Samenvatting menselijke erfelijkheidsleer – Kaat Serneels
HOOFDSTUK 0 – INLEIDING
Aantal jaar geleden Ontstaan van …
4,8 miljard De aarde
3,8 – 3,5 miljard Prokaryoten (eerste leven)
Atmosfeer was initieel anaeroob
2,4 – 2 miljard Fotosynthese
Toenemende zuurstofconcentratie in de atmosfeer
1,5 miljard Ontstaan van eukaryoten (meercellige organismen)
0,5 miljard Vissen
420 miljoen Eerste landdieren
50 duizend Homo sapiens
Als de 4,8 miljard jaar dat de aarde bestaat wordt vergeleken met een dag van 24 uur is de mens pas
20 seconden voor middernacht ontstaan. Terwijl prokaryoten al zijn ontstaan rond 3u15 en
eukaryoten rond 13u.
Prokaryote cel Eukaryote cel
Klein (1 µm) Groot (10 – 100 µm)
Geen kernmembraan Wel kernmembraan
Circulair chromosoom dat los in het cytoplasma Lineaire chromosomen in de kern
ligt
DNA: 1-5 x 106 nucleotiden DNA: 1-5 x 109 nucleotiden
Geen cytoskelet (ribosomen bewegen vrij in het Wel cytoskelet
cytoplasma)
Geen organellen Wel organellen
1
,Samenvatting menselijke erfelijkheidsleer – Kaat Serneels
HOOFDSTUK 1 – DNA STRUCTUUR EN DNA REPLICATIE
1.1. DNA STRUCTUUR
Nucleïnezuren zoals DNA en RNA zijn
opgebouwd uit nucleotiden: een base, een
pentose en een fosfaat.
Er zijn twee groepen basen:
- Pyrimidines: cytosine (C), thymine
(T), uracil (U)
- Purines: adenine (A), guanine (G)
Opmerking: thymine komt enkel voor bij DNA
en uracil enkel bij RNA
Een pentose is een suikerring. Bij RNA (ribonucleïnezuur) is dat ribose en bij DNA
(deoxyribonucleïnezuur) is dat deoxyribose. Deze twee pentoses verschillen van elkaar door de aan-
of afwezigheid van een zuurstofatoom op koolstofatoom 2 van de suikerring.
Een base gebonden aan een pentose wordt een nucleoside genoemd.
Het laatste bestanddeel van een nucleotide is het fosfaat die bindt op koolstofatoom 5 van de
suikerring. Het DNA zelf is opgebouwd uit nucleotiden met één enkele fosfaatgroep. In het
cytoplasma van de cel komen ook nucleotiden voor die met meerdere fosfaten gebonden zijn. Bij de
vorming van DNA worden deze extra fosfaten afgeknipt, waarbij dan energie vrijkomt.
Bv. ATP (adenosine trifosfaat) → ADP (adenosine difosfaat) → AMP (adenosine monofosfaat)
Om een enkele DNA-streng te vormen, wordt er een binding gemaakt tussen twee nucleotiden dmv
een verbinding tussen een fosfaat en het derde koolstofatoom van een suikerring (= fosfodiester
binding).
De tweede DNA-streng is complementair aan de eerste, dwz dat adenine altijd
bindt met thymine (A-T) en guanine altijd met cytosine (G-C). Deze basen binden
met elkaar dmv een waterstofbrug. DNA-strengen zijn ook antiparallel met
elkaar: ze lopen in tegenovergestelde richting (3’→5’ en 5’→3’).
Samen vormen de twee DNA-strengen een helix met kleine en grote groeves.
Om in experimenteel onderzoek de basensequentie te achterhalen, moeten de
twee DNA-strengen weer uit elkaar worden gehaald. Dat gebeurt door het DNA
te koken, waardoor de waterstofbrugverbindingen verbreken.
Omdat de A-T-verbinding bestaat uit 2 waterstofbruggen en de G-C-verbinding
uit 3, is het vaak lastig om G-C-rijk DNA te verbreken en te lezen.
De DNA-sequentie van een streng wordt in het labo altijd in de 5’-3’ richting
gelezen. De sequentie van de andere streng kan dan worden bepaald dankzij de
complementariteit van DNA.
De lengte van een DNA-streng wordt uitgedrukt in kilobasenparen (kbp).
2
,Samenvatting menselijke erfelijkheidsleer – Kaat Serneels
1.2. VERSCHIL TUSSEN DNA EN RNA
DNA RNA
Basen Basen: A, T, C, G Basen: A, U, C, G
Pentose Deoxyribose Ribose
Aantal strengen Dubbelstrengig Enkelstrengig
Verbindingen Vormt waterstofbruggen met Vormt waterstofbruggen met basen van
basen van complementaire streng dezelfde streng
1.3. MENSELIJK GENOOM
Het menselijk genoom bestaat uit 3 miljard
basenparen en als je 1 DNA-molecule
(chromosoom) uitrolt, is het 3 meter lang.
