Cel IV
Deel 1: Moleculaire biologie
Hoofdstuk 1
Ontdekken structuur DNA
- Friedrich Miescher =
Onderzoeken witte BC ---> isoleren v substantie met andere fysiologische eig = nucleïne =
− geen S - resistent voor proteolyse
− veel F
- Phoebus Levene =
DNA = nucleotide bouwstenen = suiker + P + base ---> maakte tetranucleotide = structuur die
basen verbindt ---> kan onmogelijk genetische info bevatten
- Frederick Griffith =
Onderzoek pneumopokken:
− R = rough = niet virulent
− S = smooth = bevat polysacharidemantel = bescherming tg immuunsysteem
organisme ---> virulent
Experiment:
− Muis 1 = R ---> levend
− Muis 2 = S ---> dood
− Muis 3 = dode S + R ---> dood ---> transformingfactor bestaat
- Avery + McCarthy + MacLeod =
S bacterie doden dr verhitting ---> behandelen met 3 soorten enzymen:
− Proteasen
ontstaan van levende S-cellen
− Ribonucleasen
− desoxyribonucleasen ---> geen levende S cellen ontstaan ---> bewijs dat dit
transformingfactor is
- Alfred Hershey + Martha Chase =
Bacteriofaag experiment ---> fagen = virus met enkel eiwit + DNA = injecteren substantie in
bacterie die bacterie stimuleert nieuwe faagpartikels aan te maken = genetisch materiaal
---> gebruik van radio-isotopen =
− Fagen groeien in die substantie = 35S bevatten ---> enkel in eiwitten
− Fagen groeien in 32P ---> opnemen in DNA
---> fagen in blender + centrifuge = fagen in oplossing (= lichtste) en bacteriën naar onder
(=zwaarst)
===> 32P = volledig in bacterie + 35S enkel in fagen ---> DNA = transformingfactor
Model voor structuur v DNA =
- Chargaff = regel v Chargaff
− purines en pyrimidines ratio = 1
− A,T,C,G ≠ in gelijke hoeveelheden aantreffen
- zelfde hoeveelheid basen bij individuen van zelfde
soort 1
, - Watson + Crick
= ontdekken structuur van dubbele helix v DNA door samenleggen v ≠ theorieën =
− diffractie resultaten dr Franklin = tonen structuur v helix
− regel van Chargaff
− structuur van helix dr Linus Pauling
Centraal dogma =
Beschrijving van de infostroom van DNA naar eiwit = DNA ---> RNA ---> eiwit + eens info in eiwit = kan
die er niet meer uit
Hoofdstuk 2
Structuur van DNA ---> Nucleotide =
- pentose ring = deoxyribose
- P-groep ---> zorgt voor zuur karakter
- stikstofhoudende base ---> A/G/C/T
- nummering met accenten ---> 5’ = fosfodiesterbinding
- purines = 2 ringen = A en G = 9-N aan pentose
- pyrimidines = 1 ring = C en T = 1-N aan pentose
nomenclatuur =
ontstaan DNA molecule =
1. N-houdende base koppelen aan 1’- C pentose = vormen nucleoside
2. P-groep covalent koppelen aan 5’-C ribose = vormen nucleotide
3. nucleotiden condenseren = OH op 3’-C v suiker 1e reageren met P-groep op 5’-C van suiker 2e
---> vorming v esterbinding = H2O elimineren + 2P vrijstellen onder vorm v pyrofosfaat
---> = fosfodiesterbinding
DNA-sequentie noteren = 5’ uiteinde links + 3’ uiteinde rechts ---> na vorming binding = nog
steeds 1 O v P-groep negatief geladen
DNA = beschreven in aantal basenparen (bp) = maat voor lengte v dubbelstrengig DNA = in
kilobasenparen (kbp) of megabasenparen (mbp)
---> kortere structuur = oligonucleotiden
Secundaire structuur DNA =
Waterstofbruggen =
Zwakke kracht ---> ts N-houdende basen v 2 complementaire DNA strengen = H delen dr
elektronegatieve atomen bv N en O ---> ≠ sterk maar door hoeveelheid = zorgen voor
structuur 2
---> = tussen 2 complementaire basen = Watson-Crick basenparing
,Van der Waals interacties =
