Week 1
Centrale Dogma - DNA kan worden omgezet in RNA en RNA kan worden omgezet in eiwit.
Van DNA naar DNA = DNA replicatie
• Enzym: DNA-polymerase en helicase
• Start: ori (origin of replication)
• Stop: einde molecuul of ander ori tegenkomen
Van DNA naar RNA = transcriptie
• Enzym: RNA-polymerase
• Start: begin promotor
• Stop: termination-site
Van RNA naar RNA = RNA replicatie
• Enzym: RNA-polymerase (RNA afhankelijk)
• Start: promotor
• Stop: einde molecuul
Van RNA naar eiwit = translatie
• Enzym: ribosoom
• Start: codon
• Stop: codon
Van RNA naar DNA = reverse transcriptie
• Enzym: DNA-polymerase
• Start: viraal RNA
• Stop: cDNA
DNA bestaat uit nucleïnezuren. Een nucleïnezuur is opgebouwd uit verschillende nucleotiden. Een
nucleotide is weer opgebouwd uit een suikergroep, namelijk desoxyribose, een fosfaatgroep en
een stikstofbase (nucleoside). Een nucleoside is een bio-organische verbinding die bestaat uit een
pentose (een suiker met 5 koolstofatomen) en een nucleobase (een purine- of pyrimidinederivaat).
DNA-nucleotiden bevatten de suikergroep desoxyribose. De suikergroep in RNA is ribose. Beide
suikergroepen bestaan uit een ring van vier koolstofatomen en een zuurstofatoom; het verschil is
dat aan het tweede koolstofatoom van desoxyribose geen hydroxylgroep (-OH), maar een
waterstofatoom (H) gebonden is. DNA heeft vier verschillende stikstofbasen: cytosine (C), guanine
(G), adenine (A) en thymine (T). Deze stikstofbasen vormen vaste paren met elkaar, C-G en A-T. Dit
wordt ook wel basenparing genoemd. Cytosine & guanine vormen drie waterstofbruggen als paar
en adenine & thymine vormen 2 waterstofbruggen met elkaar. Purines bestaan uit adenine (A) en
guanine (G) en pyrimidine bestaat uit thymine (T) en cytosine (C). In RNA wordt thymine vervangen
voor Uracil (U). Een DNA-helix is dubbelstrengs: twee strengen die aan elkaar vast zitten. De
verbinding tussen de strengen wordt gevormd door basenparing tussen nucleotiden. De kant van
de fosfaatgroep noemen we de 5’-kant (“vijf-accent-kant”) van de nucleotide; de kant van de
de(s)oxyribose is de 3’-kant.
1
, Zidovudine Acyclovir
(nucleoside) (nucleoside)
Dideoxynucleotide
DNA replicatie
Polariteit DNA
2
,DNA-replicatie is het proces waarbij DNA een kopie van zichzelf maakt tijdens celdeling. Zie de
volgende stappen.
1. De eerste stap in de DNA-replicatie is het ‘unzippen’ van de dubbele helixstructuur van het
DNA molecuul, door DNA-helicase.
2. Dit wordt uitgevoerd door een enzym genoemd helicase dat de waterstofbruggen breekt het
complementair houden van DNA. (A met T, C met G).
3. De scheiding van de twee enkele DNA-strengen creëert een ‘Y’-vorm, een replicatievork
genaamd. De twee gescheiden strengen fungeren als sjablonen voor het maken van de
nieuwe strengen DNA.
4. Eén van de strengen is georiënteerd in de richting 3 ‘naar 5’ (in de richting van de
replicatievork), dit is de leidende streng. De andere streng is georiënteerd in de richting 5 ‘naar
3’ (weg van de replicatievork), dit is de achterblijvende streng. Als gevolg van hun
verschillende oriëntaties worden de twee strengen anders gerepliceerd:
Leidende streng - sense
5. Een kort stukje RNA – een primer genoemd (geproduceerd door een enzym genaamd primase)
komt langs en bindt aan het einde van de leidende streng. De primer fungeert als het startpunt
voor DNA-synthese.
