Samenvatting Biotechnologie
H1: INLEIDING
Biotechnologie = gebaseerd op biologie → gebruikt dieren/ planten/ bac/ andere
levende wezens voor ontwikkeling medicijnen, voedsel of nieuwe stoffen
• Klassieke: traditionele technieken
• Moderne: eig van organismen aanpassen door rechtstreekse ingrijp op DNA (=
code van alle erfelijke info)
Enkele toepassingen biotechnologie (BT)
• Rode BT: geneeskunde
• Groene BT: landbouw
• Witte BT: voeding en industrie
H2: GENETISCH MATERIAAL
DNA = desoxyribonucleïnezuur
• Cel > Chromosomen (46) > DNA > Genen
• Genen = stukje DNA, coderen voor eiwitten (EW)
• Haploïd = n chromosomen
• Diploïd = 2n chromosomen
Structuur DNA
Elementen DNA-molecule
• 2 complementaire strengen
• Streng: aaneenschakeling van nucleotiden
• Bouw: pentosesuiker (desoxyribose) + fosfaatgroep + purine/ pyrimidinebase
• Suikerring: 2 C = H → -desoxy (DNA); OH → -ribo (RNA)
• P-groep: 5 C
• Nucleotidebase: 1 C
• Basen: adenine (A), guanine (G), cytosine (C), thymine (T) uracil (U) bij mRNA!
• in DNA = GTAC en in RNA = GUAC
, • Grote purine basen: A & G
• Kleine pyrimidine basen: C & T (U)
• Dubbele helix-structuur → basen = binnenzijde, suikerfosfaten = buitenzijde
• Vorming basenparen door H-bruggen: A=T en G≡C
Opbouw DNA-streng
• Toev desoxyribonucleosidetrifosfaat (dNTP)
• 3P-groep (5C) → 2P-groepen afsplitsen (pyrofosfaat) → hechten aan 3C
• Gevolg: aangroei DNA-streng altijd 5’ → 3’; antiparallel structuur 3’ → 5’
Functie DNA
• (Zelf)replicatie = behoud info
• Transcriptie (EW-synthese): DNA → RNA = aflezen info voor gebruik
Verschil genetisch materiaal prokaryoten
Prokaryoot Eukaryoot
Kern Geen kern; DNA ligt vrij in DNA in celkern met
cytoplasma kernmembraan
DNA-vorm Circulair DNA, geen 5’- en Lineair DNA, 5’- en 3’-
3’-uiteinden uiteinden
Chromosomen Enkelvoudig (1 groot Meerdere lineaire
circulair chromosoom) chromosomen
Plasmiden Vaak aanwezig: kleine Zelden aanwezig (soms in
circulaire DNA-moleculen, gist of bepaalde parasieten)
bevatten extra genen
Eiwitbinding DNA niet verpakt rond DNA verpakt rond histonen
histonen (met uitz bij
archaea)
Celgrootte Klein (1–10 µm) Groter (10–100 µm)
Compartimentering Geen membraangebonden Veel organellen met
organellen membranen (bv.
