MOLECULAIRE GENETICA
THEMA 2: FUNDAMENTALS OF CELLS + CHROMOSOMES
2.1 CELL STRUCTURE + DIVERSIT + CELL EVOLUTION
CELPROLIFERATIE
= afwisselende rondes van celdeling + celgroei → vermeerdert aant cellen vanuit oorspronkelijk bevruchte cel
Symmetrische celdeling = zelfde dochtercellen
Balans celdood + proliferatie = stabiel celaantal
Asymmetrische celdeling = # dochtercellen
• Polariteit in moedercel
= bv. bepaalde proteinen vooral aan 1 kant vd moedercel
→ cel deelt → dochtercel met proteinen + dochtercel zonder proteine
• Spoelfiguur op andere plaats
→ chromosomen verdelen → cytoplasma oneerlijk verdeelt → grote + kleine dochtercel
• Horizontale of verticale deling
→ in # omgeving → cel krijgt andere componenten + ontwikkelt anders
EUKARYOTEN
Plasmamembraan
• = dubbele laag van fosfolipiden
• Protectie + selectief permeabel
Cytosol
• = waterige component vh cytoplasma
• Proteïne synthese + metabole activiteit
Cytoskelet
• Celstabiliteit + vorm + beweging + intracellulair transport + communicatie
• Microfilamenten (actine polymeer)
o Celcortex = cytoskelet onder plasmamembr
o Mechanische ondersteuning
o Snelle hermodellering
→ gecontr celvormveranderingen (endocytose) + celbeweging (filopodia)
• Microtubuli (tubuline polymeer)
o Rigide structuur
o Bouwstenen v centrosomen + mitotische spoelfiguur + cilia/flagella
• Intermediaire filamenten
o Bv. keratine in epitheliale cellen
,Cillia
• Primair cillicium: receptormoleculen + fungeert als sensor voor omgeving cel (celcommunicatie)
• Bv. gespecialiseerde epitheelcellen (luchtwegen) : verplaatsen mucus
Endoplasmatisch retilicum (enkel membr)
• Opslag Ca²
• Synthese + opvouwing + modificatie proteïne en lipiden
• Glycosylering (aanhechten suikerketens) start in ER
Golgi complex (enkel membr)
• Glycoproteïne uit ER modificeren
• Uitscheiden celproducten (eiwitten) naar buitenkant
• Helpen vormen v (plasma)membr + lysosomen
Lysosomen (enkel membr)
• Hydrolytische enzymen: verteren materialen die door fagocytose / pinocytose naar binnen komen
• Degradatie v celcomponenten na celdood
Peroxisomen (enkel membr)
• Enzymen die substr oxideren + waterstofperoxide maken
Nucleus (dubbel membr)
• Nuclear enveloppe = 2 membr (buitenste met ribos)
• Nuclear pores = proteine complexen als transporter v macromolec tss nucleus + cytoplasma
• Nuclear lamina = intermediare filam + geassocieerde proteinen
→ geven structuur
• Nuclear matrix = proteine netwerk waar chromos aan vastgehecht worden
→ geven structuur
Mitochondria (dubbel membr)
• Plaats v oxidatieve fosforylatie + ATP productie
,Genoom van dierlijke cellen
DNA in nucleus = chromosomen
• Nucleolus : rRNA samenbrengen, tot expressie brengen, transcriptie,…
• Cajal bodies : functie bij mRNA splicing
• Nuclear lamina : stabiliseert nucleus + organiseert chromatine
DNA in mitochondrien = mtDNA
• Core proteine + ATAD3 : vasthechten DNA aan interne membr + ribosomen
Genoom = collectie v # DNA molec in eukaryote cel = mitochondriaal + chromosomaal DNA
CELDIVERSITEIT
• Gemiddelde grootte = 10-30 micrometer
• Aantal cellen = 100 biljoen
• Gemiddelde levensduur = 7-10 jaar (neuronen veel langer + darmepitheel veel korter)
• Aantal celtypes = weet men niet
Celfusie door celopname → leidt tot fagocytose of coöperatieve symbiose
• Fagocytose: andere cel afgebroken
• Endosymbiose: ene cel blijft bestaan in de andere cel
Volledig ontstaan vanuit oercel via fagocytose + endosymbiose
• Archea-eukary gelijkenissen = informatie processytemen (RNA polymerasen)
→ archeae moet basiscomponent zijn voor ontstaan eukaryoten
• Bact-eukary gelijkenissen = operationele functies (comp v membr / metabole pathway)
1. Archea neemt bacterie op + sterft dmv fagocytose
2. Genetisch mater v bacterie komt terecht in genet mater vd archeae
3. Deze 2 stappen herhalen zich tot er een complexer genoom gevormd wordt
