DNA: DEOXYRIBONUCLEÏNE ZUUR
CENTRAL DOGMA VAN DE MOLECULAIRE BIOLOGIE (basis goed kennen!!)
DEELKENMERKEN VAN LEVEN
-Afgescheiden: levende organismen zijn afgescheiden van hun leefomgeving door
celmembranen of celwanden.
-Beweging: zelfstandige beweging naar lichtbron of voedsel.
-Energieopname en -gebruik: voorziening in grondstoffen en energie.
-Communicatie (met elkaar en omgeving): prikkels kunnen ontvangen en verwerken (cellen
communiceren via moleculaire signalen).
-Voorplanting: kenmerken doorgeven aan volgende generatie door seksuele of aseksuele
voorplanting en zorgt ook voor evolutie binnen een soort.
-Groeien: het evolueren in tijd van een organisme en het toenemen in complexiteit
-Interpretatie van prikkels: het verzamelen van gegevens in de omgeving en het reageren
daarop.
CEL
= eenheid van het leven en is instaat autonoom te overleven.
= een eenheid die afgescheiden is van zijn omgeving en die bestaat uit een zeer
georganiseerde opbouw die tot stand komt tussen de wisselwerking van de biomoleculen
(Proteïne of eiwitten, Lipiden of vetten, Nucleïnezuren, Carbohydraten of koolwaterstoffen).
Eukaryoten en Prokaryoten (verschillend maar biochemisch gezien wel veel gelijkenissen)
Eukaryoten = patiënt
Prokaryoten = bacteriën (in menselijk lichaam)
100 000 miljard cellen in lichaam → evenveel bacteriën in lichaam
GESCHIEDENIS VAN ERFELIJKHEIDSLEER
Genen = informatie-bevattende elementen die de karakteristieken van een individu en ook de
soort waartoe het individu behoort bevat. -->Coderen van erfelijke eigenschappen.
2 genen per kenmerk --> 1 gen wordt doorgegeven
Homozygoot (zelfde gen bij beide ouders)
Heterozygoot (verschillende gen bij beide ouders)
Mendel (1866)
Definieerde als eerste de genen als overerfbare kenmerken.
Experiment: het kruisen van twee erwtenvariëteiten
→Waarneembare eigenschappen tot overerfbare eenheden kunnen worden teruggebracht.
→Elk individu (=cel) twee gekoppelde genen bevat, waarbij eventueel meerdere allelen
mogelijk zijn.
→Genen ofwel dominant versus recessief ofwel intermediair (beide zijn even dominant -->
nieuwe kenmerk (bv roodxwit=roos)) zijn.
,Garrod (1902)
= Link tussen genen en biochemische processen
Onderzoek het aandoening alkaptonurie (recessieve eigenschap) binnen een gezin.
Bij alkaptonurie gaat de urine zwart kleuren bij blootstelling aan lucht, urine bevat een hoge
concentratie aan homogentisinezuur dat normaal afgebroken moet worden door een enzym
veroorzaakt door een defect gen. -->Veroorzaakt door een defecte gen.
→Start van onderzoek naar de moleculaire verklaring van de erfelijkheid
WELKE STOFFEN BEVATTEN GENETISCHE INFORMATIE?
Chromosomen = dragers van genen (ontdekt door Walther Fleming (1800) tijdens celdeling).
Experiment
Stap1: cel homogeniseren (componenten uit de cel oplossen)
-door in detergent te brengen: celmembranen gaan oplossen en inhoud van cel zal in oplossing
vrijkomen.
-door mechanisch breken: door mixen of sonicatie (=hoge intensiteit aan ultrasoon geluid gaat
de celwand doen breken).
Stap2: oplossing verdelen in fracties met behulp van centrifugatie:
-Differentiële centrifugatie = je kan de snelheid aanpassen waardoor je weet wat je
afzondert.
Kernen-->mitochondriën-->ribosomen (hoe sneller hoe kleiner de zinkende deeltjes)
Zwaarste celorganellen (kernen) gaan een grotere kracht ondergaan en dus naar beneden
zinken
→Pellet (onderste laag van proefbuis)
Lichte celorganellen blijven bovenaan
→Supernatans (bovenste laag)
Vb.: 50 000 rpm (rotaties per minuut) = 300 000 g (valversnelling)
-Densiteitscentrifugatie = men maakt gebruikt van het verschil in de dichtheid of densiteit
van celorganellen.
Men brengt verschillende lagen met verschillende concentratie aan sucrose in het proefbuis
(gaan niet mengen) om densiteitgradiënt te creëren. Bij het centrifugeren gaan de
celorganellen naar de bodem toe migreren tot ze terecht komen in een sucroseoplossing die
het zelfde densiteit heeft als hun eigen.
