Samenvatting van Genoom tot Populatie
Hoorcollege 1: DNA als drager van erfelijk materiaal
De structuur van DNA
- Ontdekt door Watson en Crick
- DNA is een polymeer bestaande uit nucleotiden
- De nucleotiden zijn verbonden via fosfodiester bindingen
- De streng is zo georiënteerd dat de buitenkant bestaat uit de fosfaten en suikers
- Nucleotiden bestaan uit 3 onderdelen
- Een base die kan verschillen
- Een suiker (deoxyribose)
- Deze heeft op de 2’ een -H groep
- RNA heeft op de 2’ een -OH groep (ribose)
- Een fosfaat
- De nucleotiden hebben 3 bindingssites
- De suiker- en fosfaatgroep vormen een covalente binding (3’ en 5’)
- De base vormt een niet-covalente binding
Baseparing van de verschillende nucleotiden
- De basen zijn als volgt in te delen:
- Purines → Adenine en Guanine: dubbele ringen
- Pyrmidines → Thymine en Cytosine: enkele ringen
- De baseparing gaat als volgt:
- Thymine + Adenine: ze hebben beide 2 bindingsplaatsen
- Guanine + Cytosine: ze hebben beide 3 bindingsplaatsen
- Er vindt alleen baseparing plaats als de DNA-strengen antiparallel lopen
,Oorzaken geschiktheid dubbelstrengs DNA als drager van genetische informatie:
- De informatie in DNA is dubbel opgeslagen
- Dit maakt het herstellen van fouten mogelijken
- Dit maakt het kopiëren makkelijk
- DNA is door de dubbele helix structuur stabiel en kan veel nucleotiden bevatten en dus veel informatie opslaan
- Door de stabiele structuur kan DNA van vele duizenden jaren oud nog gelezen worden
De informatie in DNA
- DNA is een instructie waarmee een organisme zichzelf kan namaken en in stand houden
- DNA bevat informatie over:
- De samenstelling van componenten van een cel
- DNA, RNA en eiwitten
- De volgorde van maken en hoeveelheid van componenten
- Een structurele/ruimtelijke organisatie
- De informatiedichtheid van DNA wordt lager voor hogere dieren
- Een worm heeft bv. evenveel genen als een zoogdier
- Het zoogdier bevat meer baseparen dan de worm
Algemene informatie DNA
- Het DNA van zoogdieren heeft ongeveer 3 miljard unieke basenparen
- Dit is ongeveer 1 meter lang
- Dieren hebben 20-50 paar chromosomen
- 300-3000 genen per chromosoom
- 104 – 106 baseparen per gen
DNA aflezen
- De 5’ kant = begin = links
Zonder notatie van 5’ en 3’ wordt dus ervan uitgegaan dat links 5’ is en rechts 3’
- De 3’ kant = eind = rechts
- Vaak wordt maar één van de strengen van dubbelstrengs DNA weergegeven
- Dit is de coding streng
- Voorbeeld: wat zit tegenover 5’-ATCCG-3’ ?
