Hoofdstuk 5: DNA-replicatie, repair en recombinatie
DNA-replicatee,repair,en,recombinate, zijn,bepalend,voor,hoe,de,DNA-sequente,van,generate,op,
generate,manifesteert ,nn zer zijds,ma en, ze,het,mogelij ,dat,de,DNA-sequente,grotendeels,onveranderd,
doorgegeven, an,worden ,Ander zijds, zorgen, ze,voor,veranderingen,in,de,DNA-sequentee,waardoor,
genetsche,variate, an,ontstaan ,
The maintenance of DNA sequences
Mutate,=,nen,permanente,verandering,in,het,DNA
Mutates, unnen,het,functoneren,van,cellen,verstorene,wat,gevolgen, an,hebben,voor,het,hele,individu
Mutaton,rates,are,ettremely,low
Mutatin rate,=,De,mate,waarin,veranderingen,in,het,DNA,plaatsvinden ,
Door,etperimenten, an,men,de,mutatin rate,achterhalen ,nchter,is,dit,getal,vaa , leinere,omdat,stlle
, ,,,
mutates,(=,mutates,waarbij,het,codon,veranderte,maar,het,amino zuur,waarvoor,het,codon,codeert,niet,
of,mutates,waarbij,het,amino zuur,veranderte,maar,dit,geen,efect,heef,op,de,wer ing,van,het,eiwit),niet,
worden,gemeten ,
In,mensen, omt,naar,schatng,1,mutate,per,1111,nucleotden,per,celdeling,voor ,
Low,mutaton,rates,are,necessary,for,life,as,we, now,it
nen,organisme,dat, zich,se sueel,reproduceert,hef,twee,celtypen:
Voorlopers,geslachtscellen/Kiembaancellen,(germ cells):,dragen,genetsche,informate,over,van,
ouder,naar,na omeling
Gevolgen,van,mutates:
Onge zond,nageslacht
Variate,binnen,de,soort ,
nr, unnen,individuen,ontstaan,die,beter,aangepast, zijn,aan,een,veranderende,
omgevinge,waardoor, ze,een,betere,overlevings ans,hebben
,Somatsche,cellen,:,vormen,het,lichaam,van,het,organisme
Gevolg,van,mutates:, an er
nen,lage,mutatin rate,in, iemcellen,is,essenteel,voor,behoud,van,soort ,nen,lage,mutatin rate,in,
somatsche,cellen,is,essenteel,om,de,georganiseerde,structuur,van,het,lichaam,te,behouden,(om,alle,
cellulaire,processen,te,behouden) ,
DNA-replication mechanisms
Base-pairing,underlies,DNA-replicaton,and,DNA-repair,(5 3e,5 4)
Tijdens,DNA-replicate,dienen,de,ouder-DNA-strengen,als,template,streng ,De,template,streng,bepaalt,
wel ,nucleotde,wordt,toegevoegd,aan,de,synthetserende,DNA,streng ,Het,principe,van,basenparing, zorgt
ervoor,dat,er,een,template,aanwe zig,is,die,voor,DNA-replicate,en,DNA-schadeherstel,gebrui t, an,
worden
DNA-polymerase,is,een,nucleotde-polymeriserend-en zym,met,als,substraat,vrije,nucleotden,
(deixyribinucleiside triphisphates) ,De,polymerisate,reacte,van,DNA,(5’,naar,3’),wordt,gedreven,door,
een,gunstge,energie-verandering,die,optreedt,als,de,3’-OH, ant,van,de,groeiende,DNA- eten, oppelt,aan,
1
,de,5’-trifosfaat,van,de,in omende,nucleotde ,Hierbij, omt,een,pyrofosfaat,vrij ,Pyrofosfaat, zal,
hydrolyseren,tot,twee,fosfaatmoleculen ,
Juiste,basenparing, zorgt,ervoor,dat,DNA-polymerase,stra er,bindt ,Hierdoor, zal,de,nucleotde,covalent,
