ZELFSTUDIE
DNA REPLICATIE
- Semiconservatieve replicatie
- DNA synthese volgt AT/GC regel
- Verschillende cellulaire proteïnen zijn nodig voor replicatie vlot een accuraat te laten verlopen
DNA replicatie begint bij het origin of replication waar de replication forks gevorm worden
- Origins of replication plaats in de chromosoom dat werkt als start punt voor DNA replicatie
- Bij het startpunt wordt de twee DNA strengen ontbonden
- Proceeds outwards from twoo replications forks
- Bidirectional replication begint aan het startpunt en verloopt tot de new strand ontmoeten aan
de andere kant van het chromosoom
- Eukaryoten hebben een langer chromosoom = hebben dus meer startpunten nodig voor de
replicatie
o Alle aparte strands maken uiteindelijk contact met elkaar om de replicatie af te maken
PROTEÏNEN
HELICASE, TOPOISOMERASE, EN SINGLE-STRAND BINDING PROTEIN: VORMEN EN
BEWEGEN VAN DE REPLICATION FORK
Zodat het als template kan gebruikt worden moeten de strands van een dubbele helix uit een
gehaald worden = vorming van een fork dat moet bewegen
DNA helicase: zorgt ervoor dat de scheiding van de strengen bij elke vork beweegt naar buiten vanaf de
oorsprong
- Bindt zich aan een van de DNA strengen en beweegt van 5´ 3´ naar de vork
- Het gebruikt ATP om de DNA strengen te scheiden en de vork te bewegen
- Genereert extra coiling voor de replicatievork wordt verlicht DNA topoisomerase
Single-strand binding proteins
- Binden op beide strengen van DNA en vermijden dat de dubbele helix opnieuw gevormd wordt
tot dat de complementaire dochter strengen gevormd worden
SNELHEID
- Bacteriën 500 N/sec
- Eukaryoten 50 N/sec
DNA POLYMERASE EN PRIMASE: SYNTHESE VAN DNA STRENGEN
DNA polymerase : zorgt voor het covalent aan elkaar koppelen van nucleotiden tot DNA-strengen
- DNA polymerase glijdt langst de DNA vrije nucleotiden met 3 fosfaatgroepen
(deoxynucleosidetrifosfaten) binden aan de blootliggende basen van de template streng via
waterstofbruggen
o Volgen de AT/GC regel
1
, - Katalytische plaats DNA polymerase breekt een binding tussen de eerste en tweede fosfaat
hecht de resulterende nucleotide met één fosfaatgroep aan het 3´-uiteinde van de
groeiende streng via een fosfoesterbinding
- Het braken van een covalente binding zet pyrofosfaat vrij = exergonische reactie (levert
energie)
o Pyrofosfaat wordt omgezet tot 2 fosfaten
- DNA polymerase heeft 2 extra enzymatische eigenscheppen dat invloed hebben op hoe de DNA
strengen worden gemaakt
1. DNA polymerase kan de DNA synthese niet beginnen op een kale template streng
Als aan de template streng al een DNA of RNA streng aan vastzit kan DNA
polymerase de bestaande streng verlengen door DNA aan te maken
Als de template streng kale is dan is er nog een ander enzym nodig = DNA
primase
Maakt een complementaire primer kort segment RNA primer (10-
12 nucleotiden)
Korte RNA segmenten starten het proces van DNA replicatie
2. Een keer dat de synthese begonnen is dan kan het alleen nieuw DNA
synthetiseren in de 5´ 3´ richting
LEADING AND LAGGING DNA STRENGEN WORDEN ANDERS AANGEMAAKT
De synthese begint altijd met een RNA primer en de nieuwe DNA wordt gemaakt inde 5´ 3´richting
De manier waarop de 2 dochter strengen gesynthetiseerd worden is verschillend
Leading strand
- Gemaakt in de zelfde richting dat de vork beweegt
- En is één lang doorlopend molecuul
Lagging strand
- Gemaakt door kleine fragmenten die aan elkaar verbonden zijn = Okazaki fragmeten
- Gebeurt in de richting weg van de vork
- Ten slotte wordt de DNA primer verwijdert en worden de okazaki vragmenten met elkaar