- 3’-TAGGC-5’
Definitie genen
- Een gen bevat de informatie voor de samenstelling en regulering van een eiwit of RNA
- Een gen bestaat uit:
- Coderend gedeelte = de samenstelling van eiwit
-Regulerend gedeelte = de hoeveelheid van een eiwit
Oprollen van DNA-strengen
- De DNA-strengen worden om histonen gerold
- Nucleosoom → 1 histoncomplex + DNA eromheen
- Chromatine → totale DNA keten met histonen
- Door de vouwing vormen de DNA strengen chromosomen
,Hoorcollege 2: DNA replicatie
DNA replicatie
- De replicatie vindt plaats tijdens de S-fase van de celcyclus
- Voor de DNA-replicatie zijn deoxynucleotidentrifosfaten nodig
- dATP, dCTP, dGTP en dTTP
- DNA polymerase is het enzym dat de fosfodiesterbinding maakt
- Hiervoor is energie nodig
- Deze energie zit in de pyrofosfaat van de deoxynucleotidentrifosfaten
- De pyrofosfaat valt af om de binding te maken
- DNA polymerase heeft een primer nodig
- De primer zorgt voor een beginstreng met een vrij 3’ (-OH)
- De primer bestaat uit RNA
- Voor het maken van de primer is het enzym primase nodig
- DNA polymerase zet een nucleotide aan de 3’ kant van de primer
- De nieuwe DNA streng wordt dus gemaakt van 5’ → 3’
- DNA polymerase heeft dus een matrijs / template nodig van 3’ → 5’
- De oorspronkelijke DNA streng dient als matrijs voor de nieuwe streng
- DNA polymerase wordt aan het DNA vastgemaakt door het eiwit sliding clamp
- Dit zorgt ervoor dat DNA polymerase gebonden blijft aan de DNA streng
, - De replicatie begint bij de replicatie origine
- DNA wordt hier uit elkaar getrokken
- Hierdoor vormen zich replicatievorken
- Dit wordt gedaan met behulp van initiator eiwitten en helicase
- Zoogdieren hebben meerdere replicatie originen: ze vloeien uiteindelijk samen
- Bacteriën hebben maar één replicatie origin
- De replicatievork is asymmetrisch met een leading en lagging streng
- Vanaf de replicatie origin loopt maar één streng van 3’ → 5’
- De andere streng loopt van 5’ → 3’
- De single-strand binding eiwitten beschermen de lagging streng voordat de replicatie begint
- Op de lagging streng moeten steeds nieuwe primers en stukjes DNA aangelegd worden
- Hierdoor ontstaan Okazaki fragmenten
- Vanaf de replicatie origin zijn 4 polymerases actief
- Twee bij de rechtervork en twee bij de linkervork
- Het koppelen van de Okazaki fragmenten
- Tussen de fragmenten liggen gaten/nicks
- DNA ligase repareert dit gat tussen de 5’-fosfaat en 3’ uiteinde
- Hiervoor wordt energie uit ATP gebruikt
- Het vervangen van de RNA primers
- Nuclease haalt de RNA primers weg
- DNA polymerase maakt op deze plek DNA
- Op het eind ontstaat een gat: DNA polymerase een 5’ fosfaat groep
- De 5’ bevat geen pyrofosfaat meer en dus geen energie
- DNA ligase zorgt ook hier voor een covalente binding
Hoorcollege 1: DNA als drager van erfelijk materiaal
De structuur van DNA
- Ontdekt door Watson en Crick
- DNA is een polymeer bestaande uit nucleotiden
- De nucleotiden zijn verbonden via fosfodiester bindingen
- De streng is zo georiënteerd dat de buitenkant bestaat uit de fosfaten en suikers
- Nucleotiden bestaan uit 3 onderdelen
- Een base die kan verschillen
- Een suiker (deoxyribose)
- Deze heeft op de 2’ een -H groep
- RNA heeft op de 2’ een -OH groep (ribose)
- Een fosfaat
- De nucleotiden hebben 3 bindingssites
- De suiker- en fosfaatgroep vormen een covalente binding (3’ en 5’)
- De base vormt een niet-covalente binding
Baseparing van de verschillende nucleotiden
- De basen zijn als volgt in te delen:
- Purines → Adenine en Guanine: dubbele ringen
- Pyrmidines → Thymine en Cytosine: enkele ringen
- De baseparing gaat als volgt:
- Thymine + Adenine: ze hebben beide 2 bindingsplaatsen
- Guanine + Cytosine: ze hebben beide 3 bindingsplaatsen
- Er vindt alleen baseparing plaats als de DNA-strengen antiparallel lopen
,Oorzaken geschiktheid dubbelstrengs DNA als drager van genetische informatie:
- De informatie in DNA is dubbel opgeslagen
- Dit maakt het herstellen van fouten mogelijken
- Dit maakt het kopiëren makkelijk
- DNA is door de dubbele helix structuur stabiel en kan veel nucleotiden bevatten en dus veel informatie opslaan
- Door de stabiele structuur kan DNA van vele duizenden jaren oud nog gelezen worden
De informatie in DNA
- DNA is een instructie waarmee een organisme zichzelf kan namaken en in stand houden
- DNA bevat informatie over:
- De samenstelling van componenten van een cel
- DNA, RNA en eiwitten
- De volgorde van maken en hoeveelheid van componenten
- Een structurele/ruimtelijke organisatie
- De informatiedichtheid van DNA wordt lager voor hogere dieren
- Een worm heeft bv. evenveel genen als een zoogdier
- Het zoogdier bevat meer baseparen dan de worm
Algemene informatie DNA
- Het DNA van zoogdieren heeft ongeveer 3 miljard unieke basenparen
- Dit is ongeveer 1 meter lang
- Dieren hebben 20-50 paar chromosomen
- 300-3000 genen per chromosoom
- 104 – 106 baseparen per gen
DNA aflezen
- De 5’ kant = begin = links
Zonder notatie van 5’ en 3’ wordt dus ervan uitgegaan dat links 5’ is en rechts 3’
- De 3’ kant = eind = rechts
- Vaak wordt maar één van de strengen van dubbelstrengs DNA weergegeven
- Dit is de coding streng
- Voorbeeld: wat zit tegenover 5’-ATCCG-3’ ?