gebonden,worden,aan,de,synthetserende,DNA,streng ,Door,de,dissociate,van,pyrofosfaat, zal,DNA-
polymerase,losser,binden ,
nen,nieuwe,nucleotde,neemt,de,energie,mee,voor, oppeling,in,de,vorm,van,trifosfaat,en,wordt,altjd,aan,
de,3’-OH- ant,ingebouwd,(RNA,en,DNA) ,
Het,inbouwen,van,een,nucleotde,heef,te,ma en,met,specifciteit,en,afniteit ,Als,de,afniteit,hoog,
genoeg,ise, zal,de,reacte,plaatsvinden ,
The,DNA,replicaton,for ,is,asymmetrical,(5 5e,5 7)
Semi-conservatef,=,nl ,dochter,DNA,bestaat,voor,de,helf,uit,ouder,DNA,en,voor,de,helf,uit,nieuw,
gesynthetseerd,DNA ,
In,de,replicatevor ,wordt,DNA,gesynthetseerd,door,een,mult-en zymcomplet,dat,DNA-polymerase,bevat
DNA-polymerase, an,alleen,van,5’naar,3’,DNA,synthetseren ,De,replicatevor ,is,asymmetrisch ,
Leading,streng,=,De,DNA,streng,die,contnu,wordt,gesynthetseerd
Lagging,streng,=,De,DNA,streng,die,discontnu,wordt,gesynthetseerd,(O a za i,fragmenten) ,,De,richtng,
van,DNA-synthese,is,tegenovergesteld,aan,de,richtng,van,de,replicatevor ,
The,high,fdelity,of,DNA,replicaton,requires,several,proofreading,mechanisms,(5 ,e,5 ))
DNA-polymerase, zelf,heef,drie,priifreading-stappen:
nen,correct,ingebouwde,nucleotde,heef,hogere,afniteit,voor,het,DNA-
polymerasee,omdat,een,goede,basenparing,een,energetsch,gunstgere,reacte
is
DNA-polymerase,doet,een,dubbelchec ,na,het,binden,van,de,nucleotdee
maar,voordat,de,nucleotde,covalent,gebonden,is
DNA-polymerase,heef,een,etonuclease-actviteit,van,3’,naar,5’
DNA-polymerase,heef,twee,en zymatsche,actviteiten:
Polymerisate,actviteit,(5’,naar,3’) ,,P-site
,ntonuclease,actviteit,(3’,naar,5’), ,,n-site ,
DNA-polymerase,heef,twee,mechanismen,om,ervoor,te, zorgen,dat,de,juiste
nucleotde,wordt,ingebouwd:
In,de,polymerisatereacte,is,de,afniteit,voor,de,juiste,nucleotde,groter,dan
voor,de,ver eerde,nucleotde ,De,vereiste,conformateverandering,van,het
DNA-polymerase,om,een,covalente,binding,te,vormen,tussen,de,in omende
2
, nucleotde,en,de,nucleotde,in,de,DNA,streng,gaat,gema elij er,als,de,juiste,nucleotde,gebonden,
is,aan,DNA-polymerase
DNA-polymerase,heef,een,etonuclease,actviteit,(van,3’naar,5’),waarmee,het,ingebouwde,
nucleotde,die,niet,goed,basenparen,(en,dus,geen,gebasenpaarde,3’-OH- ant,hebben), an,
weghalen
Only,DNA,replicaton,in,the,5’-to-3’directon,allows,efcient,error,correcton
Correcte,van,fouten, an,alleen,herhaaldelij ,plaatsvinden,als,het,in omende,nucleotde,de,energie,voor,
de, oppeling,meeneemt ,Daarvoor,is,verlenging,aan,de,3’-OH- zijde,nodig
Doordat,DNA-polymerase,van,5’,naar,3’wer te, unnen,fouten,m b v ,de,etonuclease-actviteit,worden,
weg-gehydrolyseerd ,Wanneer,namelij ,polymerisate,van,3’,naar,5’, zou,verlopene, zou,de,actverende,
trifosfaat,verbinding,die,nodig,is,voor,basenparinge,afomstg, zijn,van,de,5’- ant,(5’-trifosfaat),van,de,
nieuwe,DNA,streng,i p v ,de,in omende,nucleotde ,Als,er,dan,hydrolyse, zou,plaatsvinden,om,ver eerde,
