur: de
mens maar 20 seconden oud. Terwijl prokaryoten al zijn ontstaan rond 3u15 en eukaryoten rond 13u.
Prokaryote cel
Eerste prokaryote cellen hadden chromosoom (centraal in het cytoplasma), maar buiten dit heel basale
cellen.
Eukaryote cel
Ons lichaams is opgebouwd uit eukaryoten. DNA hierin goed afgeschermd in de kern en verlaat deze enkel
Qjdens de celdeling.
,
,HOOFDSTUK 1: DNA STRUCTUUR EN DNA REPLICATIE
DNA structuur
DNA en RNA zijn opgebouwd uit nucleoQden: een base, een pentose en een fosfaat.
Basen
Twee groepen basen
• Pyrimidines: cytosine (C), thymine (T)
• Purines: Adenine (A), guanine (G)
Thymine komt enkel voor bij DNA, bij RNA wordt dit vervangen door uracil (U)
Pentose
Een suikerring (vijfring)
• Bij RNA (ribonucleïnezuur): ribose
o Aanwezigheid van zuurstofatoom op koolstofatoom 2 van de suikerring
• Bij DNA (deoxyribonucleïnezuur): deoxyribose
o Afwezigheid van zuurstofatoom op koolstofatoom 2 van de suikerring
Een base gebonden aan een pentose, wordt een nucleoside genoemd.
Fosfaat
Bindt op koolstofatoom 5 van de suikerring.
DNA is opgebouwd uit nucleoQden die slechts één fosfaatgroep hebben.
,In het cytoplasma bestaan ook nucleoQden met meerdere fosfaten (zoals ATP). Tijdens de vorming van DNA
worden deze extra fosfaten afgeknipt. Daarbij komt energie vrij, die nodig is om nieuwe DNA-strengen op te
bouwen.
Voorbeeld: ATP -> ADP -> AMP, waarbij telkens één fosfaat wordt verwijderd en energie vrijkomt.
Vorming van één DNA-streng
Twee nucleoQden worden aan elkaar gekoppeld via een fosfodiester binding: het fosfaat van de ene
nucleoQde bindt aan het 3’-koolstofatoom van de suikerring van de volgende nucleoQde. Zo ontstaat één
conQnue DNA-streng.
Complementaire tweede streng:
De tweede streng vormt een complementair patroon:
• A bindt met T
• G bindt met C
Deze basenparen worden bij elkaar gehouden door waterstobruggen (A–T: 2 bruggen, G–C: 3 bruggen).
AnQparallel en helixstructuur
• De twee strengen lopen anQparallel (als de ene string aan haar linkerkant 3’- en aan haar
rechterkant een 5’-einde heed is dat bij de andere string andersom)
• Deze draaien samen in een dubbele helix.
• Ze zijn niet perfect symmetrisch: grote en kleine groeven
• Basen liggen aan de binnenkant van de spiraal, suikers en fosforzuurverbindingen liggen aan de
buitenkant
Om de basensequenQe te bepalen, worden de strengen gescheiden door verhifng (denaturaQe), waardoor
de waterstobruggen breken.
• G-C-rijke regio's zijn moeilijker los te maken omdat ze meer waterstobruggen hebben.
RichQng van DNA
Elke streng van DNA heed een 5’-uiteinde (met een fosfaat) en een 3’-uiteinde (met een OH-groep).
De twee DNA-strengen lopen tegenovergesteld: als de ene streng van 5’ naar 3’ loopt, loopt de andere van
3’ naar 5’.
• We lezen DNA alQjd in de 5’ -> 3’ richQng
• De tweede streng kan worden afgeleid via de complementariteit aangezien de twee strengen
anQparallel lopen
, • Lengte-eenheid: grote DNA wordt uitgedrukt in kilopasenparen (kbp)
Verschil tussen DNA en RNA
DNA RNA
Basen A, T, C, G A, U, C, G
Pentose Deoxyribose Ribose
(heed één zuurstofatoom minder dan
RNA)
Aantal strengen Dubbelstrengig Enkelstrengig
Verbindingen Vormt waterstobruggen tussen basen van Vormt waterstobruggen tussen basen
complementaire streng van dezelfde streng
Menselijke genoom
• Totale hoeveelheid DNA
• 3 miljard basenparen (1000 bp = 1 kb)
o Allemaal terug te vinden in 23 chromosomen
• Lengte één DNA-molecule (chromosoom) volledig uitgerold: 3 meter
• Niet al ons DNA bestaat uit coderende sequenQes (DNA dat instaat voor de aanmaak van eiwijen)
o Slechts 2%
Onze cellen bevajen ook klein stukje extra-nucleair of mitochondriaal DNA: DNA in de mitochondriën,
kleiner en staat los van het kern-DNA. EvoluQonair gezien is het een overblijfsel van de Qjd dat
mitochondriën zelfstandig waren als bacteriën, voordat ze onderdeel van onze cellen werden.