Bij centrifugeren: zwaartekracht op homogenaat naar beneden en opwaarse kracht van
sucrose op homogenaat naar boven, celorganellen gaan dan delen in de verschillende lagen en
dan met naald zuigen.
Homogene oplossing van CsCl (cesiumchloride) kan een densiteitgradiënt creëren. Door
centrifugatie gaat CsCl zich concentreren in tipje van de buis, verschillende celorganellen
gaan zich in laagjes scheiden.
→Is zeer gevoelig, kan biomoleculen scheiden
Griffith (1941)
Streptococcus pneumoniae op muizen (uit S een nieuwe stam R ontwikkeld)
Bacteriën van S-stam Bacteriën van R-stam
Smooth (gladde vorm) Rough (onregelmatige of ruwe vorm)
Muis dood van longontsteking Geen longontsteking veroorzaakt
Homogenaat van S-stam + bacteriën van R-stam = wel longontsteking
-->Bacteriën kunnen de dragers van eigenschappen uit hun omgeving opnemen =
transformatie.
,!! alleen als de S extract DNA van S bevat is het dodelijk!!
→DNA zorgt voor het doorgeven van de dodelijke eigenschap (ze dachten dat het eiwitten
waren maar FOUT)
Het Hershey-Chase experiment (1952)
E. coli geïnfecteerd met bacteriofagen.
Cultuur1: Toevoegen van radioactief fosfaat (32P) in groeimedium -> wordt ingebouwd in
DNA van nieuwe bacteriofagen.
Cultuur2: Toevoegen van radioactief zwavel (35S) in groeimedium -> wordt ingebouwd in
eiwitten van nieuwe bacteriofagen.
Schudden en dan centrifugatie: Pellet = E. coli -> radioactieve fosfaat
Supernatans = bacteriofagen -> radioactieve zwavel
→DNA (radioactief fosfaat) bevat de informatie over de bouwstenen (zowel DNA als
eiwitten) van de bacteriofagen.
→ zo kan je zien of eiwitten of DNA rol hadden, zien welke een radioactieve laag onderaan
het proefbuisje heeft (DNA is terecht gekomen in pelet maar eiwit is in supernatans gebleven.
→ DNA is drager van de kenmerken om E.coli te herprogrammeren.
STRUCTUUR VAN DNA
DNA = DeoxyriboNucleic Acid
-D : Deoxiribose (suiker: cyclopentaan)
-N : Nucleobase (stikstof-bevattende ringstructuren):
2groepen : -Pyrimidines (Cytosine, Thymine)
-Purines (Adenine, Guanine)
-A : Fosfaatgroep
Nucleoside = Als basen vastzit op een ribose via N-beta-glycosidische binding.
Adenine → Adenosine
Cytosine → Cytidine
Guanine → Guanosine
Thymine → Thymidine
Uracil → Uridine
Nucleotide = Als een fosfaatgroep aan C 5’ verbonden is.
De vier basen komen in kleine hoeveelheden voor in de cel terwijl nucleotiden in grote
hoeveelheden voorkomen.
Ribosen zijn met elkaar gebonden via fosfodiesterbindingen tussen de fosfaatgroepen.
, Deoxyribonucleoside-tri-fosfaten (dNTPs)
Drie fosfaatgroepen in serie aan C 5’ (via fosfo-
anhydridebindingen)
Nucleoside-tri-fosfaten (NTPs)
Drie fosfaatgroepen in serie aan C 5’ (via fosfo-
anhydridebindingen) en een gedeoxyleerde ribose
Deoxyadenosinetrifosfaat (dATP)
Adenosinetrifosfaat (ATP)
Gaat binden aan membraan en structuur een beetje
veranderen. Fosfaat groepen worden benoemd met
griekse letters. Gamma en beta kunnen door selectieve
enzymen afgesplitst worden.
Cyclische adenosine monofosfaat (cAMP)
Dient als signaalmoleculen (zorgt voor verandering van activiteit
remmend of versnellend).
Wordt gesynthetiseerd door adenylaatcyclase (=enzyme) die aan de alfa-fosfaat van ATP
bindt met het 3’ OH (tweede ring). Om de
concentratie aan cAMP in evenwicht te houden
gaat de fosfodiesterase de cAMP omzetten naar
AMP door hydrolyse van de binding tussen het
fosfaat en het 3’ OH uiteinde van het ribose.
Hormoon -> ATP omgezet in cAMP door
adenylaatcyclase -> cAMP w gerempt door PDE
S-adenosyl-methionine (SAM)
ATP+Met (S voor zwavel). Het
methyleren van basen en eiwitten
intracellulair op verschillende plaatsen.
-->donor van methylgroep.(Met kennen)
Cafeïne
= inhibitor van fosfodiesterase.
Gaat binden op PDE waardoor de cAMP gehalte hoog blijft (zet niet
meer om in AMP).