nucleotden,te,verwijderene, zou,er,een, aal,5’-uiteinde,(5’-monofosfaat),ontstaane,waaraan,geen,nieuwe,
nucleotden,ge oppeld, unnen,worden ,Correcte,van,fouten, an,dus,herhaaldelij ,plaatsvinden,als,de,
DNA-streng,aan,de,3’-Oh- ant,verlengd,wordt ,
A,special,nucleotde-polymeri zing,en zyme,synthesi zes,short,RNA,primer,molecules,on,the,lagging,strand,
(5 11e,5 11e,5 12)
Voor,de,leading,streng,is,alleen,voor,de,start,van,DNA-replicate,een,primer
nodig ,Voor,de,lagging,streng,daarentegen,is,voor,el ,O a za i,fragment,een
nieuwe,primer,nodig ,De,primer,wordt,gesynthetseerd,door,DNA-primase
(RNA-polymerase) ,Het,gebrui t,ribinucleiside triphisphates om,de,
RNAprimers,te,synthetseren ,nr,ontstaat,dan,een,DNA-RNA-hybride,dubbele
helit ,
DNA-polymerase, an,het,3’-OH-uiteinde,van,de,primer,verlengen ,
De,synthese,van,een,O a za i,fragment,stopt,wanneer,DNA-polymerase,tegen
het,5’-RNA-primeruiteinde,van,het,vorige,O a za i,fragment,aanbotst ,
Om,één,DNA,streng,te,vormen,van,alle,losse,O a za i,fragmentene,worden
allereerst,de,RNA-primers,verwijdert,door,RNAse,H ,DNA-polymerase,vult,de
gaten,op ,Vervolgens,worden,de,losse,DNA-strengen,met,het,3’-,en,5’-uiteinde
aan,el aar,ge oppeld,door,DNA-ligase ,DNA-ligase,verbrui t,ATP ,De,reacte,is
in,de,afbeelding,hieronder,te, zien
nen, zelfcorrigerende,DNA-polymerase, an,niet,de nivi,starten,met,DNA-synthese ,DNA-primers, zouden,
dan,veel,fouten,bevaten ,
3
DNA-replicatee,repair,en,recombinate, zijn,bepalend,voor,hoe,de,DNA-sequente,van,generate,op,
generate,manifesteert ,nn zer zijds,ma en, ze,het,mogelij ,dat,de,DNA-sequente,grotendeels,onveranderd,
doorgegeven, an,worden ,Ander zijds, zorgen, ze,voor,veranderingen,in,de,DNA-sequentee,waardoor,
genetsche,variate, an,ontstaan ,
The maintenance of DNA sequences
Mutate,=,nen,permanente,verandering,in,het,DNA
Mutates, unnen,het,functoneren,van,cellen,verstorene,wat,gevolgen, an,hebben,voor,het,hele,individu
Mutaton,rates,are,ettremely,low
Mutatin rate,=,De,mate,waarin,veranderingen,in,het,DNA,plaatsvinden ,
Door,etperimenten, an,men,de,mutatin rate,achterhalen ,nchter,is,dit,getal,vaa , leinere,omdat,stlle
, ,,,
mutates,(=,mutates,waarbij,het,codon,veranderte,maar,het,amino zuur,waarvoor,het,codon,codeert,niet,
of,mutates,waarbij,het,amino zuur,veranderte,maar,dit,geen,efect,heef,op,de,wer ing,van,het,eiwit),niet,
worden,gemeten ,
In,mensen, omt,naar,schatng,1,mutate,per,1111,nucleotden,per,celdeling,voor ,
Low,mutaton,rates,are,necessary,for,life,as,we, now,it
nen,organisme,dat, zich,se sueel,reproduceert,hef,twee,celtypen:
Voorlopers,geslachtscellen/Kiembaancellen,(germ cells):,dragen,genetsche,informate,over,van,
ouder,naar,na omeling
Gevolgen,van,mutates:
Onge zond,nageslacht
Variate,binnen,de,soort ,
nr, unnen,individuen,ontstaan,die,beter,aangepast, zijn,aan,een,veranderende,
