BIOCHEMIE: PARTIM B MOLECULAIRE BIOLOGIE
H1: CELLEN EN HUN GENOOM
Elk van de species op aarde kan zich reproduceren: Moedercel geeft genetische informatie door aan 2
dochtercellen = Overerfbaarheid.
Elk levend organisme slaat zijn genetische informatie op als Dubbelstrengig desoxyribonucleïnezuur (DNA).
4 bouwstenen: Adenine (A), Thymine (T), Cytosine (C) en Guanine (G)
Bouw nucleotide (DNA):
- Suikergroep: deoxyribose
- Fosfaatgroep
- Base (A, C, G, T)
Suikergroepen worden aan elkaar gekoppeld via de fosfaatgroep → lineaire keten in de 5’ – 3’ richting (geldt
voor DNA als RNA).
Voor een eiwit: amino → carboxy - terminus
Dubbelstrengige helix: complementaire structuren van de nucleobasen verbonden via H- bruggen = base-
pairing
- A – T (of Uracil bij RNA): 2 H-bruggen
- G – C: 3 H-bruggen
➔ Regio in DNA waar veel AT is, makkelijk door breekbaar
➔ Waar veen CG is, veel energie nodig om te doorbreken
De helix is altijd RECHTSdraaiend.
DNA – replicatie: complementaire DNA streng wordt als een soort mal gebruikt om een nieuwe DNA streng te
synthetiseren.
Naast opslaan van genetische informatie, replicatie en celdeling nog functies:
- Synthese ribonucleïnezuur (RNA) via transcriptie: Bepaalde genen uit het DNA worden
overgeschreven naar mRNA (oiv van enzymen), deze coderen voor een eiwit. mRNA is
gepolyadineliseert = stabiele staart bestaande uit keten van adenine.
➔ RNA kan niet terug omgezet worden in DNA, enkele retrovirussen kunnen dit wel.
‘The central dogma’: eens dat informatie van DNA omgezet is in een eiwit, kan het er niet meer uit
(informatie = AZsequentie).
Informatietransfer is co-lineair met behoud van polariteit
- Synthese eiwitten via translatie: mRNA vertaald naar eiwitten op ribosomen
(Ziet later)
Verschil DNA en RNA
- DNA: A,T,C,G ; Deoxyribose, dubbelstrengig
- RNA: A, U (Uracil), C, G ; Ribose, enkelstrengig
,VAN MRNA → EIWIT:
Genetische informatie van een RNA molecule wordt afgelezen in groepjes van 3 nucleotiden (codons). Elk
codon stemt overeen met een AZ, in totaal 64 codons.
Eerste 2 basen belangrijkste, de derde is de hobbelbase (minder belangrijk)
1 AZ wordt door meerdere codons gecodeerd = Degeneratie van de genetische code
Codons worden gelezen door: tRNA’s, elk type draagt 1 AZ met een anticodon die via base paring op het
complementaire codon bindt.
De aminozuren worden uiteindelijk aan elkaar gehangen via peptidebruggen.
Alles gebeurt in het ribosoom: opgebouwd uit 2 grote ketens rRNA en eiwitten.
- Startcodons: Methionine: AUG en ATG
- Stopcodons: UAA, UAG, UGA
➔ Kunnen herkennen om het ‘open reading frame (ORF)’ te bepalen
In een stuk DNA heb je:
- Exons: coderende stukken
- Introns: niet -coderend , geen informatie voor eiwitvorming
GENOMEN EN COMPLEXITEIT
- Eukaryoot: grootste deel van DNA in kern onder de vorm van chromosomen
- Prokaryoot: geen kern
Ook onderscheid tussen archaea en oer bacteriën.
Tegenwoordig kan de volledige DNA inhoud van een cel/organisme volledig in kaart worden gebracht.
Door de sequentie te bepalen van genen die heel essentiële functies hebben binnen elk levend organisme en
na te gaan hoeveel mutaties er in deze genen aangetroffen worden, kan een nauwkeurige boom met
genetische verwantschappen opgesteld worden.
Grote verschillen in complexiteit van genomen van verschillende organismen:
- Bronnen aan koolstof en stikstof die organismen gebruiken. (vooral bacteriën)
➔ Zelf evolutionair verwante organismen hebben soms nieuwe sets eiwitten (dus genen) nodig om te
kunnen overleven op een bepaalde voedingsbron
- Omstandigheden: vb. bacterien:
◼ Thermofielen: groeien bij hoge temperatuur
◼ Halofielen: groeien bij heel hoge zoutconcentraties
➔ Hebben aangepaste genen om in dergelijke omstandigheden te kunnen leven
- DNA replicatie gebeurt niet altijd foutloos: kunnen mutaties optreden
➔ Kan voor – of nadelig zijn voor eiwitten.