mitochondriën, ER, Golgi)
Voortplanting Ongeslachtelijk, binaire Geslachtelijk en/of
deling ongeslachtelijk (mitose,
meiose)
Voorbeelden Bacteriën, archaea Dieren, planten, schimmels,
protisten
Replicatie Cytoplasma Nucleus
,DNA replicatie
Replicatie = verdubbeling DNA in cel
Fase 1: voorbereiding
• Start bij replicatiestartpunt (origin)
• Binding van initiator-EW → helicase opent dubbele helix → vorming replicatiebel
met 2 replicatievorken
• Gebeurt in Origin of replication = ARS element (autonomously replicating
sequence) → ARS uit drie domeinen: A = herkenning origin; B = ontwinden; C =
DNA-eiwit interactie (initiator EW)
• Stabilisatie enkelstrengs bindingsproteïnen aan losse strengen → voorkomen
opnieuw vormen van H-bruggen
• Topoisomerase voorkomt over-verdraaiing door tijdelijk breuk te maken in de
streng (relaxatie DNA)
Fase 2: effectieve replicatie
• Enkelstrengs DNA gebruikt als mal
• Start: primer (stukje RNA) door DNA-primase
• DNA-polymerase III voegt nucleotiden toe in 5’ → 3’ richting
• Leading strand: continue synthese 5’ → 3’
• Lagging strand: aangroei moet ook 5’ → 3’ = discontinue synthese in korte
Okazaki-fragmenten (elk begint met een primer)
• Primers later verwijderd door exonuclease → vervangen door DNA (DNA-
polymerase I)
• Fragmenten samengevoegd mbv DNA-ligase
Belang van 5’ → 3’ richting
• Energievoorziening en foutcontrole (proofreading) werken enkel correct bij
toevoeging aan 3’-OH groep
• Aangroei in 3’ → 5’ richting zou tot veel fouten leiden
• DNA-pol III kan enkel werken van 5’→ 3’
, Pro vs eukaryoot
Kenmerk Prokaryoten Eukaryoten
Aantal origins of 1 Meerdere
replication
DNA-polymerasen 1 replicatiebel, 2 Meerdere replicatiebels,
replicatievorken replicatievorken
Okazaki-fragmenten Groot (2000 Klein (200 nucleotiden)
nucleotiden)
Replicatiesnelheid Sneller Trager
Einde replicatie Geen probleem Probleem bij laatste RNA-primer op
(circulair DNA) lagging strand
Oplossing einde Niet nodig Telomerase verlengt template met
lagging strand telomeerherhalingen → polymerase
kan streng afmaken
Eiwitsynthese
Essentie: DNA → transcriptie (kern) → mRNA → translatie (cytoplasma) → EW
DNA transcriptie
Transcriptie = DNA → mRNA
• Startpunt: +1 locatie van de promotor (transcriptie start site)
H1: INLEIDING
Biotechnologie = gebaseerd op biologie → gebruikt dieren/ planten/ bac/ andere
levende wezens voor ontwikkeling medicijnen, voedsel of nieuwe stoffen
• Klassieke: traditionele technieken
• Moderne: eig van organismen aanpassen door rechtstreekse ingrijp op DNA (=
code van alle erfelijke info)
Enkele toepassingen biotechnologie (BT)
• Rode BT: geneeskunde
• Groene BT: landbouw
• Witte BT: voeding en industrie
H2: GENETISCH MATERIAAL
DNA = desoxyribonucleïnezuur
• Cel > Chromosomen (46) > DNA > Genen
• Genen = stukje DNA, coderen voor eiwitten (EW)
• Haploïd = n chromosomen
• Diploïd = 2n chromosomen
Structuur DNA
Elementen DNA-molecule
• 2 complementaire strengen
• Streng: aaneenschakeling van nucleotiden
• Bouw: pentosesuiker (desoxyribose) + fosfaatgroep + purine/ pyrimidinebase
• Suikerring: 2 C = H → -desoxy (DNA); OH → -ribo (RNA)
• P-groep: 5 C
• Nucleotidebase: 1 C
• Basen: adenine (A), guanine (G), cytosine (C), thymine (T) uracil (U) bij mRNA!