4. Dit leidt tot interne membr in een gecomplexeerde archeae
5. Anaerobe archeae neemt aërobe α-proteobacterium op + endosymbiose
6. Stukjes genet materiaal v eukaryoot komt terecht in genet mater vd archeae
7. Vormen v nucleus met genet mater + mitochondrie met genet mater
Planten nog een extra endosymbiose ve chloroplast → fotosynthese
Ontwikkeling multicellulaire organismen : kan ontstaan door eenvoudige genmutaties
• # cellen in meercellig organisme worden gespecialiseerd → grotere functionele complexiteit
• Cel-cel + cel-omgevingsinteracties → celspecialisatie → weefsels + organen vormen
, 2.2 DNA + CHROMOSOME COPY NUMBER DURING T HE CELL CYCLE
DNA in somatische menselijke cel:
• 2 sets v 23 # chromosomen = 2n = diploïd
• 22 autosomale + 1 geslachtschromos per set
• DNA inhoud v 1 set = C = 3,5 picogram
# cellen binnen persoon tonen verschillen in ploïdie
Polyploïde somatische cellen:
Euploïde cel = nrml aant chromos
• Endomitose = DNA verdubbelen maar geen celdeling
Bv. megakaryocyten / hepatocyten Aneuploïde cel = abnrml aant chromos
• Celfusie = samensmelten cellen (meerkernig)
Bv. gestreepte spieren
Nulliploïde somatische cellen: overleven beperkte tijd bv. bloedplaatjes, erythrocyten,..
2.3 CELL DIVISION + TRANSMISSION OF DNA T O DAUGHTER CELLS
DNA REPLICATIE:
• Vroege S-fase : 1 dubbele helix per chromos
o 2n chromos
o 2C gewicht
• Late S-fase : 2 dubbele helixen per chromos
o 2n chromos (want zusterchr hangen samen)
o 4C gewicht (want verdubbeling DNA)
MITOSE:
1 diploïde cel (2n) → 2 diploïde dochtercellen (2n)
1. Profase
o Condensatie DNA (biedt weerstand tegen DNA breuken)
o Afbraak kernmembr
o Verdubbeling centriolen + verplaatsen naar tegenpolen
2. Prometafase
o Microtubuli op centromeer v chromos
3. Metafase
o Chromos correct vasthechten
= centromeer verbonden met MT v beide polen
o Chromos congressie = op zelfde metafaseplaat
THEMA 2: FUNDAMENTALS OF CELLS + CHROMOSOMES
2.1 CELL STRUCTURE + DIVERSIT + CELL EVOLUTION
CELPROLIFERATIE
= afwisselende rondes van celdeling + celgroei → vermeerdert aant cellen vanuit oorspronkelijk bevruchte cel
Symmetrische celdeling = zelfde dochtercellen
Balans celdood + proliferatie = stabiel celaantal
Asymmetrische celdeling = # dochtercellen
• Polariteit in moedercel
= bv. bepaalde proteinen vooral aan 1 kant vd moedercel
→ cel deelt → dochtercel met proteinen + dochtercel zonder proteine
• Spoelfiguur op andere plaats
→ chromosomen verdelen → cytoplasma oneerlijk verdeelt → grote + kleine dochtercel
• Horizontale of verticale deling
→ in # omgeving → cel krijgt andere componenten + ontwikkelt anders
EUKARYOTEN
Plasmamembraan
• = dubbele laag van fosfolipiden
• Protectie + selectief permeabel
Cytosol
• = waterige component vh cytoplasma
• Proteïne synthese + metabole activiteit
Cytoskelet
• Celstabiliteit + vorm + beweging + intracellulair transport + communicatie
• Microfilamenten (actine polymeer)
o Celcortex = cytoskelet onder plasmamembr
o Mechanische ondersteuning
o Snelle hermodellering
→ gecontr celvormveranderingen (endocytose) + celbeweging (filopodia)
• Microtubuli (tubuline polymeer)
o Rigide structuur
o Bouwstenen v centrosomen + mitotische spoelfiguur + cilia/flagella
• Intermediaire filamenten
o Bv. keratine in epitheliale cellen
,Cillia
• Primair cillicium: receptormoleculen + fungeert als sensor voor omgeving cel (celcommunicatie)
• Bv. gespecialiseerde epitheelcellen (luchtwegen) : verplaatsen mucus
Endoplasmatisch retilicum (enkel membr)
• Opslag Ca²
• Synthese + opvouwing + modificatie proteïne en lipiden
• Glycosylering (aanhechten suikerketens) start in ER
Golgi complex (enkel membr)
• Glycoproteïne uit ER modificeren
• Uitscheiden celproducten (eiwitten) naar buitenkant
• Helpen vormen v (plasma)membr + lysosomen