CENTRAL DOGMA VAN DE MOLECULAIRE BIOLOGIE (basis goed kennen!!)
DEELKENMERKEN VAN LEVEN
-Afgescheiden: levende organismen zijn afgescheiden van hun leefomgeving door
celmembranen of celwanden.
-Beweging: zelfstandige beweging naar lichtbron of voedsel.
-Energieopname en -gebruik: voorziening in grondstoffen en energie.
-Communicatie (met elkaar en omgeving): prikkels kunnen ontvangen en verwerken (cellen
communiceren via moleculaire signalen).
-Voorplanting: kenmerken doorgeven aan volgende generatie door seksuele of aseksuele
voorplanting en zorgt ook voor evolutie binnen een soort.
-Groeien: het evolueren in tijd van een organisme en het toenemen in complexiteit
-Interpretatie van prikkels: het verzamelen van gegevens in de omgeving en het reageren
daarop.
CEL
= eenheid van het leven en is instaat autonoom te overleven.
= een eenheid die afgescheiden is van zijn omgeving en die bestaat uit een zeer
georganiseerde opbouw die tot stand komt tussen de wisselwerking van de biomoleculen
(Proteïne of eiwitten, Lipiden of vetten, Nucleïnezuren, Carbohydraten of koolwaterstoffen).
Eukaryoten en Prokaryoten (verschillend maar biochemisch gezien wel veel gelijkenissen)
Eukaryoten = patiënt
Prokaryoten = bacteriën (in menselijk lichaam)
100 000 miljard cellen in lichaam → evenveel bacteriën in lichaam
GESCHIEDENIS VAN ERFELIJKHEIDSLEER
Genen = informatie-bevattende elementen die de karakteristieken van een individu en ook de
soort waartoe het individu behoort bevat. -->Coderen van erfelijke eigenschappen.
2 genen per kenmerk --> 1 gen wordt doorgegeven
Homozygoot (zelfde gen bij beide ouders)
Heterozygoot (verschillende gen bij beide ouders)
Mendel (1866)
Definieerde als eerste de genen als overerfbare kenmerken.
Experiment: het kruisen van twee erwtenvariëteiten
→Waarneembare eigenschappen tot overerfbare eenheden kunnen worden teruggebracht.
→Elk individu (=cel) twee gekoppelde genen bevat, waarbij eventueel meerdere allelen
mogelijk zijn.
→Genen ofwel dominant versus recessief ofwel intermediair (beide zijn even dominant -->
nieuwe kenmerk (bv roodxwit=roos)) zijn.
,Garrod (1902)
= Link tussen genen en biochemische processen
Onderzoek het aandoening alkaptonurie (recessieve eigenschap) binnen een gezin.
Bij alkaptonurie gaat de urine zwart kleuren bij blootstelling aan lucht, urine bevat een hoge
concentratie aan homogentisinezuur dat normaal afgebroken moet worden door een enzym
veroorzaakt door een defect gen. -->Veroorzaakt door een defecte gen.
→Start van onderzoek naar de moleculaire verklaring van de erfelijkheid
WELKE STOFFEN BEVATTEN GENETISCHE INFORMATIE?
Chromosomen = dragers van genen (ontdekt door Walther Fleming (1800) tijdens celdeling).
Experiment
Stap1: cel homogeniseren (componenten uit de cel oplossen)
-door in detergent te brengen: celmembranen gaan oplossen en inhoud van cel zal in oplossing
vrijkomen.
-door mechanisch breken: door mixen of sonicatie (=hoge intensiteit aan ultrasoon geluid gaat
de celwand doen breken).
Stap2: oplossing verdelen in fracties met behulp van centrifugatie:
-Differentiële centrifugatie = je kan de snelheid aanpassen waardoor je weet wat je
afzondert.
Kernen-->mitochondriën-->ribosomen (hoe sneller hoe kleiner de zinkende deeltjes)
Zwaarste celorganellen (kernen) gaan een grotere kracht ondergaan en dus naar beneden
zinken
→Pellet (onderste laag van proefbuis)
Lichte celorganellen blijven bovenaan
→Supernatans (bovenste laag)
Vb.: 50 000 rpm (rotaties per minuut) = 300 000 g (valversnelling)
-Densiteitscentrifugatie = men maakt gebruikt van het verschil in de dichtheid of densiteit
van celorganellen.
Men brengt verschillende lagen met verschillende concentratie aan sucrose in het proefbuis
(gaan niet mengen) om densiteitgradiënt te creëren. Bij het centrifugeren gaan de
celorganellen naar de bodem toe migreren tot ze terecht komen in een sucroseoplossing die
het zelfde densiteit heeft als hun eigen.