Mens complex: isovormen van genen; de ene komt tot uiting, de andere niet
, Ontstaan nieuwe genen uit bestaande genen:
- Intragenische mutatie: Sequentie van een gen wordt gemuteerd vooral door fouten tijdens DNA
replicatie → geeft een nieuw gen
- Intergenische mutatie: geeft geen nieuw gen
- Genduplicatie: Bepaald gen wordt gedupliceerd en er ontstaan binnen een cel 2 identieke kopijen van
dit gen, die apart van elkaar kunnen divergeren.
- Omwisselen van gensegmenten (segment shuffling): 2 of meerdere genen worden gebroken en terug
aan elkaar geplakt worden waardoor een hybride gen ontstaat.
- Horizontale gentransfer: Een stuk DNA van het genoom wordt getransfereerd van een cel naar dat
van een andere cel.
➔ Kan ook gebeuren tussen 2 organismen: van een cel naar een dochtercel.
Tijdens elke celdeling wordt het volledig genoom gedupliceerd, soms loopt dit verkeerd waardoor een cel
zowel het originele DNA segment als het duplicaat van het DNA krijgt
➔ 1 kopij heeft dan ‘vrijheid’ om te muteren en kan dus een nieuwe afwijkende functie hebben.
Termen voor dergelijke nieuwe genen:
Homologe genen: Beide types genen hebben gelijkaardige sequentie en structuur:
➔ Orthologe genen: genen in verschillende organismen, afkomstig van een gemeenschappelijke
voorouder. Ze hebben een heel gelijkaardige functie.
➔ Paraloge genen: genen die ontstaan door duplicatie binnenin 1 genoom, ze zijn onafhankelijk van
elkaar en beginnen muteren en krijgen verschillende functies
Horizontale gentransfer kan ook gebeuren tussen verschillende species, bacteriële virussen zijn hierin experten.
Virussen zijn geen levende cellen, maar we kunnen ze gebruiken om genen in een ander organisme te
brengen.
Virussen zijn kleine pakketjes genetisch materiaal die als een soort parasiet de moleculaire machinerie van hun
doelwitcellen gebruikt om te reproduceren en virale partikels aan te maken om nieuwe cellen te infecteren.
Het viraal DNA in de geïnfecteerde cel:
- Tijdelijk als een afzonderlijk fragmentje of plasmide
- Het wordt in het genoom van de cel geïncorporeerd (vb. HIV retrovirus)
, De nieuw geproduceerde viruspartikels kunnen DNA van de ene geïnfecteerde cel meenemen naar de anderen,
zowel bij pro als eukaryoot.
GENETISCHE INFORMATIE VAN EUKARYOTEN IS COMPLEX
Eukaryoot groter en complexer dan prokaryoten
Eukaryoten bevatten hybride genetische informatie:
- Grootste deel afkomstig van oorspronkelijke, anaerobe eukaryoot (geëvolueerd uit de prokaryoot
tijdens de evolutie)
- Ander deel afkomstig van bacterien die ‘geadopteerd’ werden als symbionten (samenleven), bv. de
mitoch. Die werd tijdens de evolutie als bacterie opgenomen en leefde in symbiose in de eukaryote
cel.
Het grootste deel van de genetische informatie zit in de kern, een klein deel in de mitoch. (bij planten en algen
in de chloroplasten).
Mitochondriale genomen zijn gedegenereerde versies van de oorspronkelijk bacteriële genomen
➔ missen veel genen die coderen voor essentiële eiwitten. 16 596 baseparen.
➔ Ze kunnen slechts voor 13 eiwitten, 2 rRNA en 22 tRNA moleculen coderen.
Een overgroot deel van de essentiële genen voor mitoch. Worden gecodeerd door het nucleaire DNA.
Mitoch. DNA afkomstig van moeder bij de mens.
Genoom eukaryoten > bacterien en archaea
Meer dan 98% van het menselijk genoom bestaat uit Niet- coderend DNA.
Dit niet-coderend DNA noemt ook wel ‘Junk DNA’. Het Heeft wel enkele functies:
- Regelen van expressie van nabijgelegen genen (regulerend DNA)
➔ Stelt eukaryoten in staat om op bepaalde tijdstippen en plaatsen genen tot expressie te doen brengen:
cruciaal voor de vorming van multicellulaire organismen.
Grote hoeveelheid genen coderen voor genregulerende eiwitten
➔ Deze binden (in)direct aan de stukken regulerend DNA dat transcirptie van nabijgelegen genen
controleert
➔ Of ze infereren met gelijkaardige eiwitten om transcriptie niet toe te laten.