e- constant in beweging = atomen bekomen kleine asymmetrie in lading = werkt
stabiliserend ---> fluctueert doorheen tijd
---> kan door apolair karakter v basen ---> kommen als vlakke structuren op elkaar + stoten
H2O moleculen af = base stacking ---> H2O uit binnenste helix verdrijven
Grote + kleine groeves =
Ontstaan omdat 2 glycosidische bindingen die basenpaar verbinden niet perfect tegenover elkaar
liggen ---> suiker-fosfaat-ruggen liggen niet perfect tegenover elkaar
---> grote groeve = belangrijke rol in sequentiespecifieke interacties ts DNA + eiwitten ---> eiwitten
lezen info uit grote groeve af = solventietoegankelijk = H-bruggen aangaan ts N en O atomen v basen
die grote groeves aflijnen + H-brug aangaan met zijketens AZ v DNA-bindende base
Kenmerken secundaire DNA-structuur =
- dubbelstrengige helix die samengehouden wordt door H-bruggen
- Helix = rechtshandig
- Helix = anti-parallel
- zowel DNA buitenranden als basen = betrokken worden in H-brug vorming ---> zo interacties
aangaan met andere moleculen ---> belangrijk voor replicatie + transscriptie
---> normale helix = B-DNA + alternatieve helix = A-DNA = meer compact + niet voorkomen in
fysiologische toestanden
Denaturatie en renaturatie
- denaturatie = H-bruggen verbreken + fosfodiesterbindingen blijven intact ---> kan gemeten
worden door UV licht v 260 nm
---> enkelstrengig = veel rapper opnemen
---> dubbelstrengig = opname duurt langer
= hyperchromiciteit
---> smelttemperatuur = Tm = temperatuur waarbij de helft van de baseparen in
dubbelstrengig DNA gedenatureerd is ---> sterk bepaald door G-C gehalte
---> denaturatie kan ook door zout verlagen + pH verhogen
- renaturatie = annealing = complementaire basestrengen vinden elkaar terug ---> mogelijk
om 2 complementaire baseparen v ≠ oorsprong te laten baseparen = hybridisatie
3
, renaturatie snelheid =
- DNA concentratie
- Ionen concentratie
- temperatuur
- complexiteit hybridiserende DNAs
---> tonen via CoT-curve ---> maken =
1. genomisch DNA in handelbare delen
verdelen
2. denatureren door verhitting
3. reassociatie van ssDNA-strengen in tijd
spectrofotometrisch volgen
Y-as = gedenatureerde fractie
X-as = product van CoT met
- C = concentratie ssDNA gedenatureerd
- Co = initiële concentratie ssDNA
- t = tijd waarop C wordt bepaald
---> voor humaan DNA = verschillende buigingen = verschillende types DNA =
1. hoog repetitief ---> lage CoT waarde want komen meer voor = makkelijker complement
vinden
2. gemiddeld repetitief
3. uniek DNA ---> komt minst voor = hoge CoT = moeilijker complement vinden --->
regulatorisch CIS elementen ingebed (zie verder)
Tertiaire structuur =
Supercoiling =
Lange dubbelstrengige helices maken extra windingen in ruimte vormen door torsionele stress --->
bijna alle DNA in organismen komt zo voor ---> linkshandige wendingen = negatieve supercoiling --->
stabiliseren door zwakke interacties ---> belangrijk in replicatie + transscriptie + recombinatie
Hoofdstuk 3
Genoom = geheel aan genetische info v een organisme ---> mens = bevat diploïd equivalent van
volledige hormoon
---> uitzondering: geslachtcellen = haploïd + rode bc = geen kern + witte bc = recombinaties in
immuunrepertoire DNA
---> elk celtype bevat volledige genoom maar andere delen komen tot expressie
Biologische wereld = 3 grote rijken =
- Archae
- Eubacteria verdeling = dr vgl sequenties v ribosomale RNAs
- Eukaryota 4