- 3’-TAGGC-5’
Definitie genen
- Een gen bevat de informatie voor de samenstelling en regulering van een eiwit of RNA
- Een gen bestaat uit:
- Coderend gedeelte = de samenstelling van eiwit
-Regulerend gedeelte = de hoeveelheid van een eiwit
Oprollen van DNA-strengen
- De DNA-strengen worden om histonen gerold
- Nucleosoom → 1 histoncomplex + DNA eromheen
- Chromatine → totale DNA keten met histonen
- Door de vouwing vormen de DNA strengen chromosomen
,Hoorcollege 2: DNA replicatie
DNA replicatie
- De replicatie vindt plaats tijdens de S-fase van de celcyclus
- Voor de DNA-replicatie zijn deoxynucleotidentrifosfaten nodig
- dATP, dCTP, dGTP en dTTP
- DNA polymerase is het enzym dat de fosfodiesterbinding maakt
- Hiervoor is energie nodig
- Deze energie zit in de pyrofosfaat van de deoxynucleotidentrifosfaten
- De pyrofosfaat valt af om de binding te maken
- DNA polymerase heeft een primer nodig
- De primer zorgt voor een beginstreng met een vrij 3’ (-OH)
- De primer bestaat uit RNA
- Voor het maken van de primer is het enzym primase nodig
- DNA polymerase zet een nucleotide aan de 3’ kant van de primer
- De nieuwe DNA streng wordt dus gemaakt van 5’ → 3’
- DNA polymerase heeft dus een matrijs / template nodig van 3’ → 5’
- De oorspronkelijke DNA streng dient als matrijs voor de nieuwe streng
- DNA polymerase wordt aan het DNA vastgemaakt door het eiwit sliding clamp
- Dit zorgt ervoor dat DNA polymerase gebonden blijft aan de DNA streng
, - De replicatie begint bij de replicatie origine
- DNA wordt hier uit elkaar getrokken
- Hierdoor vormen zich replicatievorken
- Dit wordt gedaan met behulp van initiator eiwitten en helicase
- Zoogdieren hebben meerdere replicatie originen: ze vloeien uiteindelijk samen
- Bacteriën hebben maar één replicatie origin
- De replicatievork is asymmetrisch met een leading en lagging streng
- Vanaf de replicatie origin loopt maar één streng van 3’ → 5’
- De andere streng loopt van 5’ → 3’
- De single-strand binding eiwitten beschermen de lagging streng voordat de replicatie begint
- Op de lagging streng moeten steeds nieuwe primers en stukjes DNA aangelegd worden
- Hierdoor ontstaan Okazaki fragmenten
- Vanaf de replicatie origin zijn 4 polymerases actief
- Twee bij de rechtervork en twee bij de linkervork
- Het koppelen van de Okazaki fragmenten
- Tussen de fragmenten liggen gaten/nicks
- DNA ligase repareert dit gat tussen de 5’-fosfaat en 3’ uiteinde
- Hiervoor wordt energie uit ATP gebruikt
- Het vervangen van de RNA primers
- Nuclease haalt de RNA primers weg
- DNA polymerase maakt op deze plek DNA
- Op het eind ontstaat een gat: DNA polymerase een 5’ fosfaat groep
- De 5’ bevat geen pyrofosfaat meer en dus geen energie
- DNA ligase zorgt ook hier voor een covalente binding