H1: CELLEN EN HUN GENOOM
Elk van de species op aarde kan zich reproduceren: Moedercel geeft genetische informatie door aan 2
dochtercellen = Overerfbaarheid.
Elk levend organisme slaat zijn genetische informatie op als Dubbelstrengig desoxyribonucleïnezuur (DNA).
4 bouwstenen: Adenine (A), Thymine (T), Cytosine (C) en Guanine (G)
Bouw nucleotide (DNA):
- Suikergroep: deoxyribose
- Fosfaatgroep
- Base (A, C, G, T)
Suikergroepen worden aan elkaar gekoppeld via de fosfaatgroep → lineaire keten in de 5’ – 3’ richting (geldt
voor DNA als RNA).
Voor een eiwit: amino → carboxy - terminus
Dubbelstrengige helix: complementaire structuren van de nucleobasen verbonden via H- bruggen = base-
pairing
- A – T (of Uracil bij RNA): 2 H-bruggen
- G – C: 3 H-bruggen
➔ Regio in DNA waar veel AT is, makkelijk door breekbaar
➔ Waar veen CG is, veel energie nodig om te doorbreken
De helix is altijd RECHTSdraaiend.
DNA – replicatie: complementaire DNA streng wordt als een soort mal gebruikt om een nieuwe DNA streng te
synthetiseren.
Naast opslaan van genetische informatie, replicatie en celdeling nog functies:
- Synthese ribonucleïnezuur (RNA) via transcriptie: Bepaalde genen uit het DNA worden
overgeschreven naar mRNA (oiv van enzymen), deze coderen voor een eiwit. mRNA is
gepolyadineliseert = stabiele staart bestaande uit keten van adenine.
➔ RNA kan niet terug omgezet worden in DNA, enkele retrovirussen kunnen dit wel.
‘The central dogma’: eens dat informatie van DNA omgezet is in een eiwit, kan het er niet meer uit
(informatie = AZsequentie).
Informatietransfer is co-lineair met behoud van polariteit
- Synthese eiwitten via translatie: mRNA vertaald naar eiwitten op ribosomen
(Ziet later)
Verschil DNA en RNA
- DNA: A,T,C,G ; Deoxyribose, dubbelstrengig
- RNA: A, U (Uracil), C, G ; Ribose, enkelstrengig
,VAN MRNA → EIWIT:
Genetische informatie van een RNA molecule wordt afgelezen in groepjes van 3 nucleotiden (codons). Elk
codon stemt overeen met een AZ, in totaal 64 codons.
Eerste 2 basen belangrijkste, de derde is de hobbelbase (minder belangrijk)
1 AZ wordt door meerdere codons gecodeerd = Degeneratie van de genetische code
Codons worden gelezen door: tRNA’s, elk type draagt 1 AZ met een anticodon die via base paring op het
complementaire codon bindt.
De aminozuren worden uiteindelijk aan elkaar gehangen via peptidebruggen.
Alles gebeurt in het ribosoom: opgebouwd uit 2 grote ketens rRNA en eiwitten.
- Startcodons: Methionine: AUG en ATG
- Stopcodons: UAA, UAG, UGA
➔ Kunnen herkennen om het ‘open reading frame (ORF)’ te bepalen
In een stuk DNA heb je:
- Exons: coderende stukken
- Introns: niet -coderend , geen informatie voor eiwitvorming
GENOMEN EN COMPLEXITEIT
- Eukaryoot: grootste deel van DNA in kern onder de vorm van chromosomen
- Prokaryoot: geen kern
Ook onderscheid tussen archaea en oer bacteriën.
Tegenwoordig kan de volledige DNA inhoud van een cel/organisme volledig in kaart worden gebracht.
Door de sequentie te bepalen van genen die heel essentiële functies hebben binnen elk levend organisme en
na te gaan hoeveel mutaties er in deze genen aangetroffen worden, kan een nauwkeurige boom met
genetische verwantschappen opgesteld worden.
Grote verschillen in complexiteit van genomen van verschillende organismen:
- Bronnen aan koolstof en stikstof die organismen gebruiken. (vooral bacteriën)
➔ Zelf evolutionair verwante organismen hebben soms nieuwe sets eiwitten (dus genen) nodig om te
kunnen overleven op een bepaalde voedingsbron
- Omstandigheden: vb. bacterien:
◼ Thermofielen: groeien bij hoge temperatuur
◼ Halofielen: groeien bij heel hoge zoutconcentraties
➔ Hebben aangepaste genen om in dergelijke omstandigheden te kunnen leven
- DNA replicatie gebeurt niet altijd foutloos: kunnen mutaties optreden
➔ Kan voor – of nadelig zijn voor eiwitten.