verbonden om een continue DNA streng te vormen
2
,DNA polymerase I en DNA polymerase III (DNA replicatie bij Escherichia coli)
Leading strand (3´-> 5´)
- DNA primase maakt één RNA primer aan de opening
- DNA polymerase III hecht nucleotiden in de 5´ 3´richting
- DNA polymerase III heeft een klemeiwit dat er voor zorgt dat het kan glijden langst de template
streng zonder dat het er af valt
Lagging strand (5´ 3´)
- DNA wordt ook gesynthetiseerd in de 5´ 3´ richting
- Weg van de vork
- Synthese van Okazaki fragmenten dat elk hun primer nodig hebben
- DNA polymerase III synthetiseert de rest van het fragment
Om de synthese in de lagging streng te voltooien moet er 3 dingen gebeuren
1. Het verwijderen van RNA primers gebeurt door DNA polymerase I
2. Synthese van DNA in het gebied waar primers verwijdert zijn DNA polymerase I gaan de
vrijgekomen regio´s op vullen met DNA
3. Het verbinden van de DNA fragmenten via covalente bindingen DNA ligase
DNA REPLICATIE IS ZEER NAUWKEURIG
1 op 1 miljoen kans dat er een fout gebeurt
1. Waterstofbruggen tussen A en T en G en C zijn stabieler dan tussen mismatched pairs
2. Het is onwaarschijnlijk dat de activatie plaats van DNA polymerase bindingen tussen
aangrenzende nucleotiden katalyseert als er een verkeerd gematcht besenpaar wordt gevormd
3. DNA polymerase kan proef reading uitvoeren = herkennen van een foute nucleotide
o Proofreading gebeurt in de 3´ 5´richting en draait dan weer om
DNA POLYMERASES ZIJN EEN FAMILIE ENZYMEN MET GESPECIALISEERDE FUNCTIES
3 belangrijke zaken bij DNA replicatie speed, fidelity and completeness
- Hiervoor worden er verschillende soorten DNA polymerase aangemaakt
Genoom bevat meerdere DNA polymerase genen dat ontstaan door genduplicatie
Tijdens de evolutie hebben mutaties er voor gezorgd dat er families van DNA polymerases ontstonden
met gespecialiseerde functies
E.coli versus mens
E.coli
- Heeft 5 verschillende DNA polymerases I, II, III, IV en V
o DNA polymerase I verwijderen van RNA primers en invullen van overblijvende
gaten met DNA
o DNA polymerase II, IV en V repareren van DNA en het repliceren van beschadigt
DNA
o DNA polymerase III DNA replicatie
3
, DNA polymerases I en III lopen vast bij schade en kunnen de streng niet meer afmaken
DNA polymerases II, IV en V lopen niet vast bij schade maar zijn minder snel dan polymerases I en III
Mensen (griekse letters) :
- Hebben meer dan een dozijn verschillende DNA polymerases
o DNA polymerase α heeft een ingebouwde primase subeenheid en zorgt voor de
synthese van RNA primers gevolgd door korte DNA regio´s
o DNA polymerase δ en ε breiden DNA snel uit
o DNA polymerase γ repliceert mitochondriaal DNA
o Andere DNA polymerases repareren laesies
Als de replicatie niet kan door gaan door de structuur zullen er lesion-
replicating polymerases gebonden worden aan het beschadigd DNA
kunnen over de lesions de strand synthetiseren
TRANSCRIPTIE
= DNA segment gekopieerd naar een RNA segment
- De structuur van het DNA wordt niet permanent verandert
(A-T en G-C)
OP MOLECULAIR NIVEAU KAN EEN GEN WORDEN GETRANSCRIBEERD EN EEN
FUNCTIONEEL PRODUCT PRODUCEREN
Gen = georganiseerde eenheid van DNA sequenties waarmee een segment van het DNA kan worden
getranscribeerd in RNA en uiteindelijk resulteert in de vorming van een functioneel product
mRNA: specificeert de aminozuursequentie van een polypeptide
- Wordt gemaakt wanneer een structureel gen wordt getranscribeerd
- Is een tussen product in de synthese van de polypeptiden
