Moleculaire biologie en biochemie
Moleculaire biologie
DNA: deoxyribonucleic
1.1 Inleiding
1.1.1 biochemische definitie van leven
Afgescheiden: levende organismen zijn afgescheiden van hun omgeving door celmembranen of
celwanden. Samenstelling vd inhoud organisme sterk verschillend vd omgeving
Leven = bewegen 🡪 voor beweging is energieopname !
Communicatie met de omgeving 🡪 interpretatie van prikkels: gegevens uit omgeving verzamelen +
reactie (vb. zien)
Eindig leven ve individu, maar planten voort (seksueel of a-seksueel) 🡪 soort blijft bestaan,
kenmerken w doorgegeven
🡺 LEVEN
Beweging
Energieopname
Communicatie
Voortplanting
Groei
Afscheiden van omgeving 🡪 biomoleculen (prot, NZ, sac en lip)
1.1.2 Waaruit bestaat een levende cel?
Kleinste deel dat op zichzelf kan bestaan = cel = een eenheid afgescheiden van omgeving en
bestaande uit proteïnen, lipiden, carbohydraten en nucleïnezuren 🡪 ! functies en activiteiten cel (info
opbouw cel)
Eukaryoten vs prokaryoten; komen op niveau van biochemische processen vaak overeen
Eukaryoten cellen meer compartimenten door membranen (vb celkern)
Prokaryoten: ons microbiome
Microbiome = alle microben bij elkaar 🡪 heeft invloed op ziekteverloop ve persoon
Menselijk lichaam bevat iets meer prok cellen dan eigen cellen (1,3x): +/- honderd duizend miljard
vb. E Coli
1
,1.2 Mijlpalen uit de geschiedenis vd erfelijkheidsleer
Centraal dogma
1.2.1 Mendel: eigenschappen zijn erfelijk: genen
Genen = informatie-bevattende elementen die karakteristieken v individu + soort bevat
Mendel ontdekt het bestaan van genen, genen komen voor als overerfbare kenmerken.
- Waarneembare eigenschappen kunnen tot overerfbare genen w teruggebracht
- Elk individu (=cel) bevat 2 gekoppelde genen
- Dominant, recessief en intermediaire
1.2.2 Link tussen genen en biochemische processen door Garrod
Alkaptonurie: wetmatigheden ve recessief kenmerk
(zwarte urine en zwarte oren, keek terug naar de stamboom)
Hogere conc. homogentisinezuur 🡪 één defect gen levert één defect enzyme op
1.2.3 Welke stoffen bevatten de genetische informatie?
= chromosomen
- Karakteristieken
o Duidelijke, testbare hypothese
o Reproduceerbare analysetechniek
o Positieve en negatieve controle
o Reproduceerbaar in andere condities
- Scheidingstechnieken
o Detergent (lost lipidenmembraan op)
o Hoge frequentie
o Hoge druk
o Plunjer
Cel fractioneren in ≠ componenten:
1) Homogeniseren: verschillende componenten komen in oplossing
🡪 Cellen in aanwezigheid van detergent (lost celmembraan op) brengen of mechanisch
breken (dmv mixer of sonicatie)
2
, 2) Centrifugeren: oplossing verdelen in fracties
🡪 Differentiële centrifugatie of densiteitscentrifugatie
Differentiële centrifugatie
1) Cellen w stukgemaakt mbv detergenten of mechanisch breken
2) Homogenaat door filter (brokstukken verwijderen)
3) Gefilterde homogenaat w met lage rotatiesnelheid gecentrifugeerd. Bij lage g-force worden
grote organellen naar bodem gedreven = pellet, rest wordt supernatans genoemd.
4) Supernatans wordt overgebracht naar nieuwe centrifugebuis en wordt opnieuw
gecentrifugeerd met hogere rotatiesnelheid
Densiteitscentrifugatie
Men maakt gebruik van verschil in dichtheid of densiteit vd verschillende organellen
- Proefbuis met onderaan bufferopl met hoge sucrose, daarbovenop een buffer met een iets
lagere sucrose (deze mengen niet) 🡪 ° sucrose gradiënt
Hierboven op komt het homogenaat
🡪 ° verdeling v organellen obv densiteit
Tijdens centrifugatie zullen organellen naar bodem migreren en migreren naar sucroseopl.