6. DNA-polymerase zich bindt aan de leidende streng en er vervolgens mee ‘loopt’ en nieuwe
complementaire toevoegingen toevoegt nucleotide basen (A, C, G en T) naar de DNA-streng in
de richting 5 ‘naar 3’.
7. Dit soort replicatie wordt continu genoemd.
Achterblijvende streng - antisense
5. Talloze RNA-primers worden gemaakt door het primase-enzym en binden op verschillende
punten langs de achterblijvende streng.
6. Stukjes DNA, Okazaki-fragmenten genoemd, worden vervolgens ook in de 5 ‘naar 3’-richting
aan de achterblijvende streng toegevoegd.
7. Dit type replicatie wordt discontinu genoemd, omdat de Okazaki-fragmenten later moeten
worden samengevoegd.
8. Zodra alle basen zijn gematcht (A met T, C met G), verwijdert een enzym genaamd
exonuclease de primer (s). De gaten waar de primer (s) waren werden dan gevuld door nog
meer complementaire nucleotiden.
9. De nieuwe streng is nagelezen om zeker te zijn dat er geen fouten in de nieuwe DNA-
sequentie zitten.
10. Eindelijk een enzym genaamd DNA-ligase dicht de sequentie van DNA af in twee doorlopende
dubbele strengen.
11. Het resultaat van DNA-replicatie is twee DNA-moleculen bestaande uit een nieuwe en een
oude keten van nucleotiden. Dit is de reden waarom DNA-replicatie wordt beschreven als
semi-conservatief, de helft van de keten maakt deel uit van het oorspronkelijke DNA-molecuul,
de helft is nieuw.
12. Na replicatie slingert het nieuwe DNA automatisch in een dubbele helix.
Polymerasen: katalyseert de vorming van de fosfodiesterbinding
Helicases: ontspannen en ontwarren
Primase: synthetiseert een kort ribonucleïnezuur (RNA) om de DNA-synthese op gang te brengen
Methyltransferasen: voeg methylgroepen toe aan stikstofbasen
Deaminasen: neemt aminogroepen uit stikstofbasen
Ligasen: katalyseert de vorming van een enkele fosfodiesterbinding
3
, Nucleasen: DNA knippen
• Exonuclease: enzymen die iedere keer een nucleotiden één voor één van het uiteinde (exo)
van een polynucleotideketen kunnen splitsen
• Endonuclease: enzymen die in het midden van een DNA-sequentie kan knippen
Polymerases maken fouten, bv. Taq polymerase: 1 op 9000 nucleotiden en Reverse transcriptase
(RT): 1 op 17000 - 30000 nucleotiden. DNA leest van 3’ naar 5’ en bouwt van 5’ naar 3’. DNA
polymerase kan omkijken, terugstappen en zichzelf herstellen mocht dat nodig zijn (proofreading).
Taq polymerase maakt meer fouten dan gemiddeld en heeft dus een slechte proofreading
activiteit. Reverse transcriptase maakt minder fouten dan gemiddeld en heeft dus een hoge
proofreading activiteit.
DNA recombinatie - variatie binnen soorten, aanpassen aan leefomstandigheden
Seksueel voortplantende organismen mengen genen op 3 manieren:
1. Oversteken (crossing over)
2. Willekeurig assortiment in gameten
3. Samenvoegen van gameten met gameten van een andere ouder
Meiose: een proces dat bijdraagt aan genetische verscheidenheid. Meiose maakt ook geen
lichaamscellen. Het maakt zaad- en eicellen, ook wel bekend als gameten. Meiose kun je reductie
deling noemen, omdat je begint met een cel met 46 chromosomen en je eindigt met zaad- en
eicellen met slechts 23 chromosomen. Interfase gebeurd zowel voor meiose als voor mitose, dit is
wanneer de cel groeit en het zijn DNA repliceert en zijn cellulaire processen uitvoert. Je moet de
PMAT (profase, metafase, anafase en telofase) twee keer doorlopen, daarom worden er nummer
achter gezet.