• Speelt nog cruciale rol in energievoorziening en gezondheid
• Erven we over van de moeder
, DNA replicaQe (verdubbeling)
Semi-conservaQef proces waarbij DNA verdubbeld wordt. Elke nieuwe DNA-molecule bestaat uit één oude
(moeder)streng en één nieuwe streng.
• Semi-conservaQef: één van de twee strengen van de nieuwe DNA-molecule is amomsQg van het
oude DNA (de moederstreng)
• Wanneer: Qjdens de S-fase van de celcyclus
o G1: celgroei, eiwitsynthese
o S: DNA-replicaQe
o G2: voorbereiding celdeling
o M: mitose
o G0: rusnase bijvoorbeeld hersencellen
Proces
• Startpunten: replicaQe begint op meerdere plaatsen tegelijk (origins of replicaQon) om sneller te
kunnen werken
o Uiteindelijk komen ze elkaar allemaal tegen
• Helicase: splitst de twee DNA-strengen door de waterstobruggen te verbreken, werkt als een rits.
• RNA-primer: geed startpunt voor DNA-polymerase.
• DNA-polymerase:
o Voegt complementaire nucleoQden toe in 5’-3’ richQng van de nieuwe streng (dus 3’-5’
richQng van de moederstreng)
o Corrigeert fouten en herstelt DNA in de G2-fase
§ Geboren met afwijking in DNA polymerase enzym leidt tot veel ziektes en grote kans
op kanker
• Leading strand: DNA-polymerase werkt conQnu in dezelfde richQng als de helicase.
• Lagging strand: DNA-polymerase werkt disconQnu; er ontstaan Okazaki-fragmenten, die later door
DNA-ligase aan elkaar worden verbonden
o Dit komt omdat DNA polymerase maar in één richQng kan werken (5’-3’)
,Snelheid en duur
• Gemiddelde snelheid: ongeveer 100 basenparen per seconde.
• Tijd voor volledig menselijk genoom: ongeveer 8 uur.
,HOOFDSTUK 2: DNA TRANSCRIPTIE EN TRANSLATIE
DNA transcripQe (kopie van DNA naar RNA)
DNA-transcripQe: het proces dat van het DNA van een gen een complementaire kopie maakt, bestaande uit
enkelstrengig messenger-RNA
Opbouw van genen
• Slechts 2% van het DNA codeert voor eiwijen
o Deze zijn niet mooi afgebakend maar liggen tussen niet-coderende stukken DNA
• Eiwijen zijn opgebouwd uit aminozuren die worden gecodeerd door middel van codons: groepen
van 3 nucleoQden
o 64 verschillende codons mogelijk voor 20 aminozuren
o Waarvan 3 stopcodons
• Startcodon ATG: codeert voor methionine (alQjd het eerste aminozuur).
• Een gen bestaat uit:
o Promotor: sequenQe die aangeed dat er een coderende sequenQe volgt (bv. TATA-box)
o Terminator: sequenQe die aangeed dat de coderende sequenQe daar stopt
o Exonen: coderende DNA-sequenQe voor eiwit
o Intronen: niet-coderende DNA-sequenQe
Een exon start telkens met een startsequenQe (ATG) en stopt met een stopsequenQe (TAA, TAG of TGA).
Het transcripQeproces (gebeurt in de kern)
• RNA-polymerase opent de DNA spiraal en syntheQseert RNA van 5’ naar 3’
• RNA is een kopie van alles, ook nog de intronen
• StabilisaQe van RNA
o Splicing: intronen worden weggeknipt en exonen aan elkaar geplakt
o Capping: een guanine base aan de voorkant geplakt (g-kapje)
o Poly-A-staart: lange rij A-nucleoQden aan het uiteinde geplakt
,Twee strengen
• Template streng: gebruikt als sjabloon voor de RNA-polymerase, kant waarop code gelegen is
o Aflezen van DNA in ‘3 -> ‘5-richQng aangezien de mRNA volgorde ‘5 -> ‘3 moet zijn.