omgevinge,waardoor, ze,een,betere,overlevings ans,hebben
,Somatsche,cellen,:,vormen,het,lichaam,van,het,organisme
Gevolg,van,mutates:, an er
nen,lage,mutatin rate,in, iemcellen,is,essenteel,voor,behoud,van,soort ,nen,lage,mutatin rate,in,
somatsche,cellen,is,essenteel,om,de,georganiseerde,structuur,van,het,lichaam,te,behouden,(om,alle,
cellulaire,processen,te,behouden) ,
DNA-replication mechanisms
Base-pairing,underlies,DNA-replicaton,and,DNA-repair,(5 3e,5 4)
Tijdens,DNA-replicate,dienen,de,ouder-DNA-strengen,als,template,streng ,De,template,streng,bepaalt,
wel ,nucleotde,wordt,toegevoegd,aan,de,synthetserende,DNA,streng ,Het,principe,van,basenparing, zorgt
ervoor,dat,er,een,template,aanwe zig,is,die,voor,DNA-replicate,en,DNA-schadeherstel,gebrui t, an,
worden
DNA-polymerase,is,een,nucleotde-polymeriserend-en zym,met,als,substraat,vrije,nucleotden,
(deixyribinucleiside triphisphates) ,De,polymerisate,reacte,van,DNA,(5’,naar,3’),wordt,gedreven,door,
een,gunstge,energie-verandering,die,optreedt,als,de,3’-OH, ant,van,de,groeiende,DNA- eten, oppelt,aan,
1
,de,5’-trifosfaat,van,de,in omende,nucleotde ,Hierbij, omt,een,pyrofosfaat,vrij ,Pyrofosfaat, zal,
hydrolyseren,tot,twee,fosfaatmoleculen ,
Juiste,basenparing, zorgt,ervoor,dat,DNA-polymerase,stra er,bindt ,Hierdoor, zal,de,nucleotde,covalent,
gebonden,worden,aan,de,synthetserende,DNA,streng ,Door,de,dissociate,van,pyrofosfaat, zal,DNA-
polymerase,losser,binden ,
nen,nieuwe,nucleotde,neemt,de,energie,mee,voor, oppeling,in,de,vorm,van,trifosfaat,en,wordt,altjd,aan,
de,3’-OH- ant,ingebouwd,(RNA,en,DNA) ,
Het,inbouwen,van,een,nucleotde,heef,te,ma en,met,specifciteit,en,afniteit ,Als,de,afniteit,hoog,
genoeg,ise, zal,de,reacte,plaatsvinden ,
The,DNA,replicaton,for ,is,asymmetrical,(5 5e,5 7)
Semi-conservatef,=,nl ,dochter,DNA,bestaat,voor,de,helf,uit,ouder,DNA,en,voor,de,helf,uit,nieuw,
gesynthetseerd,DNA ,
In,de,replicatevor ,wordt,DNA,gesynthetseerd,door,een,mult-en zymcomplet,dat,DNA-polymerase,bevat
DNA-polymerase, an,alleen,van,5’naar,3’,DNA,synthetseren ,De,replicatevor ,is,asymmetrisch ,
Leading,streng,=,De,DNA,streng,die,contnu,wordt,gesynthetseerd
Lagging,streng,=,De,DNA,streng,die,discontnu,wordt,gesynthetseerd,(O a za i,fragmenten) ,,De,richtng,
van,DNA-synthese,is,tegenovergesteld,aan,de,richtng,van,de,replicatevor ,
The,high,fdelity,of,DNA,replicaton,requires,several,proofreading,mechanisms,(5 ,e,5 ))
DNA-polymerase, zelf,heef,drie,priifreading-stappen:
nen,correct,ingebouwde,nucleotde,heef,hogere,afniteit,voor,het,DNA-
polymerasee,omdat,een,goede,basenparing,een,energetsch,gunstgere,reacte
is
DNA-polymerase,doet,een,dubbelchec ,na,het,binden,van,de,nucleotdee
maar,voordat,de,nucleotde,covalent,gebonden,is
DNA-polymerase,heef,een,etonuclease-actviteit,van,3’,naar,5’