4
DNA REPLICATIE
- Semiconservatieve replicatie
- DNA synthese volgt AT/GC regel
- Verschillende cellulaire proteïnen zijn nodig voor replicatie vlot een accuraat te laten verlopen
DNA replicatie begint bij het origin of replication waar de replication forks gevorm worden
- Origins of replication plaats in de chromosoom dat werkt als start punt voor DNA replicatie
- Bij het startpunt wordt de twee DNA strengen ontbonden
- Proceeds outwards from twoo replications forks
- Bidirectional replication begint aan het startpunt en verloopt tot de new strand ontmoeten aan
de andere kant van het chromosoom
- Eukaryoten hebben een langer chromosoom = hebben dus meer startpunten nodig voor de
replicatie
o Alle aparte strands maken uiteindelijk contact met elkaar om de replicatie af te maken
PROTEÏNEN
HELICASE, TOPOISOMERASE, EN SINGLE-STRAND BINDING PROTEIN: VORMEN EN
BEWEGEN VAN DE REPLICATION FORK
Zodat het als template kan gebruikt worden moeten de strands van een dubbele helix uit een
gehaald worden = vorming van een fork dat moet bewegen
DNA helicase: zorgt ervoor dat de scheiding van de strengen bij elke vork beweegt naar buiten vanaf de
oorsprong
- Bindt zich aan een van de DNA strengen en beweegt van 5´ 3´ naar de vork
- Het gebruikt ATP om de DNA strengen te scheiden en de vork te bewegen
- Genereert extra coiling voor de replicatievork wordt verlicht DNA topoisomerase
Single-strand binding proteins
- Binden op beide strengen van DNA en vermijden dat de dubbele helix opnieuw gevormd wordt
tot dat de complementaire dochter strengen gevormd worden
SNELHEID
- Bacteriën 500 N/sec
- Eukaryoten 50 N/sec
DNA POLYMERASE EN PRIMASE: SYNTHESE VAN DNA STRENGEN
DNA polymerase : zorgt voor het covalent aan elkaar koppelen van nucleotiden tot DNA-strengen
- DNA polymerase glijdt langst de DNA vrije nucleotiden met 3 fosfaatgroepen
(deoxynucleosidetrifosfaten) binden aan de blootliggende basen van de template streng via
waterstofbruggen
o Volgen de AT/GC regel
1
, - Katalytische plaats DNA polymerase breekt een binding tussen de eerste en tweede fosfaat
hecht de resulterende nucleotide met één fosfaatgroep aan het 3´-uiteinde van de
groeiende streng via een fosfoesterbinding
- Het braken van een covalente binding zet pyrofosfaat vrij = exergonische reactie (levert
energie)
o Pyrofosfaat wordt omgezet tot 2 fosfaten
- DNA polymerase heeft 2 extra enzymatische eigenscheppen dat invloed hebben op hoe de DNA
strengen worden gemaakt
1. DNA polymerase kan de DNA synthese niet beginnen op een kale template streng
Als aan de template streng al een DNA of RNA streng aan vastzit kan DNA
polymerase de bestaande streng verlengen door DNA aan te maken
Als de template streng kale is dan is er nog een ander enzym nodig = DNA
primase
Maakt een complementaire primer kort segment RNA primer (10-
12 nucleotiden)
Korte RNA segmenten starten het proces van DNA replicatie
2. Een keer dat de synthese begonnen is dan kan het alleen nieuw DNA
synthetiseren in de 5´ 3´ richting
LEADING AND LAGGING DNA STRENGEN WORDEN ANDERS AANGEMAAKT
De synthese begint altijd met een RNA primer en de nieuwe DNA wordt gemaakt inde 5´ 3´richting
De manier waarop de 2 dochter strengen gesynthetiseerd worden is verschillend
Leading strand
- Gemaakt in de zelfde richting dat de vork beweegt
- En is één lang doorlopend molecuul
Lagging strand
- Gemaakt door kleine fragmenten die aan elkaar verbonden zijn = Okazaki fragmeten
- Gebeurt in de richting weg van de vork
- Ten slotte wordt de DNA primer verwijdert en worden de okazaki vragmenten met elkaar