• Sens streng: wordt niet direct gebruikt maar heed wel dezelfde basensequenQe als het mRNA
(behalve dat R vervangen is door U in mRNA)
Verschil DNA en RNA
• Bouwstenen
o DNA: bevat suiker deoxyribose + basen A, T, C, G
o RNA: bevat suiker ribose + basen A, U (uracil), C, G
• Vorm
o DNA: dubbelstrengig
o RNA: enkelstrengig
• LocaQe
o DNA: voornamelijk in de celkern
o RNA: in de kern en het cytoplasma
Soorten RNA
Messenger RNA (mRNA) (5%) • Kopie van het DNA
• Brengt de geneQsche informaQe van de celkern naar het
cytoplasma
Ribosomaal RNA (rRNA) (80%) • Opbouw van ribosomen
• Niet coderend
Transfer RNA (tRNA) (15%) • Aanvoer en posiQonering van de aminozuren Qjdens de
translaQe
• Niet coderend
MicroRNA, siRNA, snRNA, lncRNA • GenregulaQe
• Niet coderend
DNA translaQe (eiwitsynthese) (in het cytoplasma)
Het vertalen van mRNA naar een funcQoneel eiwit. Dit gebeurt in een ribosoom met behulp van tRNA.
Rol van tRNA
• Heed de vorm van een klaverblad
, • Elk tRNA draagt één specifiek aminozuur
• tRNA bevat een anQcodon: een 3-lejercode die complementair is aan het codon op het mRNA
• Zo herkent tRNA precies waar zijn aminozuur moet worden ingebouwd
TranslaQeproces
• Het ribosoom leest het mRNA-codon per codon
o mRNA schuid als een lint door de gleuf van het ribosoom
• Het passende tRNA met complementair anQcodon bindt aan het mRNA
• Het aminozuur dat het tRNA meebrengt wordt gekoppeld aan de groeiende eiwitketen
• Het ribosoom schuid op naar de volgende codon tot het één van de drie stopcodons bereikt
Zo groeit het eiwit aminozuur per aminozuur.
Poly-ribosomen (polysomen): meerdere ribosomen lezen tegelijk hetzelfde mRNA waardoor veel
eiwitmoleculen tegelijk worden geproduceerd.
INLEIDING
Moleculaire klok: als de 4,8 miljard jaar dat de aarde bestaat wordt vergeleken met een dag van 24 uur: de
mens maar 20 seconden oud. Terwijl prokaryoten al zijn ontstaan rond 3u15 en eukaryoten rond 13u.
Prokaryote cel
Eerste prokaryote cellen hadden chromosoom (centraal in het cytoplasma), maar buiten dit heel basale
cellen.
Eukaryote cel
Ons lichaams is opgebouwd uit eukaryoten. DNA hierin goed afgeschermd in de kern en verlaat deze enkel
Qjdens de celdeling.
,
,HOOFDSTUK 1: DNA STRUCTUUR EN DNA REPLICATIE
DNA structuur
DNA en RNA zijn opgebouwd uit nucleoQden: een base, een pentose en een fosfaat.
Basen
Twee groepen basen
• Pyrimidines: cytosine (C), thymine (T)
• Purines: Adenine (A), guanine (G)
Thymine komt enkel voor bij DNA, bij RNA wordt dit vervangen door uracil (U)
Pentose
Een suikerring (vijfring)
• Bij RNA (ribonucleïnezuur): ribose
o Aanwezigheid van zuurstofatoom op koolstofatoom 2 van de suikerring
• Bij DNA (deoxyribonucleïnezuur): deoxyribose
o Afwezigheid van zuurstofatoom op koolstofatoom 2 van de suikerring
Een base gebonden aan een pentose, wordt een nucleoside genoemd.
Fosfaat
Bindt op koolstofatoom 5 van de suikerring.
DNA is opgebouwd uit nucleoQden die slechts één fosfaatgroep hebben.
,In het cytoplasma bestaan ook nucleoQden met meerdere fosfaten (zoals ATP). Tijdens de vorming van DNA
worden deze extra fosfaten afgeknipt. Daarbij komt energie vrij, die nodig is om nieuwe DNA-strengen op te
bouwen.
Voorbeeld: ATP -> ADP -> AMP, waarbij telkens één fosfaat wordt verwijderd en energie vrijkomt.
Vorming van één DNA-streng
Twee nucleoQden worden aan elkaar gekoppeld via een fosfodiester binding: het fosfaat van de ene
nucleoQde bindt aan het 3’-koolstofatoom van de suikerring van de volgende nucleoQde. Zo ontstaat één
conQnue DNA-streng.