Meiose 1:
Profase 1: dit is de fase waar de chromosomen gaan samenplakken en dikker worden. Ze gaan
op één lijn liggen met hun homologe paren. Homoloog betekent sorteren op dezelfde grootte,
hetzelfde type gen op dezelfde locatie. Ze kunnen nu hun genetische informatie uitwisselen met
elkaar (cross-over), zodat je variëteit krijgt tussen de verschillende chromosomen (recombinante
chromosomen).
Metafase 1: ze gaan in paren in het midden van de cel liggen, je krijgt dus twee rechten lijnen naar
elkaar. Spoel guren binden alvast.
Anafase 1: door spoel guren worden chromosomen uit elkaar getrokken richting de zijkant van de
cel.
Telofase 1: je hebt nu twee nieuw gevormde celkernen. Hiermee eindigt meiose 1 met twee nieuw
cellen. De volgende stap is cytokinese met het splitsen van het cytoplasma.
Meiose 2:
Profase 2: je hebt je chromosomen en de vorming van de spoel guren zoals in profase 1, maar
profase 2 heeft geen crossing-over proces meer.
Metafase 2: spoel guren binden aan de chromosomen en de chromosomen liggen weer in het
midden van de cel. Dit keer in een enkele lijn, dus niet in paren zoals bij metafase 1.
Anafase 2: door spoel guren worden de chromatide (arm van chromosoom) weggetrokken naar
de zijkant van de cel.
Telofase 2: hierin verplaatsen de kernen zich en de 2 cellen gaan zich delen. Zodat er 4 cellen
kunnen worden gevormd. Cytokinese zal vervolgens het cytoplasma volledig opsplitsen.
Non-disjunctie: wanneer een cel een chromosoom teveel of te weinig krijgt tijdens de scheiding.
Dit zorgt voor genetische aandoeningen.
4
fi fi fi fi
Centrale Dogma - DNA kan worden omgezet in RNA en RNA kan worden omgezet in eiwit.
Van DNA naar DNA = DNA replicatie
• Enzym: DNA-polymerase en helicase
• Start: ori (origin of replication)
• Stop: einde molecuul of ander ori tegenkomen
Van DNA naar RNA = transcriptie
• Enzym: RNA-polymerase
• Start: begin promotor
• Stop: termination-site
Van RNA naar RNA = RNA replicatie
• Enzym: RNA-polymerase (RNA afhankelijk)
• Start: promotor
• Stop: einde molecuul
Van RNA naar eiwit = translatie
• Enzym: ribosoom
• Start: codon
• Stop: codon
Van RNA naar DNA = reverse transcriptie
• Enzym: DNA-polymerase
• Start: viraal RNA
• Stop: cDNA
DNA bestaat uit nucleïnezuren. Een nucleïnezuur is opgebouwd uit verschillende nucleotiden. Een
nucleotide is weer opgebouwd uit een suikergroep, namelijk desoxyribose, een fosfaatgroep en
een stikstofbase (nucleoside). Een nucleoside is een bio-organische verbinding die bestaat uit een
pentose (een suiker met 5 koolstofatomen) en een nucleobase (een purine- of pyrimidinederivaat).
DNA-nucleotiden bevatten de suikergroep desoxyribose. De suikergroep in RNA is ribose. Beide
suikergroepen bestaan uit een ring van vier koolstofatomen en een zuurstofatoom; het verschil is
dat aan het tweede koolstofatoom van desoxyribose geen hydroxylgroep (-OH), maar een
waterstofatoom (H) gebonden is. DNA heeft vier verschillende stikstofbasen: cytosine (C), guanine
(G), adenine (A) en thymine (T). Deze stikstofbasen vormen vaste paren met elkaar, C-G en A-T. Dit
wordt ook wel basenparing genoemd. Cytosine & guanine vormen drie waterstofbruggen als paar
en adenine & thymine vormen 2 waterstofbruggen met elkaar. Purines bestaan uit adenine (A) en
guanine (G) en pyrimidine bestaat uit thymine (T) en cytosine (C). In RNA wordt thymine vervangen
voor Uracil (U). Een DNA-helix is dubbelstrengs: twee strengen die aan elkaar vast zitten. De
verbinding tussen de strengen wordt gevormd door basenparing tussen nucleotiden. De kant van
de fosfaatgroep noemen we de 5’-kant (“vijf-accent-kant”) van de nucleotide; de kant van de
de(s)oxyribose is de 3’-kant.