waarvan densiteit = eigen densiteit
- Ontstaan gradiënt door de centrifugatie (met hoge snelheid) van cesiumchloride
CsCl zal naar boven drijven 🡪 ° gradiënt
Scheiden van isotopen 🡪 komen in ≠ bandjes terecht 🡪 opzuigen 🡪 DNA is afgezonderd
Griffith
Muis wordt met bact. geïnjecteerd 🡪 sterft
Smooth serum in plaatje met voedingsbodem 🡪 groeien en vermenigvuldigen snel 🡪 na een paar keer
te zijn overgeplaatst ° kolonies met ‘rough’ uitzicht
3
, Smooth 🡪 sterft Rough 🡪 blijft leven
R + verhitte S* Sterft (° smooth kolonies)
S* Leeft (neg. controle)
R + prot. S* Leeft
R + lip S* Leeft
R + polysach S* Leeft
R + DNA S* Sterft (° S bact.)
R + RNA S* Leeft
🡺 In DNA zit info die w overgebracht
🡺 Bacteriën kunnen de drager van eigenschappen of genen uit omgeving opnemen
Hershey - Chase
Kort in contact laten komen met elkaar (5min.):
E. Coli + bacteriofaag 🡪 centrifugeren, in pellet komen de E. Coli terecht
E. Coli worden terug in levenscyclus gebracht 🡪 sterven 🡪 ° bacteriofagen
🡪 kort contact is ook effectief
E. Coli + bacteriofaag + radioactief S (in prot aanw.) 🡪 ° bacteriofaag die RA is in prot
E. Coli + bacteriofaag + radioactief P (in DNA aanw.) 🡪 ° bacteriofaag die RA is in DNA
🡪 E. Coli + bacteriofaag die RA is in prot 🡪 RA in supernatans
🡪 E. Coli + bacteriofaag die RA is in DNA 🡪 RA in pellet
🡪 DNA komt in bacterie terecht
1.3 Structuur van DNA
= polymeer
- Fosfaat: gekoppeld aan 5’ uiteinde van deoxyribose
Ribose en fosfaat wisselen elkaar af
- Suiker: ribose - deoxyribose ( pentose afgeleid van β-D-ribose )
4
Moleculaire biologie
DNA: deoxyribonucleic
1.1 Inleiding
1.1.1 biochemische definitie van leven
Afgescheiden: levende organismen zijn afgescheiden van hun omgeving door celmembranen of
celwanden. Samenstelling vd inhoud organisme sterk verschillend vd omgeving
Leven = bewegen 🡪 voor beweging is energieopname !
Communicatie met de omgeving 🡪 interpretatie van prikkels: gegevens uit omgeving verzamelen +
reactie (vb. zien)
Eindig leven ve individu, maar planten voort (seksueel of a-seksueel) 🡪 soort blijft bestaan,
kenmerken w doorgegeven
🡺 LEVEN
Beweging
Energieopname
Communicatie
Voortplanting
Groei
Afscheiden van omgeving 🡪 biomoleculen (prot, NZ, sac en lip)
1.1.2 Waaruit bestaat een levende cel?
Kleinste deel dat op zichzelf kan bestaan = cel = een eenheid afgescheiden van omgeving en
bestaande uit proteïnen, lipiden, carbohydraten en nucleïnezuren 🡪 ! functies en activiteiten cel (info
opbouw cel)
Eukaryoten vs prokaryoten; komen op niveau van biochemische processen vaak overeen
Eukaryoten cellen meer compartimenten door membranen (vb celkern)
Prokaryoten: ons microbiome
Microbiome = alle microben bij elkaar 🡪 heeft invloed op ziekteverloop ve persoon
Menselijk lichaam bevat iets meer prok cellen dan eigen cellen (1,3x): +/- honderd duizend miljard
vb. E Coli
1
,1.2 Mijlpalen uit de geschiedenis vd erfelijkheidsleer
Centraal dogma
1.2.1 Mendel: eigenschappen zijn erfelijk: genen
Genen = informatie-bevattende elementen die karakteristieken v individu + soort bevat
Mendel ontdekt het bestaan van genen, genen komen voor als overerfbare kenmerken.