Complementaire tweede streng:
De tweede streng vormt een complementair patroon:
• A bindt met T
• G bindt met C
Deze basenparen worden bij elkaar gehouden door waterstobruggen (A–T: 2 bruggen, G–C: 3 bruggen).
AnQparallel en helixstructuur
• De twee strengen lopen anQparallel (als de ene string aan haar linkerkant 3’- en aan haar
rechterkant een 5’-einde heed is dat bij de andere string andersom)
• Deze draaien samen in een dubbele helix.
• Ze zijn niet perfect symmetrisch: grote en kleine groeven
• Basen liggen aan de binnenkant van de spiraal, suikers en fosforzuurverbindingen liggen aan de
buitenkant
Om de basensequenQe te bepalen, worden de strengen gescheiden door verhifng (denaturaQe), waardoor
de waterstobruggen breken.
• G-C-rijke regio's zijn moeilijker los te maken omdat ze meer waterstobruggen hebben.
RichQng van DNA
Elke streng van DNA heed een 5’-uiteinde (met een fosfaat) en een 3’-uiteinde (met een OH-groep).
De twee DNA-strengen lopen tegenovergesteld: als de ene streng van 5’ naar 3’ loopt, loopt de andere van
3’ naar 5’.
• We lezen DNA alQjd in de 5’ -> 3’ richQng
• De tweede streng kan worden afgeleid via de complementariteit aangezien de twee strengen
anQparallel lopen
, • Lengte-eenheid: grote DNA wordt uitgedrukt in kilopasenparen (kbp)
Verschil tussen DNA en RNA
DNA RNA
Basen A, T, C, G A, U, C, G
Pentose Deoxyribose Ribose
(heed één zuurstofatoom minder dan
RNA)
Aantal strengen Dubbelstrengig Enkelstrengig
Verbindingen Vormt waterstobruggen tussen basen van Vormt waterstobruggen tussen basen
complementaire streng van dezelfde streng
Menselijke genoom
• Totale hoeveelheid DNA
• 3 miljard basenparen (1000 bp = 1 kb)
o Allemaal terug te vinden in 23 chromosomen
• Lengte één DNA-molecule (chromosoom) volledig uitgerold: 3 meter
• Niet al ons DNA bestaat uit coderende sequenQes (DNA dat instaat voor de aanmaak van eiwijen)
o Slechts 2%
Onze cellen bevajen ook klein stukje extra-nucleair of mitochondriaal DNA: DNA in de mitochondriën,
kleiner en staat los van het kern-DNA. EvoluQonair gezien is het een overblijfsel van de Qjd dat
mitochondriën zelfstandig waren als bacteriën, voordat ze onderdeel van onze cellen werden.
• Speelt nog cruciale rol in energievoorziening en gezondheid
• Erven we over van de moeder
, DNA replicaQe (verdubbeling)
Semi-conservaQef proces waarbij DNA verdubbeld wordt. Elke nieuwe DNA-molecule bestaat uit één oude
(moeder)streng en één nieuwe streng.
• Semi-conservaQef: één van de twee strengen van de nieuwe DNA-molecule is amomsQg van het
oude DNA (de moederstreng)
• Wanneer: Qjdens de S-fase van de celcyclus
o G1: celgroei, eiwitsynthese
o S: DNA-replicaQe
o G2: voorbereiding celdeling
o M: mitose
o G0: rusnase bijvoorbeeld hersencellen
Proces
• Startpunten: replicaQe begint op meerdere plaatsen tegelijk (origins of replicaQon) om sneller te
kunnen werken
o Uiteindelijk komen ze elkaar allemaal tegen
• Helicase: splitst de twee DNA-strengen door de waterstobruggen te verbreken, werkt als een rits.
• RNA-primer: geed startpunt voor DNA-polymerase.
• DNA-polymerase:
o Voegt complementaire nucleoQden toe in 5’-3’ richQng van de nieuwe streng (dus 3’-5’
richQng van de moederstreng)
o Corrigeert fouten en herstelt DNA in de G2-fase
§ Geboren met afwijking in DNA polymerase enzym leidt tot veel ziektes en grote kans
op kanker
• Leading strand: DNA-polymerase werkt conQnu in dezelfde richQng als de helicase.
• Lagging strand: DNA-polymerase werkt disconQnu; er ontstaan Okazaki-fragmenten, die later door
DNA-ligase aan elkaar worden verbonden
o Dit komt omdat DNA polymerase maar in één richQng kan werken (5’-3’)
,Snelheid en duur
• Gemiddelde snelheid: ongeveer 100 basenparen per seconde.