Lysosomen (enkel membr)
• Hydrolytische enzymen: verteren materialen die door fagocytose / pinocytose naar binnen komen
• Degradatie v celcomponenten na celdood
Peroxisomen (enkel membr)
• Enzymen die substr oxideren + waterstofperoxide maken
Nucleus (dubbel membr)
• Nuclear enveloppe = 2 membr (buitenste met ribos)
• Nuclear pores = proteine complexen als transporter v macromolec tss nucleus + cytoplasma
• Nuclear lamina = intermediare filam + geassocieerde proteinen
→ geven structuur
• Nuclear matrix = proteine netwerk waar chromos aan vastgehecht worden
→ geven structuur
Mitochondria (dubbel membr)
• Plaats v oxidatieve fosforylatie + ATP productie
,Genoom van dierlijke cellen
DNA in nucleus = chromosomen
• Nucleolus : rRNA samenbrengen, tot expressie brengen, transcriptie,…
• Cajal bodies : functie bij mRNA splicing
• Nuclear lamina : stabiliseert nucleus + organiseert chromatine
DNA in mitochondrien = mtDNA
• Core proteine + ATAD3 : vasthechten DNA aan interne membr + ribosomen
Genoom = collectie v # DNA molec in eukaryote cel = mitochondriaal + chromosomaal DNA
CELDIVERSITEIT
• Gemiddelde grootte = 10-30 micrometer
• Aantal cellen = 100 biljoen
• Gemiddelde levensduur = 7-10 jaar (neuronen veel langer + darmepitheel veel korter)
• Aantal celtypes = weet men niet
Celfusie door celopname → leidt tot fagocytose of coöperatieve symbiose
• Fagocytose: andere cel afgebroken
• Endosymbiose: ene cel blijft bestaan in de andere cel
Volledig ontstaan vanuit oercel via fagocytose + endosymbiose
• Archea-eukary gelijkenissen = informatie processytemen (RNA polymerasen)
→ archeae moet basiscomponent zijn voor ontstaan eukaryoten
• Bact-eukary gelijkenissen = operationele functies (comp v membr / metabole pathway)
1. Archea neemt bacterie op + sterft dmv fagocytose
2. Genetisch mater v bacterie komt terecht in genet mater vd archeae
3. Deze 2 stappen herhalen zich tot er een complexer genoom gevormd wordt
4. Dit leidt tot interne membr in een gecomplexeerde archeae
5. Anaerobe archeae neemt aërobe α-proteobacterium op + endosymbiose
6. Stukjes genet materiaal v eukaryoot komt terecht in genet mater vd archeae
7. Vormen v nucleus met genet mater + mitochondrie met genet mater
Planten nog een extra endosymbiose ve chloroplast → fotosynthese
Ontwikkeling multicellulaire organismen : kan ontstaan door eenvoudige genmutaties
• # cellen in meercellig organisme worden gespecialiseerd → grotere functionele complexiteit
• Cel-cel + cel-omgevingsinteracties → celspecialisatie → weefsels + organen vormen
, 2.2 DNA + CHROMOSOME COPY NUMBER DURING T HE CELL CYCLE
DNA in somatische menselijke cel:
• 2 sets v 23 # chromosomen = 2n = diploïd
• 22 autosomale + 1 geslachtschromos per set
• DNA inhoud v 1 set = C = 3,5 picogram
# cellen binnen persoon tonen verschillen in ploïdie
Polyploïde somatische cellen:
Euploïde cel = nrml aant chromos
• Endomitose = DNA verdubbelen maar geen celdeling
Bv. megakaryocyten / hepatocyten Aneuploïde cel = abnrml aant chromos
• Celfusie = samensmelten cellen (meerkernig)
Bv. gestreepte spieren
Nulliploïde somatische cellen: overleven beperkte tijd bv. bloedplaatjes, erythrocyten,..
2.3 CELL DIVISION + TRANSMISSION OF DNA T O DAUGHTER CELLS
DNA REPLICATIE:
• Vroege S-fase : 1 dubbele helix per chromos
o 2n chromos
o 2C gewicht
• Late S-fase : 2 dubbele helixen per chromos
o 2n chromos (want zusterchr hangen samen)
o 4C gewicht (want verdubbeling DNA)
MITOSE:
1 diploïde cel (2n) → 2 diploïde dochtercellen (2n)
1. Profase
o Condensatie DNA (biedt weerstand tegen DNA breuken)
o Afbraak kernmembr
o Verdubbeling centriolen + verplaatsen naar tegenpolen
2. Prometafase
o Microtubuli op centromeer v chromos
3. Metafase
o Chromos correct vasthechten
= centromeer verbonden met MT v beide polen
o Chromos congressie = op zelfde metafaseplaat