Maar niet al ons DNA bestaat uit coderende
sequenties (DNA dat instaat voor de
aanmaak van eiwitten).
Bovendien bevatten onze cellen ook nog een klein stukje extra-nucleair of mitochondriaal DNA dat
nog een overblijfsel is van de evolutie.
1.4. DNA REPLICATIE
DNA-replicatie is een semi-conservatief proces waarbij het DNA wordt verdubbeld. Een DNA-helix
wordt ‘gesplitst’ in zijn twee strengen, waarna aan elke moederstreng een nieuwe streng wordt
aangebouwd. Elke nieuw DNA-molecule bestaat dus uit 1 oude streng en 1 nieuwe streng.
DNA-replicatie gebeurt tijdens de mitose of celdeling.
G1 Aanmaak cytoplasma, eiwitten etc
S DNA-replicatie of -synthese
G2 Voorbereiding op eigenlijke celdeling
M Celdeling / mitose
G0 Fase waarin een cel niet meer deelt Bv. Hersencellen
De DNA-replicatie gebeurt op verschillende plaatsen tegelijk om het
proces sneller te laten gaan (= origins of replication). De gemiddelde
snelheid van de DNA-replicatie is 100 basenparen per
seconde en duurt zo’n 8 uur om het volledige menselijke genoom te
repliceren.
3
, Samenvatting menselijke erfelijkheidsleer – Kaat Serneels
Helicase Haalt 2 DNA-strengen uit elkaar thv een
origin of replication en werkt zoals een
rits
RNA primer Startpunt van een DNA polymerase
DNA - Schakelt de verschillende nucleotiden
polymerase aan elkaar op de complementaire streng
- Corrigeert fouten en herstelt DNA in de
G2 fase
DNA ligase Creëert de fosfodiesterbinding tussen de
okazaki fragmenten
Omdat DNA polymerase maar in 1 richting kan werken (nl. 5’-3’ richting van de nieuwe streng, of de
3’-5’ richting waarop het zich baseert), is er telkens een leading en een lagging strand. Op de leading
strand kan DNA polymerase continu blijven doorwerken terwijl helicase de twee DNA-strengen
verder uit elkaar ‘ritst’. Maar op de lagging strand bindt er telkens een nieuw DNA polymerase-
molecule op de plek tot waar helicase op dat moment is geraakt. Daardoor ontstaan er verschillende
stukjes DNA of okazaki fragmenten die door DNA ligase aan elkaar ‘gelijmd’ worden.
4
HOOFDSTUK 0 – INLEIDING
Aantal jaar geleden Ontstaan van …
4,8 miljard De aarde
3,8 – 3,5 miljard Prokaryoten (eerste leven)
Atmosfeer was initieel anaeroob
2,4 – 2 miljard Fotosynthese
Toenemende zuurstofconcentratie in de atmosfeer
1,5 miljard Ontstaan van eukaryoten (meercellige organismen)
0,5 miljard Vissen
420 miljoen Eerste landdieren
50 duizend Homo sapiens
Als de 4,8 miljard jaar dat de aarde bestaat wordt vergeleken met een dag van 24 uur is de mens pas
20 seconden voor middernacht ontstaan. Terwijl prokaryoten al zijn ontstaan rond 3u15 en
eukaryoten rond 13u.
Prokaryote cel Eukaryote cel
Klein (1 µm) Groot (10 – 100 µm)
Geen kernmembraan Wel kernmembraan
Circulair chromosoom dat los in het cytoplasma Lineaire chromosomen in de kern
ligt
DNA: 1-5 x 106 nucleotiden DNA: 1-5 x 109 nucleotiden
Geen cytoskelet (ribosomen bewegen vrij in het Wel cytoskelet
cytoplasma)
Geen organellen Wel organellen
1
,Samenvatting menselijke erfelijkheidsleer – Kaat Serneels
HOOFDSTUK 1 – DNA STRUCTUUR EN DNA REPLICATIE
1.1. DNA STRUCTUUR
Nucleïnezuren zoals DNA en RNA zijn
opgebouwd uit nucleotiden: een base, een
pentose en een fosfaat.
Er zijn twee groepen basen:
- Pyrimidines: cytosine (C), thymine
(T), uracil (U)
- Purines: adenine (A), guanine (G)
Opmerking: thymine komt enkel voor bij DNA
en uracil enkel bij RNA
Een pentose is een suikerring. Bij RNA (ribonucleïnezuur) is dat ribose en bij DNA
(deoxyribonucleïnezuur) is dat deoxyribose. Deze twee pentoses verschillen van elkaar door de aan-
of afwezigheid van een zuurstofatoom op koolstofatoom 2 van de suikerring.
Een base gebonden aan een pentose wordt een nucleoside genoemd.
