Celbiologie 2023
Hoofdstuk 5: celcyclus en celdeling
Inleiding
☺ Genetische info opgeslagen onder gecodeerde vorm in DNA. Is opgebouwd uit 2
strengen. Elke streng opgebouwd uit suikers (deoxyribose) die via covalente bindingen
alterneren met fosfaatgroepen. Op elke suiker via covalente binding 1 van de 4
organische basen (A, G, C, T). Strengen bij elkaar gehouden door H -bruggen tussen de
basen. Daardoor dubbele helix vorm. A t.o.v. T, G t.o.v. C dus complementair. Daardoor
kan de info van de ene streng van de sequentie van de 2de streng afgeleid of gevormd
kan worden. Dankzij fosfaatgroepen is DNA veelvuldig negatief geladen. Door
verbreking van de H -bruggen kan de complementaire streng gemaakt worden door
DNA -polymerase.
☺ Een gen is de nucleïnezuursequentie die nodig is voor de synthese van een functioneel
polypeptide. Een deel van het DNA is dus een kenmerk te noemen. In dit hoofdstuk
bekijken we nagaan hoe cellulair DNA structureel georganiseerd is. D.w.z. hoe het
genotype wordt omgezet in fenotype.
Eukaryotische cellen kennen een celcyclus die conventioneel als volgt wordt voorgesteld:
G1 → S → G2 → M → C
1. G1-fase: 1e groeifase van de cel, de beslissing tot delen wordt genomen, grootste deel
celcyclus (voor de meeste cellen), bij een groeiend embryo wordt dit soms
overgeslagen.
2. S-fase: synthesefase waarin genoom dupliceert, DNA maakt exact kopie van zichzelf
3. G2 -fase: 2 e groeifase waarin voorbereidingen worden getroffen voor deling van de cel:
aanmaak mitochondria en andere organellen en van microtubili, samentrekken van de
chromosomen
4. M-fase: mitose, uiteentrekken van zusterchromatiden naar 2 tegengestelde polen van
de cel
5. C -fase: cytokinese, deling van de cel in twee dochtercellen
Organisatie van cellulair DNA
Probleem: totale lengte cellulair DNA in cellen ca. 100.000 x lengt van de cel zelf
Oplossing: voor celarchitectuur is het begrijpelijk dat ‘packing’ van DNA in chromosomen
cruciaal is.
Organisatie van prokaryotisch DNA
Bij bacteriën ligt een deel van de genen op plasmiden . Dit zijn autonoom replicerende
entiteiten die circulair zijn, dus covalent gesloten, maar toch niet noodzakelijk de cirkelvorm
aannemen .
Meeste gene echter deel van het nucleoïd ofwel bacterieel chromosoom (circulair)
Werd autoradiografisch waargenomen bij DNA moleculen van E.coli.
, Het chromosoom repliceert vanaf 1 oorsprong van replicatie, de zogenaamde ORI
(origin of replication) Replicatievork langs 2 kanten
☺ De 1mm lange DNA molecule van E.coli bevindt zich in cellen van slechts 2 μm lang en
0,5 à 1 μm breed.
☺ Indien vrij, zou dit een ‘random coil’ vormen, 1000X groter dan de E.coli cel.
☺ Daarom associatie van het DNA met pos. geladen polyamines zoals spermine en
spermidine die neg. ladingen afschermen. Daardoor structuur compacter.
☺ Ook is DNA van E.coli ‘supercoiled’ of m.a.w. . rond zichzelf gedraaid.
o Dit door DNA gyrase, dat energie gebruikt uit hydrolyse van ATP om supercoils te
vormen.
Organisatie van eukaryotisch DNA
Vorming van chromatine
☺ Eukaryotisch nucleair DNA associeert voor de vorming van chromatine met histonen.
☺ Als DNA geïsoleerd wordt in isotonische (zelfde osmotische waarde als omgeving)
buffers is het geassocieerd met een gelijke massa proteïnen in een sterk compact
complex, chromatine.
☺ De structuur van chromatine blijkt sterk gelijkend voor alle eukaryoten.
De meest voorkomende associatie -eiwitten zijn histonen . Dit is een familie van
basische eiwitten waarvan de belangrijksten, (H1, H2A, H2B, H3 en H4) rijk zijn aan pos.
geladen basische AZ’n. Deze interageren met de neg. geladen fosfaatgroepen in DNA.
De AZsequenties van H2A, H2B, H3 en H4 zijn sterk gelijkend bij niet verwante species.
Men zegt dus dat deze eiwitsequenties sterk geconserveerd zijn.
De analogie in sequentie van histonen duidt er op o.a.. dat ze gelijkaardige 3D -
conformaties hebben.
Vormen van chromatine
☺ Bestaat in uitgestrekte en gecondenseerde vorm.
☺ De verschijningsvorm is afhankelijk van de zoutconcentratie waaraan het is blootgesteld.
o Bij lage zoutconc entratie is het uitgestrekt en lijkt het op een snoer bestaande uit
parels op een draad.
▪ Hierbij is de draad een dun filament van ‘linker DNA’ dat de parels
(nucleosomen) verbindt.