Mens complex: isovormen van genen; de ene komt tot uiting, de andere niet
, Ontstaan nieuwe genen uit bestaande genen:
- Intragenische mutatie: Sequentie van een gen wordt gemuteerd vooral door fouten tijdens DNA
replicatie → geeft een nieuw gen
- Intergenische mutatie: geeft geen nieuw gen
- Genduplicatie: Bepaald gen wordt gedupliceerd en er ontstaan binnen een cel 2 identieke kopijen van
dit gen, die apart van elkaar kunnen divergeren.
- Omwisselen van gensegmenten (segment shuffling): 2 of meerdere genen worden gebroken en terug
aan elkaar geplakt worden waardoor een hybride gen ontstaat.
- Horizontale gentransfer: Een stuk DNA van het genoom wordt getransfereerd van een cel naar dat
van een andere cel.
➔ Kan ook gebeuren tussen 2 organismen: van een cel naar een dochtercel.
Tijdens elke celdeling wordt het volledig genoom gedupliceerd, soms loopt dit verkeerd waardoor een cel
zowel het originele DNA segment als het duplicaat van het DNA krijgt
➔ 1 kopij heeft dan ‘vrijheid’ om te muteren en kan dus een nieuwe afwijkende functie hebben.
Termen voor dergelijke nieuwe genen:
Homologe genen: Beide types genen hebben gelijkaardige sequentie en structuur:
➔ Orthologe genen: genen in verschillende organismen, afkomstig van een gemeenschappelijke
voorouder. Ze hebben een heel gelijkaardige functie.
➔ Paraloge genen: genen die ontstaan door duplicatie binnenin 1 genoom, ze zijn onafhankelijk van
elkaar en beginnen muteren en krijgen verschillende functies
Horizontale gentransfer kan ook gebeuren tussen verschillende species, bacteriële virussen zijn hierin experten.
Virussen zijn geen levende cellen, maar we kunnen ze gebruiken om genen in een ander organisme te
brengen.
Virussen zijn kleine pakketjes genetisch materiaal die als een soort parasiet de moleculaire machinerie van hun
doelwitcellen gebruikt om te reproduceren en virale partikels aan te maken om nieuwe cellen te infecteren.
Het viraal DNA in de geïnfecteerde cel:
- Tijdelijk als een afzonderlijk fragmentje of plasmide
- Het wordt in het genoom van de cel geïncorporeerd (vb. HIV retrovirus)
, De nieuw geproduceerde viruspartikels kunnen DNA van de ene geïnfecteerde cel meenemen naar de anderen,
zowel bij pro als eukaryoot.
GENETISCHE INFORMATIE VAN EUKARYOTEN IS COMPLEX
Eukaryoot groter en complexer dan prokaryoten
Eukaryoten bevatten hybride genetische informatie:
- Grootste deel afkomstig van oorspronkelijke, anaerobe eukaryoot (geëvolueerd uit de prokaryoot
tijdens de evolutie)
- Ander deel afkomstig van bacterien die ‘geadopteerd’ werden als symbionten (samenleven), bv. de
mitoch. Die werd tijdens de evolutie als bacterie opgenomen en leefde in symbiose in de eukaryote
cel.
Het grootste deel van de genetische informatie zit in de kern, een klein deel in de mitoch. (bij planten en algen
in de chloroplasten).
Mitochondriale genomen zijn gedegenereerde versies van de oorspronkelijk bacteriële genomen
➔ missen veel genen die coderen voor essentiële eiwitten. 16 596 baseparen.
➔ Ze kunnen slechts voor 13 eiwitten, 2 rRNA en 22 tRNA moleculen coderen.
Een overgroot deel van de essentiële genen voor mitoch. Worden gecodeerd door het nucleaire DNA.
Mitoch. DNA afkomstig van moeder bij de mens.
Genoom eukaryoten > bacterien en archaea
Meer dan 98% van het menselijk genoom bestaat uit Niet- coderend DNA.
Dit niet-coderend DNA noemt ook wel ‘Junk DNA’. Het Heeft wel enkele functies:
- Regelen van expressie van nabijgelegen genen (regulerend DNA)
➔ Stelt eukaryoten in staat om op bepaalde tijdstippen en plaatsen genen tot expressie te doen brengen:
cruciaal voor de vorming van multicellulaire organismen.
Grote hoeveelheid genen coderen voor genregulerende eiwitten
➔ Deze binden (in)direct aan de stukken regulerend DNA dat transcirptie van nabijgelegen genen
controleert
➔ Of ze infereren met gelijkaardige eiwitten om transcriptie niet toe te laten.
