Volledige samenvatting van MOLECULAIRE BIOLOGIE (biochemie)

MOLECULAIRE BIOLOGIE
CELLEN EN HUN GENOOM

INLEIDING EN SITUERING

 Genetische informatie doorgeven = overerfbaarheid
 Mens > 1013 cellen
 Elke cel bevat alle moleculaire machines voor reproductie
 DNA-replicatie
 RNA-synthese
 Eiwitsynthese

DNA

 Genetische info stockeren als DNA: dubbelstrengig desoxyribonucleïnezuur
 DNA > nucleotiden > suikergroep + fosfaatgroep + base (A/G/T/C: 4 bouwstenen 1)
 Base-pairing: complementaire structuren nucleobasen binden via waterstofbruggen
 DNA-replicatie: één streng als mal gebruiken

DE GENETISCHE INFORMATIESTROOM

 Genetische informatiestroom: informatie vloeit eerst van DNA naar RNA
 Info gebruiken door uit delen van DNA 2 belangrijke moleculen produceren
 Eiwitten
 RNA = ribonucleïnezuur (transcriptie en translatie)
 Genen overschrijven
 Boodschapper RNA = mRNA = RNA-moleculen die voor eiwitten coderen
(finaal vertaald op ribosomen)
 Het centrale dogma van de moleculaire biologie:
genetische info zit in DNA en dit DNA kan repliceren (celdeling), de genetische info vloeit
steeds van DNA naar RNA naar eiwit, nooit omgekeerd

TRANSLATIE

 Codons coderen voor bepaalde aminozuren
 Codon > 3 nucleotiden
 64 mogelijke codons, coderen voor 20 basisaminozuren => degeneratie van de
genetische code: er zijn aminozuren die door meerdere codons gecodeerd worden
 Codons met overeenkomstige eerste twee nucleotiden coderen vaak voor zelfde
eiwit (bv. CUU en CUA coderen beiden voor Leu)
 Transfer-RNA = tRNA
 Lezen codons af
 Bevat anticodon
 Koppeling aminozuren via peptidenbruggen
 Translatie gebeurt op ribosoom > rRNA + eiwitten



GENOMEN EN HUN COMPLEXITEIT

1
Cfr. eiwitten: 20 bouwstenen (aminozuren)

1

,  Classificatie van levende organismen
 Eukaryoten: DNA als chromosomen in celkern
 Prokaryoten: geen celkern
 Archaea of oerbacteriën
fylogenetische stamboom: hoe verder uit elkaar, hoe meer evolutionair verschillend
 Genoom = complete genetische info
 Verschillen in complexiteit van genomen te wijten aan
 Diverse bronnen aan koolstof en stikstof die organismen gebruiken
 Omstandigheden waarin organismen leven
 Mutaties zorgen voor functionele verschillen
 Ontstaan van nieuwe genen uit bestaande genen: zie afbeelding p. 11!
 Intragenische mutatie: sequentie gemuteerd door fouten tijdens DNA-replicatie
 Genduplicatie: identieke kopieën van een gen die apart divergeren tijdens evolutie
 Omwisselen van gensegmenten of segment shuffling: ontstaan van hybride gen door
knippen en plakken van gensegmenten
 Horizontale gentransfer: stuk DNA getransfereerd van één cel naar andere cel
 Indeling genen op basis van afkomst: zie afbeelding p. 12!
 Orthologe genen
 Genen die we aantreffen in verschillende organismen en afkomstig zijn van
hetzelfde gen in de gemeenschappelijke ‘voorouder’ van die organismen
 Gelijkaardige/identieke functie
 Paraloge genen
 Genen die ontstaan zijn door genduplicatie binnenin één genoom
 Andere functies (onafhankelijk van elkaar beginnen muteren tijdens evolutie)
 Homologe genen
 Orthologe en paraloge genen met gelijkaardige sequenties
 Horizontale gentransfer kan gebeuren tussen verschillende species zoals bij virussen
 Virus ≠ levende cel, maar we kunnen wel virus gebruiken om genen in ander
organisme binnen te brengen: transfectie

GENETISCHE INFORMATIE IN EUKARYOTEN

 Genetische info eukaryoten heeft hybride oorsprong
 Deel van oorspronkelijke eukaryoot
 Deel van als symbionten geadopteerde bacteriën
 Ook genetische info in mitochondriën en chloroplasten: gedegenereerde
versies van oorspronkelijke bacteriële genomen
 Eukaryoten = complexer en groter dan prokaryoten
 Meer niet-coderend DNA
 Junk DNA (ballast)
 Regulerend DNA: reguleert genexpressie via regulerende eiwitten

DE MUIS ALS MODEL VOOR DE MENS

 Veel gebruikt proefdiermodel door homologe sequenties van orthogene genen
 Analoge natuurlijke genmutaties
 Bv. baby en muis met zelfde pigmentvlek op voorhoofd: mutaties in zelfde gen

DNA, CHROMOSOMEN EN GENOMEN


2

, INLEIDING

 Genetische info doorgeven via gameten (geslachtscellen) en celdeling
 Moleculaire instructies/mechanismen gestockeerd als genen
 Geschiedenis
 1940: ontdekking dat genetische info vooral eiwitten maakt
 Eiwitten als legoblokjes (structuur) en enzymen
 Eind 19e eeuw: ontdekking chromosomen
 Later: ontdekking chromosomen > DNA + eiwitten

DE STRUCTUUR EN DE FUNCTIE VAN DNA

 DNA > nucleotiden > base (met N) + pentose + fosfaatgroepen
 Fosfaatgroepen op C5 hydroxylgroep van (deoxy)ribose
 1, 2 of 3 fosfaatgroepen
 Fosfaatgroepen geven negatieve lading aan nucleotiden
 Base op C1 koolstof
 Pyrimidines: C/T/U
 Purines: A/G
 Pentose
 DNA: deoxyribose
 RNA: ribose
 Nucleotidehechting via fosfodiesterbinding tss 5’-einde en 3’-einde
 DNA-sequentie opschrijven: 5’ → 3’ bv. 5’-G-A-T-T-A-C-A-3’
 Negatieve fosfodiesterbindingen (door fosfaatgroepen) als ruggengraat
 Twee complementaire polynucleotideketens
 Waterstofbruggen
 Dubbele helix bepaald door chemische en structurele eigenschappen van ketens
 ± 10 basenparen / omwenteling
 Complementaire basenparing: purine + pyrimidine
 Enkel mogelijk bij antiparallelle strengen: polariteit strengen omgekeerd
 Polariteit
 Binnenkant: basen
 Buitenkant (-): suikergroepen en fosfaatgroepen
 Space-filling model: toont ingenomen ruimte door atomen
 Major groeve
 Minor groeve
 Informatie wordt bepaald door opeenvolging van nucleotiden
 Verschillend voor organismen (ook variaties binnen organisme)
 DNA humane diploïde cel = 2 m lang (Hoe past dit in de kern? Zie volgend deel)
 DNA-synthese ≠ de novo (uit het niets) => wel semi-conservatief
 Nucleus > bijna alle DNA
 Nucleaire envelop met poriën rond kern > dubbele lipidenlaag
 Buitenste nucleaire membraan vloeit over in ER
 Binnenste nucleaire membraan ondersteund door nucleaire lamina


CHROMOSOMAAL DNA EN CHROMATINE

 46 chromosomen > chromatine > DNA + eiwitten die DNA samenpakken (ook histonen)

3