Moleculaire genetica: Erfelijkheid
1. De celdeling: hoe wordt de code doorgegeven?
1.1. De celcyclus met replicatie
Fig. 1 celcyclus
De celcyclus bestaat uit 4 fasen:
- G1: eerste groeifase Interfase = voorbereiding op de eigenlijke deling
- S: synthese
- G2: tweede groeifase
- M: de eigenlijke deling (mitose of meiose)
G1: de eigenlijke werkingsfase van de cel
De interfase bereidt de cel voor op het delen. De interfase wordt ingedeeld in drie fases
waarvan de G1-fase de eerste is.
G van ‘gap’ staat voor het interval tussen 2 belangrijke fasen. Het is de actieve werkingsfase
van de cel waarbij chromosomen ontrollen tot chromatinedraden. In de G1-fase zal er een
belangrijke toename van het cytoplasma in de cel zijn. Er is een selectief gebruik van de
erfelijke informatie voor de aanmaak van de nodige eiwitten voor de celdeling.
Cellen die niet meer delen (slapende cellen) zitten in de G0-fase, dit zijn gespecialiseerde
cellen die taken moeten uitvoeren, bv.: zenuwcellen (permanent in G0-fase sinds de
geboorte).
De duur van de G1-fase hangt af van de cel.
1
,S: de synthese van nieuw DNA
Tijdens de S- of synthesefase gaat de cel al het DNA verdubbelen door middel van replicatie.
Deze fase duurt gemiddeld 6 – 8 uur. Het verdubbelde materiaal zal dan tijdens de mitose
gedeeld worden. De replicatie is semiconservatief doordat elk dochter-DNA een streng van
het ouderlijk DNA en een nieuw-gesynthetiseerde streng bevat.
Replicatie
Fig. 2 replicatie
1. DNA gyrasen (DNA topoisomerase) zorgen voor het ontwinden van strengen.
Waterstofbruggen moeten verbroken worden door helicase. In A-T rijke gebieden begint
de replicatievork.
Fig. 3 replicatie 1
2. Primase trekt RNA-nucleotiden aan en zet ze aan elkaar.
Fig. 4 replicatie 2
2
,3. Elongatie: DNA-primase zet korte RNA-primers (complementair aan DNA-streng) op de
lagging strand. Op de leading strand is er maar één RNA-primer nodig.
RNA-primers kunnen verlengd worden door DNA-polymerase tot de volgende RNA-
primer wordt bereikt. Zo ontstaan Okazaki fragmenten.
Fig. 5 en 6 replicatie 3: REPLICATIEVORK - ELONGATIE
α: bestaat uit 4 subeenheden, waarvan er 2 het RNA primase vormen, de andere 2
subeenheden vormen het gyrase/topoisomerase.
Zodra het primase de RNA-primer heeft gemaakt, start pol α de replicatie door de primer
met ongeveer 20 nt te verlengen. Na 20 nt wordt de synthese van de lagging streng
overgenomen door ε en door δ voor de leading streng.
β: DNA herstel
δ: synthese van de leading streng.
ε: DNA herstel + synthese van de lagging streng
γ: replicatie mitochondriaal DNA
4. DNA polymerase ε exonuclease verwijderd de primers (RnaseH). DNA polymerase
overbrugt de onderbreking en DNA-ligase sluit de Okazaki-fragmenten terug aan elkaar
door fosfodiësterbindingen aan te maken.
Fig. 7 replicatie 4
5. De laatste stap van de replicatie is de terminatie. Doordat DNA-polymerase werkt in de
5’-3’ richting geeft dit op de lagging strand een probleem. Telomerase zal een verlenging
aan de lagging strand hangen, de zogenaamde telomeren via een RNA-template
(AUCCAAU) dit wordt gebruikt voor de aanhechting van een nieuwe DNA-streng.
Telomeren zijn repetitieve sequenties aan het einde van de streng. Hier is er geen primer
meer waardoor de DNA gap niet overbrugd wordt. Telomerase is ook enkel actief tijdens
de embryonale ontwikkeling, nadien wordt het inactief en krijgt men een verkorting van
de telomeren bij elke replicatiestap. Hierdoor wordt het aantal maal dat een cel kan
delen beperkt.
Kankercellen bevatten abnormaal efficiënte telomerasen.
3
, Fig. 8 replicatie 5 - TERMINATIE
Fig. 9 werking telomeren
G2: laatste controle voor de deling
De G2-fase is een nieuwe groei- en onderbrekingsfase. De fase duurt gemiddeld 2 – 4 uur en
is een extra controle van het nieuwgevormde DNA. Kleine fouten worden hersteld, bij
grotere fouten zal er apoptose van de cel zijn.
M: de eigenlijke delingsfase
De echte start van de deling begint wanneer de chromatiden beginnen te condenseren,
zodat de delingschromosomen gedeeltelijk zichtbaar worden in de celkern. Er zijn 2
verschillende celdelingen, namelijk de mitose of kerndeling en de meiose of de
reductiedeling.