1
, Zidovudine Acyclovir
(nucleoside) (nucleoside)
Dideoxynucleotide
DNA replicatie
Polariteit DNA
2
,DNA-replicatie is het proces waarbij DNA een kopie van zichzelf maakt tijdens celdeling. Zie de
volgende stappen.
1. De eerste stap in de DNA-replicatie is het ‘unzippen’ van de dubbele helixstructuur van het
DNA molecuul, door DNA-helicase.
2. Dit wordt uitgevoerd door een enzym genoemd helicase dat de waterstofbruggen breekt het
complementair houden van DNA. (A met T, C met G).
3. De scheiding van de twee enkele DNA-strengen creëert een ‘Y’-vorm, een replicatievork
genaamd. De twee gescheiden strengen fungeren als sjablonen voor het maken van de
nieuwe strengen DNA.
4. Eén van de strengen is georiënteerd in de richting 3 ‘naar 5’ (in de richting van de
replicatievork), dit is de leidende streng. De andere streng is georiënteerd in de richting 5 ‘naar
3’ (weg van de replicatievork), dit is de achterblijvende streng. Als gevolg van hun
verschillende oriëntaties worden de twee strengen anders gerepliceerd:
Leidende streng - sense
5. Een kort stukje RNA – een primer genoemd (geproduceerd door een enzym genaamd primase)
komt langs en bindt aan het einde van de leidende streng. De primer fungeert als het startpunt
voor DNA-synthese.
6. DNA-polymerase zich bindt aan de leidende streng en er vervolgens mee ‘loopt’ en nieuwe
complementaire toevoegingen toevoegt nucleotide basen (A, C, G en T) naar de DNA-streng in
de richting 5 ‘naar 3’.
7. Dit soort replicatie wordt continu genoemd.
Achterblijvende streng - antisense
5. Talloze RNA-primers worden gemaakt door het primase-enzym en binden op verschillende
punten langs de achterblijvende streng.
6. Stukjes DNA, Okazaki-fragmenten genoemd, worden vervolgens ook in de 5 ‘naar 3’-richting
aan de achterblijvende streng toegevoegd.
7. Dit type replicatie wordt discontinu genoemd, omdat de Okazaki-fragmenten later moeten
worden samengevoegd.
8. Zodra alle basen zijn gematcht (A met T, C met G), verwijdert een enzym genaamd
exonuclease de primer (s). De gaten waar de primer (s) waren werden dan gevuld door nog
meer complementaire nucleotiden.
9. De nieuwe streng is nagelezen om zeker te zijn dat er geen fouten in de nieuwe DNA-
sequentie zitten.
10. Eindelijk een enzym genaamd DNA-ligase dicht de sequentie van DNA af in twee doorlopende
dubbele strengen.
11. Het resultaat van DNA-replicatie is twee DNA-moleculen bestaande uit een nieuwe en een
oude keten van nucleotiden. Dit is de reden waarom DNA-replicatie wordt beschreven als
semi-conservatief, de helft van de keten maakt deel uit van het oorspronkelijke DNA-molecuul,
de helft is nieuw.