Deel 1: Moleculaire biologie
Hoofdstuk 1
Ontdekken structuur DNA
- Friedrich Miescher =
Onderzoeken witte BC ---> isoleren v substantie met andere fysiologische eig = nucleïne =
− geen S - resistent voor proteolyse
− veel F
- Phoebus Levene =
DNA = nucleotide bouwstenen = suiker + P + base ---> maakte tetranucleotide = structuur die
basen verbindt ---> kan onmogelijk genetische info bevatten
- Frederick Griffith =
Onderzoek pneumopokken:
− R = rough = niet virulent
− S = smooth = bevat polysacharidemantel = bescherming tg immuunsysteem
organisme ---> virulent
Experiment:
− Muis 1 = R ---> levend
− Muis 2 = S ---> dood
− Muis 3 = dode S + R ---> dood ---> transformingfactor bestaat
- Avery + McCarthy + MacLeod =
S bacterie doden dr verhitting ---> behandelen met 3 soorten enzymen:
− Proteasen
ontstaan van levende S-cellen
− Ribonucleasen
− desoxyribonucleasen ---> geen levende S cellen ontstaan ---> bewijs dat dit
transformingfactor is
- Alfred Hershey + Martha Chase =
Bacteriofaag experiment ---> fagen = virus met enkel eiwit + DNA = injecteren substantie in
bacterie die bacterie stimuleert nieuwe faagpartikels aan te maken = genetisch materiaal
---> gebruik van radio-isotopen =
− Fagen groeien in die substantie = 35S bevatten ---> enkel in eiwitten
− Fagen groeien in 32P ---> opnemen in DNA
---> fagen in blender + centrifuge = fagen in oplossing (= lichtste) en bacteriën naar onder
(=zwaarst)
===> 32P = volledig in bacterie + 35S enkel in fagen ---> DNA = transformingfactor
Model voor structuur v DNA =
- Chargaff = regel v Chargaff
− purines en pyrimidines ratio = 1
− A,T,C,G ≠ in gelijke hoeveelheden aantreffen
- zelfde hoeveelheid basen bij individuen van zelfde
soort 1
, - Watson + Crick
= ontdekken structuur van dubbele helix v DNA door samenleggen v ≠ theorieën =
− diffractie resultaten dr Franklin = tonen structuur v helix
− regel van Chargaff
− structuur van helix dr Linus Pauling
Centraal dogma =
Beschrijving van de infostroom van DNA naar eiwit = DNA ---> RNA ---> eiwit + eens info in eiwit = kan
die er niet meer uit
Hoofdstuk 2
Structuur van DNA ---> Nucleotide =
- pentose ring = deoxyribose
- P-groep ---> zorgt voor zuur karakter
- stikstofhoudende base ---> A/G/C/T
- nummering met accenten ---> 5’ = fosfodiesterbinding
- purines = 2 ringen = A en G = 9-N aan pentose
- pyrimidines = 1 ring = C en T = 1-N aan pentose
nomenclatuur =
ontstaan DNA molecule =
1. N-houdende base koppelen aan 1’- C pentose = vormen nucleoside
2. P-groep covalent koppelen aan 5’-C ribose = vormen nucleotide
3. nucleotiden condenseren = OH op 3’-C v suiker 1e reageren met P-groep op 5’-C van suiker 2e
---> vorming v esterbinding = H2O elimineren + 2P vrijstellen onder vorm v pyrofosfaat
---> = fosfodiesterbinding
DNA-sequentie noteren = 5’ uiteinde links + 3’ uiteinde rechts ---> na vorming binding = nog
steeds 1 O v P-groep negatief geladen
DNA = beschreven in aantal basenparen (bp) = maat voor lengte v dubbelstrengig DNA = in
kilobasenparen (kbp) of megabasenparen (mbp)
---> kortere structuur = oligonucleotiden
Secundaire structuur DNA =
Waterstofbruggen =
Zwakke kracht ---> ts N-houdende basen v 2 complementaire DNA strengen = H delen dr
elektronegatieve atomen bv N en O ---> ≠ sterk maar door hoeveelheid = zorgen voor
structuur 2
---> = tussen 2 complementaire basen = Watson-Crick basenparing
,Van der Waals interacties =