4
1. De celdeling: hoe wordt de code doorgegeven?
1.1. De celcyclus met replicatie
Fig. 1 celcyclus
De celcyclus bestaat uit 4 fasen:
- G1: eerste groeifase Interfase = voorbereiding op de eigenlijke deling
- S: synthese
- G2: tweede groeifase
- M: de eigenlijke deling (mitose of meiose)
G1: de eigenlijke werkingsfase van de cel
De interfase bereidt de cel voor op het delen. De interfase wordt ingedeeld in drie fases
waarvan de G1-fase de eerste is.
G van ‘gap’ staat voor het interval tussen 2 belangrijke fasen. Het is de actieve werkingsfase
van de cel waarbij chromosomen ontrollen tot chromatinedraden. In de G1-fase zal er een
belangrijke toename van het cytoplasma in de cel zijn. Er is een selectief gebruik van de
erfelijke informatie voor de aanmaak van de nodige eiwitten voor de celdeling.
Cellen die niet meer delen (slapende cellen) zitten in de G0-fase, dit zijn gespecialiseerde
cellen die taken moeten uitvoeren, bv.: zenuwcellen (permanent in G0-fase sinds de
geboorte).
De duur van de G1-fase hangt af van de cel.
1
,S: de synthese van nieuw DNA
Tijdens de S- of synthesefase gaat de cel al het DNA verdubbelen door middel van replicatie.
Deze fase duurt gemiddeld 6 – 8 uur. Het verdubbelde materiaal zal dan tijdens de mitose
gedeeld worden. De replicatie is semiconservatief doordat elk dochter-DNA een streng van
het ouderlijk DNA en een nieuw-gesynthetiseerde streng bevat.
Replicatie
Fig. 2 replicatie
1. DNA gyrasen (DNA topoisomerase) zorgen voor het ontwinden van strengen.
Waterstofbruggen moeten verbroken worden door helicase. In A-T rijke gebieden begint
de replicatievork.
Fig. 3 replicatie 1
2. Primase trekt RNA-nucleotiden aan en zet ze aan elkaar.
Fig. 4 replicatie 2
2
,3. Elongatie: DNA-primase zet korte RNA-primers (complementair aan DNA-streng) op de
lagging strand. Op de leading strand is er maar één RNA-primer nodig.
RNA-primers kunnen verlengd worden door DNA-polymerase tot de volgende RNA-
primer wordt bereikt. Zo ontstaan Okazaki fragmenten.
Fig. 5 en 6 replicatie 3: REPLICATIEVORK - ELONGATIE
α: bestaat uit 4 subeenheden, waarvan er 2 het RNA primase vormen, de andere 2
subeenheden vormen het gyrase/topoisomerase.
Zodra het primase de RNA-primer heeft gemaakt, start pol α de replicatie door de primer
met ongeveer 20 nt te verlengen. Na 20 nt wordt de synthese van de lagging streng
overgenomen door ε en door δ voor de leading streng.
β: DNA herstel
δ: synthese van de leading streng.
ε: DNA herstel + synthese van de lagging streng
γ: replicatie mitochondriaal DNA
4. DNA polymerase ε exonuclease verwijderd de primers (RnaseH). DNA polymerase
overbrugt de onderbreking en DNA-ligase sluit de Okazaki-fragmenten terug aan elkaar
door fosfodiësterbindingen aan te maken.
Fig. 7 replicatie 4
5. De laatste stap van de replicatie is de terminatie. Doordat DNA-polymerase werkt in de
5’-3’ richting geeft dit op de lagging strand een probleem. Telomerase zal een verlenging
aan de lagging strand hangen, de zogenaamde telomeren via een RNA-template
(AUCCAAU) dit wordt gebruikt voor de aanhechting van een nieuwe DNA-streng.
Telomeren zijn repetitieve sequenties aan het einde van de streng. Hier is er geen primer
meer waardoor de DNA gap niet overbrugd wordt. Telomerase is ook enkel actief tijdens
de embryonale ontwikkeling, nadien wordt het inactief en krijgt men een verkorting van
de telomeren bij elke replicatiestap. Hierdoor wordt het aantal maal dat een cel kan
delen beperkt.
Kankercellen bevatten abnormaal efficiënte telomerasen.
3
, Fig. 8 replicatie 5 - TERMINATIE
Fig. 9 werking telomeren
G2: laatste controle voor de deling
De G2-fase is een nieuwe groei- en onderbrekingsfase. De fase duurt gemiddeld 2 – 4 uur en
is een extra controle van het nieuwgevormde DNA. Kleine fouten worden hersteld, bij
grotere fouten zal er apoptose van de cel zijn.
M: de eigenlijke delingsfase
De echte start van de deling begint wanneer de chromatiden beginnen te condenseren,
zodat de delingschromosomen gedeeltelijk zichtbaar worden in de celkern. Er zijn 2
verschillende celdelingen, namelijk de mitose of kerndeling en de meiose of de
reductiedeling.
4