• in DNA = GTAC en in RNA = GUAC
, • Grote purine basen: A & G
• Kleine pyrimidine basen: C & T (U)
• Dubbele helix-structuur → basen = binnenzijde, suikerfosfaten = buitenzijde
• Vorming basenparen door H-bruggen: A=T en G≡C
Opbouw DNA-streng
• Toev desoxyribonucleosidetrifosfaat (dNTP)
• 3P-groep (5C) → 2P-groepen afsplitsen (pyrofosfaat) → hechten aan 3C
• Gevolg: aangroei DNA-streng altijd 5’ → 3’; antiparallel structuur 3’ → 5’
Functie DNA
• (Zelf)replicatie = behoud info
• Transcriptie (EW-synthese): DNA → RNA = aflezen info voor gebruik
Verschil genetisch materiaal prokaryoten
Prokaryoot Eukaryoot
Kern Geen kern; DNA ligt vrij in DNA in celkern met
cytoplasma kernmembraan
DNA-vorm Circulair DNA, geen 5’- en Lineair DNA, 5’- en 3’-
3’-uiteinden uiteinden
Chromosomen Enkelvoudig (1 groot Meerdere lineaire
circulair chromosoom) chromosomen
Plasmiden Vaak aanwezig: kleine Zelden aanwezig (soms in
circulaire DNA-moleculen, gist of bepaalde parasieten)
bevatten extra genen
Eiwitbinding DNA niet verpakt rond DNA verpakt rond histonen
histonen (met uitz bij
archaea)
Celgrootte Klein (1–10 µm) Groter (10–100 µm)
Compartimentering Geen membraangebonden Veel organellen met
organellen membranen (bv.
mitochondriën, ER, Golgi)
Voortplanting Ongeslachtelijk, binaire Geslachtelijk en/of
deling ongeslachtelijk (mitose,
meiose)
Voorbeelden Bacteriën, archaea Dieren, planten, schimmels,
protisten
Replicatie Cytoplasma Nucleus
,DNA replicatie
Replicatie = verdubbeling DNA in cel
Fase 1: voorbereiding
• Start bij replicatiestartpunt (origin)
• Binding van initiator-EW → helicase opent dubbele helix → vorming replicatiebel
met 2 replicatievorken
• Gebeurt in Origin of replication = ARS element (autonomously replicating
sequence) → ARS uit drie domeinen: A = herkenning origin; B = ontwinden; C =
DNA-eiwit interactie (initiator EW)
• Stabilisatie enkelstrengs bindingsproteïnen aan losse strengen → voorkomen
opnieuw vormen van H-bruggen
• Topoisomerase voorkomt over-verdraaiing door tijdelijk breuk te maken in de
streng (relaxatie DNA)
Fase 2: effectieve replicatie
• Enkelstrengs DNA gebruikt als mal
• Start: primer (stukje RNA) door DNA-primase
• DNA-polymerase III voegt nucleotiden toe in 5’ → 3’ richting
• Leading strand: continue synthese 5’ → 3’
• Lagging strand: aangroei moet ook 5’ → 3’ = discontinue synthese in korte
Okazaki-fragmenten (elk begint met een primer)
• Primers later verwijderd door exonuclease → vervangen door DNA (DNA-
polymerase I)
• Fragmenten samengevoegd mbv DNA-ligase
Belang van 5’ → 3’ richting
• Energievoorziening en foutcontrole (proofreading) werken enkel correct bij
toevoeging aan 3’-OH groep
• Aangroei in 3’ → 5’ richting zou tot veel fouten leiden
• DNA-pol III kan enkel werken van 5’→ 3’
, Pro vs eukaryoot
Kenmerk Prokaryoten Eukaryoten
Aantal origins of 1 Meerdere
replication
DNA-polymerasen 1 replicatiebel, 2 Meerdere replicatiebels,
replicatievorken replicatievorken
Okazaki-fragmenten Groot (2000 Klein (200 nucleotiden)
nucleotiden)
Replicatiesnelheid Sneller Trager
Einde replicatie Geen probleem Probleem bij laatste RNA-primer op
(circulair DNA) lagging strand
Oplossing einde Niet nodig Telomerase verlengt template met
lagging strand telomeerherhalingen → polymerase
kan streng afmaken
Eiwitsynthese
Essentie: DNA → transcriptie (kern) → mRNA → translatie (cytoplasma) → EW
DNA transcriptie
Transcriptie = DNA → mRNA
• Startpunt: +1 locatie van de promotor (transcriptie start site)