e- constant in beweging = atomen bekomen kleine asymmetrie in lading = werkt
stabiliserend ---> fluctueert doorheen tijd
---> kan door apolair karakter v basen ---> kommen als vlakke structuren op elkaar + stoten
H2O moleculen af = base stacking ---> H2O uit binnenste helix verdrijven
Grote + kleine groeves =
Ontstaan omdat 2 glycosidische bindingen die basenpaar verbinden niet perfect tegenover elkaar
liggen ---> suiker-fosfaat-ruggen liggen niet perfect tegenover elkaar
---> grote groeve = belangrijke rol in sequentiespecifieke interacties ts DNA + eiwitten ---> eiwitten
lezen info uit grote groeve af = solventietoegankelijk = H-bruggen aangaan ts N en O atomen v basen
die grote groeves aflijnen + H-brug aangaan met zijketens AZ v DNA-bindende base
Kenmerken secundaire DNA-structuur =
- dubbelstrengige helix die samengehouden wordt door H-bruggen
- Helix = rechtshandig
- Helix = anti-parallel
- zowel DNA buitenranden als basen = betrokken worden in H-brug vorming ---> zo interacties
aangaan met andere moleculen ---> belangrijk voor replicatie + transscriptie
---> normale helix = B-DNA + alternatieve helix = A-DNA = meer compact + niet voorkomen in
fysiologische toestanden
Denaturatie en renaturatie
- denaturatie = H-bruggen verbreken + fosfodiesterbindingen blijven intact ---> kan gemeten
worden door UV licht v 260 nm
---> enkelstrengig = veel rapper opnemen
---> dubbelstrengig = opname duurt langer
= hyperchromiciteit
---> smelttemperatuur = Tm = temperatuur waarbij de helft van de baseparen in
dubbelstrengig DNA gedenatureerd is ---> sterk bepaald door G-C gehalte
---> denaturatie kan ook door zout verlagen + pH verhogen
- renaturatie = annealing = complementaire basestrengen vinden elkaar terug ---> mogelijk
om 2 complementaire baseparen v ≠ oorsprong te laten baseparen = hybridisatie
3
, renaturatie snelheid =
- DNA concentratie
- Ionen concentratie
- temperatuur
- complexiteit hybridiserende DNAs
---> tonen via CoT-curve ---> maken =
1. genomisch DNA in handelbare delen
verdelen
2. denatureren door verhitting
3. reassociatie van ssDNA-strengen in tijd
spectrofotometrisch volgen
Y-as = gedenatureerde fractie
X-as = product van CoT met
- C = concentratie ssDNA gedenatureerd
- Co = initiële concentratie ssDNA
- t = tijd waarop C wordt bepaald
---> voor humaan DNA = verschillende buigingen = verschillende types DNA =
1. hoog repetitief ---> lage CoT waarde want komen meer voor = makkelijker complement
vinden
2. gemiddeld repetitief
3. uniek DNA ---> komt minst voor = hoge CoT = moeilijker complement vinden --->
regulatorisch CIS elementen ingebed (zie verder)
Tertiaire structuur =
Supercoiling =
Lange dubbelstrengige helices maken extra windingen in ruimte vormen door torsionele stress --->
bijna alle DNA in organismen komt zo voor ---> linkshandige wendingen = negatieve supercoiling --->
stabiliseren door zwakke interacties ---> belangrijk in replicatie + transscriptie + recombinatie
Hoofdstuk 3
Genoom = geheel aan genetische info v een organisme ---> mens = bevat diploïd equivalent van
volledige hormoon
---> uitzondering: geslachtcellen = haploïd + rode bc = geen kern + witte bc = recombinaties in
immuunrepertoire DNA
---> elk celtype bevat volledige genoom maar andere delen komen tot expressie
Biologische wereld = 3 grote rijken =
- Archae
- Eubacteria verdeling = dr vgl sequenties v ribosomale RNAs
- Eukaryota 4