Bij centrifugeren: zwaartekracht op homogenaat naar beneden en opwaarse kracht van
sucrose op homogenaat naar boven, celorganellen gaan dan delen in de verschillende lagen en
dan met naald zuigen.
Homogene oplossing van CsCl (cesiumchloride) kan een densiteitgradiënt creëren. Door
centrifugatie gaat CsCl zich concentreren in tipje van de buis, verschillende celorganellen
gaan zich in laagjes scheiden.
→Is zeer gevoelig, kan biomoleculen scheiden
Griffith (1941)
Streptococcus pneumoniae op muizen (uit S een nieuwe stam R ontwikkeld)
Bacteriën van S-stam Bacteriën van R-stam
Smooth (gladde vorm) Rough (onregelmatige of ruwe vorm)
Muis dood van longontsteking Geen longontsteking veroorzaakt
Homogenaat van S-stam + bacteriën van R-stam = wel longontsteking
-->Bacteriën kunnen de dragers van eigenschappen uit hun omgeving opnemen =
transformatie.
,!! alleen als de S extract DNA van S bevat is het dodelijk!!
→DNA zorgt voor het doorgeven van de dodelijke eigenschap (ze dachten dat het eiwitten
waren maar FOUT)
Het Hershey-Chase experiment (1952)
E. coli geïnfecteerd met bacteriofagen.
Cultuur1: Toevoegen van radioactief fosfaat (32P) in groeimedium -> wordt ingebouwd in
DNA van nieuwe bacteriofagen.
Cultuur2: Toevoegen van radioactief zwavel (35S) in groeimedium -> wordt ingebouwd in
eiwitten van nieuwe bacteriofagen.
Schudden en dan centrifugatie: Pellet = E. coli -> radioactieve fosfaat
Supernatans = bacteriofagen -> radioactieve zwavel
→DNA (radioactief fosfaat) bevat de informatie over de bouwstenen (zowel DNA als
eiwitten) van de bacteriofagen.
→ zo kan je zien of eiwitten of DNA rol hadden, zien welke een radioactieve laag onderaan
het proefbuisje heeft (DNA is terecht gekomen in pelet maar eiwit is in supernatans gebleven.
→ DNA is drager van de kenmerken om E.coli te herprogrammeren.
STRUCTUUR VAN DNA
DNA = DeoxyriboNucleic Acid
-D : Deoxiribose (suiker: cyclopentaan)
-N : Nucleobase (stikstof-bevattende ringstructuren):
2groepen : -Pyrimidines (Cytosine, Thymine)
-Purines (Adenine, Guanine)
-A : Fosfaatgroep
Nucleoside = Als basen vastzit op een ribose via N-beta-glycosidische binding.
Adenine → Adenosine
Cytosine → Cytidine
Guanine → Guanosine
Thymine → Thymidine
Uracil → Uridine
Nucleotide = Als een fosfaatgroep aan C 5’ verbonden is.
De vier basen komen in kleine hoeveelheden voor in de cel terwijl nucleotiden in grote
hoeveelheden voorkomen.
Ribosen zijn met elkaar gebonden via fosfodiesterbindingen tussen de fosfaatgroepen.
, Deoxyribonucleoside-tri-fosfaten (dNTPs)
Drie fosfaatgroepen in serie aan C 5’ (via fosfo-
anhydridebindingen)
Nucleoside-tri-fosfaten (NTPs)
Drie fosfaatgroepen in serie aan C 5’ (via fosfo-
anhydridebindingen) en een gedeoxyleerde ribose
Deoxyadenosinetrifosfaat (dATP)
Adenosinetrifosfaat (ATP)
Gaat binden aan membraan en structuur een beetje
veranderen. Fosfaat groepen worden benoemd met
griekse letters. Gamma en beta kunnen door selectieve
enzymen afgesplitst worden.
Cyclische adenosine monofosfaat (cAMP)
Dient als signaalmoleculen (zorgt voor verandering van activiteit
remmend of versnellend).
Wordt gesynthetiseerd door adenylaatcyclase (=enzyme) die aan de alfa-fosfaat van ATP
bindt met het 3’ OH (tweede ring). Om de
concentratie aan cAMP in evenwicht te houden
gaat de fosfodiesterase de cAMP omzetten naar
AMP door hydrolyse van de binding tussen het
fosfaat en het 3’ OH uiteinde van het ribose.
Hormoon -> ATP omgezet in cAMP door
adenylaatcyclase -> cAMP w gerempt door PDE
S-adenosyl-methionine (SAM)
ATP+Met (S voor zwavel). Het
methyleren van basen en eiwitten
intracellulair op verschillende plaatsen.
-->donor van methylgroep.(Met kennen)
Cafeïne
= inhibitor van fosfodiesterase.
Gaat binden op PDE waardoor de cAMP gehalte hoog blijft (zet niet
meer om in AMP).