Hoofdstuk 5: celcyclus en celdeling
Inleiding
☺ Genetische info opgeslagen onder gecodeerde vorm in DNA. Is opgebouwd uit 2
strengen. Elke streng opgebouwd uit suikers (deoxyribose) die via covalente bindingen
alterneren met fosfaatgroepen. Op elke suiker via covalente binding 1 van de 4
organische basen (A, G, C, T). Strengen bij elkaar gehouden door H -bruggen tussen de
basen. Daardoor dubbele helix vorm. A t.o.v. T, G t.o.v. C dus complementair. Daardoor
kan de info van de ene streng van de sequentie van de 2de streng afgeleid of gevormd
kan worden. Dankzij fosfaatgroepen is DNA veelvuldig negatief geladen. Door
verbreking van de H -bruggen kan de complementaire streng gemaakt worden door
DNA -polymerase.
☺ Een gen is de nucleïnezuursequentie die nodig is voor de synthese van een functioneel
polypeptide. Een deel van het DNA is dus een kenmerk te noemen. In dit hoofdstuk
bekijken we nagaan hoe cellulair DNA structureel georganiseerd is. D.w.z. hoe het
genotype wordt omgezet in fenotype.
Eukaryotische cellen kennen een celcyclus die conventioneel als volgt wordt voorgesteld:
G1 → S → G2 → M → C
1. G1-fase: 1e groeifase van de cel, de beslissing tot delen wordt genomen, grootste deel
celcyclus (voor de meeste cellen), bij een groeiend embryo wordt dit soms
overgeslagen.
2. S-fase: synthesefase waarin genoom dupliceert, DNA maakt exact kopie van zichzelf
3. G2 -fase: 2 e groeifase waarin voorbereidingen worden getroffen voor deling van de cel:
aanmaak mitochondria en andere organellen en van microtubili, samentrekken van de
chromosomen
4. M-fase: mitose, uiteentrekken van zusterchromatiden naar 2 tegengestelde polen van
de cel
5. C -fase: cytokinese, deling van de cel in twee dochtercellen
Organisatie van cellulair DNA
Probleem: totale lengte cellulair DNA in cellen ca. 100.000 x lengt van de cel zelf
Oplossing: voor celarchitectuur is het begrijpelijk dat ‘packing’ van DNA in chromosomen
cruciaal is.
Organisatie van prokaryotisch DNA
Bij bacteriën ligt een deel van de genen op plasmiden . Dit zijn autonoom replicerende
entiteiten die circulair zijn, dus covalent gesloten, maar toch niet noodzakelijk de cirkelvorm
aannemen .
Meeste gene echter deel van het nucleoïd ofwel bacterieel chromosoom (circulair)
Werd autoradiografisch waargenomen bij DNA moleculen van E.coli.
, Het chromosoom repliceert vanaf 1 oorsprong van replicatie, de zogenaamde ORI
(origin of replication) Replicatievork langs 2 kanten
☺ De 1mm lange DNA molecule van E.coli bevindt zich in cellen van slechts 2 μm lang en
0,5 à 1 μm breed.
☺ Indien vrij, zou dit een ‘random coil’ vormen, 1000X groter dan de E.coli cel.
☺ Daarom associatie van het DNA met pos. geladen polyamines zoals spermine en
spermidine die neg. ladingen afschermen. Daardoor structuur compacter.
☺ Ook is DNA van E.coli ‘supercoiled’ of m.a.w. . rond zichzelf gedraaid.
o Dit door DNA gyrase, dat energie gebruikt uit hydrolyse van ATP om supercoils te
vormen.
Organisatie van eukaryotisch DNA
Vorming van chromatine
☺ Eukaryotisch nucleair DNA associeert voor de vorming van chromatine met histonen.
☺ Als DNA geïsoleerd wordt in isotonische (zelfde osmotische waarde als omgeving)
buffers is het geassocieerd met een gelijke massa proteïnen in een sterk compact
complex, chromatine.
☺ De structuur van chromatine blijkt sterk gelijkend voor alle eukaryoten.
De meest voorkomende associatie -eiwitten zijn histonen . Dit is een familie van
basische eiwitten waarvan de belangrijksten, (H1, H2A, H2B, H3 en H4) rijk zijn aan pos.
geladen basische AZ’n. Deze interageren met de neg. geladen fosfaatgroepen in DNA.
De AZsequenties van H2A, H2B, H3 en H4 zijn sterk gelijkend bij niet verwante species.
Men zegt dus dat deze eiwitsequenties sterk geconserveerd zijn.
De analogie in sequentie van histonen duidt er op o.a.. dat ze gelijkaardige 3D -
conformaties hebben.
Vormen van chromatine
☺ Bestaat in uitgestrekte en gecondenseerde vorm.
☺ De verschijningsvorm is afhankelijk van de zoutconcentratie waaraan het is blootgesteld.
o Bij lage zoutconc entratie is het uitgestrekt en lijkt het op een snoer bestaande uit
parels op een draad.
▪ Hierbij is de draad een dun filament van ‘linker DNA’ dat de parels
(nucleosomen) verbindt.