- Waarneembare eigenschappen kunnen tot overerfbare genen w teruggebracht
- Elk individu (=cel) bevat 2 gekoppelde genen
- Dominant, recessief en intermediaire
1.2.2 Link tussen genen en biochemische processen door Garrod
Alkaptonurie: wetmatigheden ve recessief kenmerk
(zwarte urine en zwarte oren, keek terug naar de stamboom)
Hogere conc. homogentisinezuur 🡪 één defect gen levert één defect enzyme op
1.2.3 Welke stoffen bevatten de genetische informatie?
= chromosomen
- Karakteristieken
o Duidelijke, testbare hypothese
o Reproduceerbare analysetechniek
o Positieve en negatieve controle
o Reproduceerbaar in andere condities
- Scheidingstechnieken
o Detergent (lost lipidenmembraan op)
o Hoge frequentie
o Hoge druk
o Plunjer
Cel fractioneren in ≠ componenten:
1) Homogeniseren: verschillende componenten komen in oplossing
🡪 Cellen in aanwezigheid van detergent (lost celmembraan op) brengen of mechanisch
breken (dmv mixer of sonicatie)
2
, 2) Centrifugeren: oplossing verdelen in fracties
🡪 Differentiële centrifugatie of densiteitscentrifugatie
Differentiële centrifugatie
1) Cellen w stukgemaakt mbv detergenten of mechanisch breken
2) Homogenaat door filter (brokstukken verwijderen)
3) Gefilterde homogenaat w met lage rotatiesnelheid gecentrifugeerd. Bij lage g-force worden
grote organellen naar bodem gedreven = pellet, rest wordt supernatans genoemd.
4) Supernatans wordt overgebracht naar nieuwe centrifugebuis en wordt opnieuw
gecentrifugeerd met hogere rotatiesnelheid
Densiteitscentrifugatie
Men maakt gebruik van verschil in dichtheid of densiteit vd verschillende organellen
- Proefbuis met onderaan bufferopl met hoge sucrose, daarbovenop een buffer met een iets
lagere sucrose (deze mengen niet) 🡪 ° sucrose gradiënt
Hierboven op komt het homogenaat
🡪 ° verdeling v organellen obv densiteit
Tijdens centrifugatie zullen organellen naar bodem migreren en migreren naar sucroseopl.
waarvan densiteit = eigen densiteit
- Ontstaan gradiënt door de centrifugatie (met hoge snelheid) van cesiumchloride
CsCl zal naar boven drijven 🡪 ° gradiënt
Scheiden van isotopen 🡪 komen in ≠ bandjes terecht 🡪 opzuigen 🡪 DNA is afgezonderd
Griffith
Muis wordt met bact. geïnjecteerd 🡪 sterft
Smooth serum in plaatje met voedingsbodem 🡪 groeien en vermenigvuldigen snel 🡪 na een paar keer
te zijn overgeplaatst ° kolonies met ‘rough’ uitzicht
3
, Smooth 🡪 sterft Rough 🡪 blijft leven
R + verhitte S* Sterft (° smooth kolonies)
S* Leeft (neg. controle)
R + prot. S* Leeft
R + lip S* Leeft
R + polysach S* Leeft
R + DNA S* Sterft (° S bact.)
R + RNA S* Leeft
🡺 In DNA zit info die w overgebracht
🡺 Bacteriën kunnen de drager van eigenschappen of genen uit omgeving opnemen
Hershey - Chase
Kort in contact laten komen met elkaar (5min.):
E. Coli + bacteriofaag 🡪 centrifugeren, in pellet komen de E. Coli terecht
E. Coli worden terug in levenscyclus gebracht 🡪 sterven 🡪 ° bacteriofagen
🡪 kort contact is ook effectief
E. Coli + bacteriofaag + radioactief S (in prot aanw.) 🡪 ° bacteriofaag die RA is in prot
E. Coli + bacteriofaag + radioactief P (in DNA aanw.) 🡪 ° bacteriofaag die RA is in DNA
🡪 E. Coli + bacteriofaag die RA is in prot 🡪 RA in supernatans
🡪 E. Coli + bacteriofaag die RA is in DNA 🡪 RA in pellet
🡪 DNA komt in bacterie terecht
1.3 Structuur van DNA
= polymeer
- Fosfaat: gekoppeld aan 5’ uiteinde van deoxyribose
Ribose en fosfaat wisselen elkaar af
- Suiker: ribose - deoxyribose ( pentose afgeleid van β-D-ribose )
4