• Tijd voor volledig menselijk genoom: ongeveer 8 uur.
,HOOFDSTUK 2: DNA TRANSCRIPTIE EN TRANSLATIE
DNA transcripQe (kopie van DNA naar RNA)
DNA-transcripQe: het proces dat van het DNA van een gen een complementaire kopie maakt, bestaande uit
enkelstrengig messenger-RNA
Opbouw van genen
• Slechts 2% van het DNA codeert voor eiwijen
o Deze zijn niet mooi afgebakend maar liggen tussen niet-coderende stukken DNA
• Eiwijen zijn opgebouwd uit aminozuren die worden gecodeerd door middel van codons: groepen
van 3 nucleoQden
o 64 verschillende codons mogelijk voor 20 aminozuren
o Waarvan 3 stopcodons
• Startcodon ATG: codeert voor methionine (alQjd het eerste aminozuur).
• Een gen bestaat uit:
o Promotor: sequenQe die aangeed dat er een coderende sequenQe volgt (bv. TATA-box)
o Terminator: sequenQe die aangeed dat de coderende sequenQe daar stopt
o Exonen: coderende DNA-sequenQe voor eiwit
o Intronen: niet-coderende DNA-sequenQe
Een exon start telkens met een startsequenQe (ATG) en stopt met een stopsequenQe (TAA, TAG of TGA).
Het transcripQeproces (gebeurt in de kern)
• RNA-polymerase opent de DNA spiraal en syntheQseert RNA van 5’ naar 3’
• RNA is een kopie van alles, ook nog de intronen
• StabilisaQe van RNA
o Splicing: intronen worden weggeknipt en exonen aan elkaar geplakt
o Capping: een guanine base aan de voorkant geplakt (g-kapje)
o Poly-A-staart: lange rij A-nucleoQden aan het uiteinde geplakt
,Twee strengen
• Template streng: gebruikt als sjabloon voor de RNA-polymerase, kant waarop code gelegen is
o Aflezen van DNA in ‘3 -> ‘5-richQng aangezien de mRNA volgorde ‘5 -> ‘3 moet zijn.
• Sens streng: wordt niet direct gebruikt maar heed wel dezelfde basensequenQe als het mRNA
(behalve dat R vervangen is door U in mRNA)
Verschil DNA en RNA
• Bouwstenen
o DNA: bevat suiker deoxyribose + basen A, T, C, G
o RNA: bevat suiker ribose + basen A, U (uracil), C, G
• Vorm
o DNA: dubbelstrengig
o RNA: enkelstrengig
• LocaQe
o DNA: voornamelijk in de celkern
o RNA: in de kern en het cytoplasma
Soorten RNA
Messenger RNA (mRNA) (5%) • Kopie van het DNA
• Brengt de geneQsche informaQe van de celkern naar het
cytoplasma
Ribosomaal RNA (rRNA) (80%) • Opbouw van ribosomen
• Niet coderend
Transfer RNA (tRNA) (15%) • Aanvoer en posiQonering van de aminozuren Qjdens de
translaQe
• Niet coderend
MicroRNA, siRNA, snRNA, lncRNA • GenregulaQe
• Niet coderend
DNA translaQe (eiwitsynthese) (in het cytoplasma)
Het vertalen van mRNA naar een funcQoneel eiwit. Dit gebeurt in een ribosoom met behulp van tRNA.
Rol van tRNA
• Heed de vorm van een klaverblad
, • Elk tRNA draagt één specifiek aminozuur
• tRNA bevat een anQcodon: een 3-lejercode die complementair is aan het codon op het mRNA
• Zo herkent tRNA precies waar zijn aminozuur moet worden ingebouwd
TranslaQeproces
• Het ribosoom leest het mRNA-codon per codon
o mRNA schuid als een lint door de gleuf van het ribosoom
• Het passende tRNA met complementair anQcodon bindt aan het mRNA
• Het aminozuur dat het tRNA meebrengt wordt gekoppeld aan de groeiende eiwitketen
• Het ribosoom schuid op naar de volgende codon tot het één van de drie stopcodons bereikt
Zo groeit het eiwit aminozuur per aminozuur.
Poly-ribosomen (polysomen): meerdere ribosomen lezen tegelijk hetzelfde mRNA waardoor veel
eiwitmoleculen tegelijk worden geproduceerd.