Het laatste bestanddeel van een nucleotide is het fosfaat die bindt op koolstofatoom 5 van de
suikerring. Het DNA zelf is opgebouwd uit nucleotiden met één enkele fosfaatgroep. In het
cytoplasma van de cel komen ook nucleotiden voor die met meerdere fosfaten gebonden zijn. Bij de
vorming van DNA worden deze extra fosfaten afgeknipt, waarbij dan energie vrijkomt.
Bv. ATP (adenosine trifosfaat) → ADP (adenosine difosfaat) → AMP (adenosine monofosfaat)
Om een enkele DNA-streng te vormen, wordt er een binding gemaakt tussen twee nucleotiden dmv
een verbinding tussen een fosfaat en het derde koolstofatoom van een suikerring (= fosfodiester
binding).
De tweede DNA-streng is complementair aan de eerste, dwz dat adenine altijd
bindt met thymine (A-T) en guanine altijd met cytosine (G-C). Deze basen binden
met elkaar dmv een waterstofbrug. DNA-strengen zijn ook antiparallel met
elkaar: ze lopen in tegenovergestelde richting (3’→5’ en 5’→3’).
Samen vormen de twee DNA-strengen een helix met kleine en grote groeves.
Om in experimenteel onderzoek de basensequentie te achterhalen, moeten de
twee DNA-strengen weer uit elkaar worden gehaald. Dat gebeurt door het DNA
te koken, waardoor de waterstofbrugverbindingen verbreken.
Omdat de A-T-verbinding bestaat uit 2 waterstofbruggen en de G-C-verbinding
uit 3, is het vaak lastig om G-C-rijk DNA te verbreken en te lezen.
De DNA-sequentie van een streng wordt in het labo altijd in de 5’-3’ richting
gelezen. De sequentie van de andere streng kan dan worden bepaald dankzij de
complementariteit van DNA.
De lengte van een DNA-streng wordt uitgedrukt in kilobasenparen (kbp).
2
,Samenvatting menselijke erfelijkheidsleer – Kaat Serneels
1.2. VERSCHIL TUSSEN DNA EN RNA
DNA RNA
Basen Basen: A, T, C, G Basen: A, U, C, G
Pentose Deoxyribose Ribose
Aantal strengen Dubbelstrengig Enkelstrengig
Verbindingen Vormt waterstofbruggen met Vormt waterstofbruggen met basen van
basen van complementaire streng dezelfde streng
1.3. MENSELIJK GENOOM
Het menselijk genoom bestaat uit 3 miljard
basenparen en als je 1 DNA-molecule
(chromosoom) uitrolt, is het 3 meter lang.
Maar niet al ons DNA bestaat uit coderende
sequenties (DNA dat instaat voor de
aanmaak van eiwitten).
Bovendien bevatten onze cellen ook nog een klein stukje extra-nucleair of mitochondriaal DNA dat
nog een overblijfsel is van de evolutie.
1.4. DNA REPLICATIE
DNA-replicatie is een semi-conservatief proces waarbij het DNA wordt verdubbeld. Een DNA-helix
wordt ‘gesplitst’ in zijn twee strengen, waarna aan elke moederstreng een nieuwe streng wordt
aangebouwd. Elke nieuw DNA-molecule bestaat dus uit 1 oude streng en 1 nieuwe streng.
DNA-replicatie gebeurt tijdens de mitose of celdeling.
G1 Aanmaak cytoplasma, eiwitten etc
S DNA-replicatie of -synthese
G2 Voorbereiding op eigenlijke celdeling
M Celdeling / mitose
G0 Fase waarin een cel niet meer deelt Bv. Hersencellen
De DNA-replicatie gebeurt op verschillende plaatsen tegelijk om het
proces sneller te laten gaan (= origins of replication). De gemiddelde
snelheid van de DNA-replicatie is 100 basenparen per
seconde en duurt zo’n 8 uur om het volledige menselijke genoom te
repliceren.
3
, Samenvatting menselijke erfelijkheidsleer – Kaat Serneels
Helicase Haalt 2 DNA-strengen uit elkaar thv een
origin of replication en werkt zoals een
rits
RNA primer Startpunt van een DNA polymerase
DNA - Schakelt de verschillende nucleotiden
polymerase aan elkaar op de complementaire streng
- Corrigeert fouten en herstelt DNA in de
G2 fase
DNA ligase Creëert de fosfodiesterbinding tussen de
okazaki fragmenten
Omdat DNA polymerase maar in 1 richting kan werken (nl. 5’-3’ richting van de nieuwe streng, of de
3’-5’ richting waarop het zich baseert), is er telkens een leading en een lagging strand. Op de leading
strand kan DNA polymerase continu blijven doorwerken terwijl helicase de twee DNA-strengen
verder uit elkaar ‘ritst’. Maar op de lagging strand bindt er telkens een nieuw DNA polymerase-
molecule op de plek tot waar helicase op dat moment is geraakt. Daardoor ontstaan er verschillende
stukjes DNA of okazaki fragmenten die door DNA ligase aan elkaar ‘gelijmd’ worden.
4