12. Na replicatie slingert het nieuwe DNA automatisch in een dubbele helix.
Polymerasen: katalyseert de vorming van de fosfodiesterbinding
Helicases: ontspannen en ontwarren
Primase: synthetiseert een kort ribonucleïnezuur (RNA) om de DNA-synthese op gang te brengen
Methyltransferasen: voeg methylgroepen toe aan stikstofbasen
Deaminasen: neemt aminogroepen uit stikstofbasen
Ligasen: katalyseert de vorming van een enkele fosfodiesterbinding
3
, Nucleasen: DNA knippen
• Exonuclease: enzymen die iedere keer een nucleotiden één voor één van het uiteinde (exo)
van een polynucleotideketen kunnen splitsen
• Endonuclease: enzymen die in het midden van een DNA-sequentie kan knippen
Polymerases maken fouten, bv. Taq polymerase: 1 op 9000 nucleotiden en Reverse transcriptase
(RT): 1 op 17000 - 30000 nucleotiden. DNA leest van 3’ naar 5’ en bouwt van 5’ naar 3’. DNA
polymerase kan omkijken, terugstappen en zichzelf herstellen mocht dat nodig zijn (proofreading).
Taq polymerase maakt meer fouten dan gemiddeld en heeft dus een slechte proofreading
activiteit. Reverse transcriptase maakt minder fouten dan gemiddeld en heeft dus een hoge
proofreading activiteit.
DNA recombinatie - variatie binnen soorten, aanpassen aan leefomstandigheden
Seksueel voortplantende organismen mengen genen op 3 manieren:
1. Oversteken (crossing over)
2. Willekeurig assortiment in gameten
3. Samenvoegen van gameten met gameten van een andere ouder
Meiose: een proces dat bijdraagt aan genetische verscheidenheid. Meiose maakt ook geen
lichaamscellen. Het maakt zaad- en eicellen, ook wel bekend als gameten. Meiose kun je reductie
deling noemen, omdat je begint met een cel met 46 chromosomen en je eindigt met zaad- en
eicellen met slechts 23 chromosomen. Interfase gebeurd zowel voor meiose als voor mitose, dit is
wanneer de cel groeit en het zijn DNA repliceert en zijn cellulaire processen uitvoert. Je moet de
PMAT (profase, metafase, anafase en telofase) twee keer doorlopen, daarom worden er nummer
achter gezet.
Meiose 1:
Profase 1: dit is de fase waar de chromosomen gaan samenplakken en dikker worden. Ze gaan
op één lijn liggen met hun homologe paren. Homoloog betekent sorteren op dezelfde grootte,
hetzelfde type gen op dezelfde locatie. Ze kunnen nu hun genetische informatie uitwisselen met
elkaar (cross-over), zodat je variëteit krijgt tussen de verschillende chromosomen (recombinante
chromosomen).
Metafase 1: ze gaan in paren in het midden van de cel liggen, je krijgt dus twee rechten lijnen naar
elkaar. Spoel guren binden alvast.
Anafase 1: door spoel guren worden chromosomen uit elkaar getrokken richting de zijkant van de
cel.
Telofase 1: je hebt nu twee nieuw gevormde celkernen. Hiermee eindigt meiose 1 met twee nieuw
cellen. De volgende stap is cytokinese met het splitsen van het cytoplasma.
Meiose 2:
Profase 2: je hebt je chromosomen en de vorming van de spoel guren zoals in profase 1, maar
profase 2 heeft geen crossing-over proces meer.
Metafase 2: spoel guren binden aan de chromosomen en de chromosomen liggen weer in het
midden van de cel. Dit keer in een enkele lijn, dus niet in paren zoals bij metafase 1.
Anafase 2: door spoel guren worden de chromatide (arm van chromosoom) weggetrokken naar
de zijkant van de cel.
Telofase 2: hierin verplaatsen de kernen zich en de 2 cellen gaan zich delen. Zodat er 4 cellen
kunnen worden gevormd. Cytokinese zal vervolgens het cytoplasma volledig opsplitsen.
Non-disjunctie: wanneer een cel een chromosoom teveel of te weinig krijgt tijdens de scheiding.
Dit zorgt voor genetische aandoeningen.
4
fi fi fi fi