DNA-polymerase,heef,twee,en zymatsche,actviteiten:
Polymerisate,actviteit,(5’,naar,3’) ,,P-site
,ntonuclease,actviteit,(3’,naar,5’), ,,n-site ,
DNA-polymerase,heef,twee,mechanismen,om,ervoor,te, zorgen,dat,de,juiste
nucleotde,wordt,ingebouwd:
In,de,polymerisatereacte,is,de,afniteit,voor,de,juiste,nucleotde,groter,dan
voor,de,ver eerde,nucleotde ,De,vereiste,conformateverandering,van,het
DNA-polymerase,om,een,covalente,binding,te,vormen,tussen,de,in omende
2
, nucleotde,en,de,nucleotde,in,de,DNA,streng,gaat,gema elij er,als,de,juiste,nucleotde,gebonden,
is,aan,DNA-polymerase
DNA-polymerase,heef,een,etonuclease,actviteit,(van,3’naar,5’),waarmee,het,ingebouwde,
nucleotde,die,niet,goed,basenparen,(en,dus,geen,gebasenpaarde,3’-OH- ant,hebben), an,
weghalen
Only,DNA,replicaton,in,the,5’-to-3’directon,allows,efcient,error,correcton
Correcte,van,fouten, an,alleen,herhaaldelij ,plaatsvinden,als,het,in omende,nucleotde,de,energie,voor,
de, oppeling,meeneemt ,Daarvoor,is,verlenging,aan,de,3’-OH- zijde,nodig
Doordat,DNA-polymerase,van,5’,naar,3’wer te, unnen,fouten,m b v ,de,etonuclease-actviteit,worden,
weg-gehydrolyseerd ,Wanneer,namelij ,polymerisate,van,3’,naar,5’, zou,verlopene, zou,de,actverende,
trifosfaat,verbinding,die,nodig,is,voor,basenparinge,afomstg, zijn,van,de,5’- ant,(5’-trifosfaat),van,de,
nieuwe,DNA,streng,i p v ,de,in omende,nucleotde ,Als,er,dan,hydrolyse, zou,plaatsvinden,om,ver eerde,
nucleotden,te,verwijderene, zou,er,een, aal,5’-uiteinde,(5’-monofosfaat),ontstaane,waaraan,geen,nieuwe,
nucleotden,ge oppeld, unnen,worden ,Correcte,van,fouten, an,dus,herhaaldelij ,plaatsvinden,als,de,
DNA-streng,aan,de,3’-Oh- ant,verlengd,wordt ,
A,special,nucleotde-polymeri zing,en zyme,synthesi zes,short,RNA,primer,molecules,on,the,lagging,strand,
(5 11e,5 11e,5 12)
Voor,de,leading,streng,is,alleen,voor,de,start,van,DNA-replicate,een,primer
nodig ,Voor,de,lagging,streng,daarentegen,is,voor,el ,O a za i,fragment,een
nieuwe,primer,nodig ,De,primer,wordt,gesynthetseerd,door,DNA-primase
(RNA-polymerase) ,Het,gebrui t,ribinucleiside triphisphates om,de,
RNAprimers,te,synthetseren ,nr,ontstaat,dan,een,DNA-RNA-hybride,dubbele
helit ,
DNA-polymerase, an,het,3’-OH-uiteinde,van,de,primer,verlengen ,
De,synthese,van,een,O a za i,fragment,stopt,wanneer,DNA-polymerase,tegen
het,5’-RNA-primeruiteinde,van,het,vorige,O a za i,fragment,aanbotst ,
Om,één,DNA,streng,te,vormen,van,alle,losse,O a za i,fragmentene,worden
allereerst,de,RNA-primers,verwijdert,door,RNAse,H ,DNA-polymerase,vult,de
gaten,op ,Vervolgens,worden,de,losse,DNA-strengen,met,het,3’-,en,5’-uiteinde
aan,el aar,ge oppeld,door,DNA-ligase ,DNA-ligase,verbrui t,ATP ,De,reacte,is
in,de,afbeelding,hieronder,te, zien
nen, zelfcorrigerende,DNA-polymerase, an,niet,de nivi,starten,met,DNA-synthese ,DNA-primers, zouden,
dan,veel,fouten,bevaten ,
3