verbonden om een continue DNA streng te vormen
2
,DNA polymerase I en DNA polymerase III (DNA replicatie bij Escherichia coli)
Leading strand (3´-> 5´)
- DNA primase maakt één RNA primer aan de opening
- DNA polymerase III hecht nucleotiden in de 5´ 3´richting
- DNA polymerase III heeft een klemeiwit dat er voor zorgt dat het kan glijden langst de template
streng zonder dat het er af valt
Lagging strand (5´ 3´)
- DNA wordt ook gesynthetiseerd in de 5´ 3´ richting
- Weg van de vork
- Synthese van Okazaki fragmenten dat elk hun primer nodig hebben
- DNA polymerase III synthetiseert de rest van het fragment
Om de synthese in de lagging streng te voltooien moet er 3 dingen gebeuren
1. Het verwijderen van RNA primers gebeurt door DNA polymerase I
2. Synthese van DNA in het gebied waar primers verwijdert zijn DNA polymerase I gaan de
vrijgekomen regio´s op vullen met DNA
3. Het verbinden van de DNA fragmenten via covalente bindingen DNA ligase
DNA REPLICATIE IS ZEER NAUWKEURIG
1 op 1 miljoen kans dat er een fout gebeurt
1. Waterstofbruggen tussen A en T en G en C zijn stabieler dan tussen mismatched pairs
2. Het is onwaarschijnlijk dat de activatie plaats van DNA polymerase bindingen tussen
aangrenzende nucleotiden katalyseert als er een verkeerd gematcht besenpaar wordt gevormd
3. DNA polymerase kan proef reading uitvoeren = herkennen van een foute nucleotide
o Proofreading gebeurt in de 3´ 5´richting en draait dan weer om
DNA POLYMERASES ZIJN EEN FAMILIE ENZYMEN MET GESPECIALISEERDE FUNCTIES
3 belangrijke zaken bij DNA replicatie speed, fidelity and completeness
- Hiervoor worden er verschillende soorten DNA polymerase aangemaakt
Genoom bevat meerdere DNA polymerase genen dat ontstaan door genduplicatie
Tijdens de evolutie hebben mutaties er voor gezorgd dat er families van DNA polymerases ontstonden
met gespecialiseerde functies
E.coli versus mens
E.coli
- Heeft 5 verschillende DNA polymerases I, II, III, IV en V
o DNA polymerase I verwijderen van RNA primers en invullen van overblijvende
gaten met DNA
o DNA polymerase II, IV en V repareren van DNA en het repliceren van beschadigt
DNA
o DNA polymerase III DNA replicatie
3
, DNA polymerases I en III lopen vast bij schade en kunnen de streng niet meer afmaken
DNA polymerases II, IV en V lopen niet vast bij schade maar zijn minder snel dan polymerases I en III
Mensen (griekse letters) :
- Hebben meer dan een dozijn verschillende DNA polymerases
o DNA polymerase α heeft een ingebouwde primase subeenheid en zorgt voor de
synthese van RNA primers gevolgd door korte DNA regio´s
o DNA polymerase δ en ε breiden DNA snel uit
o DNA polymerase γ repliceert mitochondriaal DNA
o Andere DNA polymerases repareren laesies
Als de replicatie niet kan door gaan door de structuur zullen er lesion-
replicating polymerases gebonden worden aan het beschadigd DNA
kunnen over de lesions de strand synthetiseren
TRANSCRIPTIE
= DNA segment gekopieerd naar een RNA segment
- De structuur van het DNA wordt niet permanent verandert
(A-T en G-C)
OP MOLECULAIR NIVEAU KAN EEN GEN WORDEN GETRANSCRIBEERD EN EEN
FUNCTIONEEL PRODUCT PRODUCEREN
Gen = georganiseerde eenheid van DNA sequenties waarmee een segment van het DNA kan worden
getranscribeerd in RNA en uiteindelijk resulteert in de vorming van een functioneel product
mRNA: specificeert de aminozuursequentie van een polypeptide
- Wordt gemaakt wanneer een structureel gen wordt getranscribeerd
- Is een tussen product in de synthese van de polypeptiden
4
