Hoofdstuk 8 (5A) DNA Flashcards
Wat kunnen we met DNA?
*Bij genetische modificatie wordt een gen van een bepaald organisme overgebracht naar het DNA van een ander organisme.
Genetische modificatie: de eigenschappen van bacteriën, schimmels, platen en dieren wijzigen.
*Bij gentherapie brengt men voor deze eigenschap gezonde genen in bij een patiënt.
*In de synthetische biologie maken wetenschappers zelf DNA. De stukjes DNA die door de bedrijven gemaakt worden, worden ook wel biobricks genoemd. Een wetenschapper bouwt hiermee een bestaand gen na of bedenkt zelf een goede volgorde van DNA-bouwstenen om een compleet nieuwe eigenschap te creëren.
*Evolutionaire ontwikkelingen.
*Tweelingenonderzoek.
*Evolutionaire verwantschap.
*Forensisch onderzoek.
Wat is de bouw van DNA?
Een DNA-molecuul is een nucleïnezuur dat bestaat uit 2 in tegengestelde gerichte (de ene keten van 3’ naar 5’, de andere van 5’ naar 3’) ketens van aan elkaar gekoppelde nucleotiden.
a. Een nucleotide in DNA is opgebouwd uit de monosacharide desoxyribose, een fosfaatgroep en een stikstofbase.
*Desoxyribose heeft 5 C-atomen.
*De fosfaatgroep is gebonden aan het vijfde C-atoom in de nucleotide.
*De stikstofbase is gebonden aan het eerste C-atoom in de nucleotide.
*Er komen 4 verschillende stikstofbasen voor in DNA-moleculen: adenine (A), thymine (T), cytosine (C) en guanine (G).
- De stikstofbasen maken geen deel uit van de keten, ze steken er aan de zijkant uit.
- Door vaste basenparing van stikstofbasen kunnen 2 nucleotideketens van een DNA-molecuul met elkaar verbinden; deze 2 ketens zijn dan complementair. De basenparing komt altijd tot stand door waterstofbruggen (het grootte aantal zorgt voor de sterkte).
1. Adenine vormt altijd een paar met thymine.
2. Guanine vormt altijd een paar met cytosine.
b. Beide uiteinden van een nucleotideketen zijn verschillend.
1. Aan het 5’-uiteinde bevindt zich een fosfaatgroep.
2. Aan het 3’-uiteinde bevindt zich een OH-groep die aan het derde C-atoom van desoxyribose vastzit .
c. In een DNA-molecuul hebben de ketens een helixstructuur.
d. Een DNA-keten is rond histonen gewikkeld.
e. Tussen 2 opeenvolgende nucleosomen bevindt zich koppelings-DNA.
Binas: 71A, 71B, 71C
Wat is de functie van DNA?
- DNA bevat de informatie voor de erfelijke eigenschappen van een organisme en zorgt voor de zelforganisatie en zelfregulatie van een organisme tijdens zijn levensloop.
- DNA bevat de informatie voor het reproduceren van het organisme.
- DNA levert de instructies aan de ribosomen voor het synthetiseren van verschillende soorten eiwitten (proteïnen).
Wat is niet-coderend DNA?
Niet-coderend DNA: ‘junk-DNA’: codeert niet voor eiwitten.
*Ongeveer 98,5% van een menselijk genoom.
*Een regulerende functie bij de synthese van eiwitten.
Wat is DNA-sequentie?
DNA-sequentie: de volgorde waarin nucleotiden zijn gerangschikt.
Hoe wordt DNA gerepliceerd?
- DNA-replicatie begint bij een replicatiestartpunt.
- De waterstofbruggen tussen de basenparen worden door helicase (enzym) in 2 richtingen verbroken.
- De helixstructuur verdwijnt en de 2 strengen van het DNA-molecuul gaan uit elkaar. Hierdoor ontstaat een replicatiebel.
- Op de plaats waar de basenparing is verbroken binden single-strand binding proteïnen (eiwitten).
- DNA-polymerase (enzym) schuift langs de enkelvoudige ketens en bindt dATP, dTTP, dGTP of dCTP uit het kernplasma aan de vrijgekomen stikstofbasen.
*Langs beide nucleotideketens bewegen DNA-polymerase-enzymen zich in tegengestelde richting om een nieuwe keten te synthetiseren.
a. In de ene richting kan DNA-polymerase vanaf het replicatiestartpunt het uit elkaar gaan van de ketens volgen om de leidende streng te synthetiseren.
b. In de andere richting kan DNA-polymerase steeds maar korte stukjes DNA synthetiseren, doordat dit achterwaarts moet gebeuren, die vervolgens door DNA-ligase (enzym) aan elkaar gekoppeld worden om de volgende streng te vormen.
- Okazaki fragmenten: korte DNA fragmenten. - Er ontstaan 2 dubbelstrengs DNA-moleculen die ieder uit een oude en een nieuwe keten bestaan.
*Doordat DNA-polymerase van het 3’-uiteinde naar het 5’-uiteinde een DNA-streng afleest, wordt de nieuwe streng gesynthetiseerd in de richting van het 5’-uiteinde naar het 3’-uiteinde.
Op plaatsen waar een nieuwe complementaire nucleotideketen langs de oude keten is gevormd, neemt het DNA weer de helixstructuur aan.
Binas: 71D
Wat gebeurt er bij PCR?
PCR kan een of meerdere specifieke gedeelten uit DNA kopiëren, zodat er genoeg is voor onderzoek.
PCR: Polymerase Chain Reaction.
Voor PCR heb je 2 verschillende primers nodig; voor elke steng 1. Deze zijn complementair aan het deel van het DNA dat men door PCR wil vermenigvuldigen. Behalve primers zijn voor PCR stukjes DNA die moeten worden gekopieerd, DNA-polymerase en DNA-nucleotiden nodig.
Primers: korte stukjes DNA van 20 tot 30 nucleotiden, die worden gemaakt in een laboratorium.
Wat doen ze bij DNA-fingerprinting?
Voor het maken van een DNA-fingerprint, ofwel een DNA-profiel, worden specifieke stukken van het DNA gebruikt die voor ieder persoon uniek zijn.
Voor het bepalen van een DNA-profiel worden de beide allelen van minimaal 10 onafhankelijk overervende loci met representatief DNA onderzocht.
1. Om het geïsoleerde DNA te kunnen analyseren, wordt het vermeerderd door PCR.
2. Men knipt de loci met repeats uit het DNA. Dit gebeurt met behulp van restrictie-enzymen die afkomstig zijn uit bacteriën.
*Restrictie-enzymen herkennen een specifieke nucleotidesequentie van 4 tot 8 nucleotiden in het DNA en knippen het DNA op die plaats door.
3. De fragmenten hebben, afhankelijk van het aantal repeats, een verschillende lengte.
4. Ze kunnen van elkaar worden gescheiden door gelelektroforese. Dit levert een uniek bandenpatroon op.
In niet-coderend DNA bevindt zich repetitief DNA. Doordat chromosomen in lichaamscellen in paren voorkomen, heeft een persoon per locus 2 allelen. Elk allel heeft een verschillend aantal repeats. Doordat ieder mens 1 chromosoom van zijn moeder erft en 1 van zijn vader, levert deze combinatie een uniek patroon van repetitief DNA op.
Repetitief DNA: herhalingen van korte DNA-sequenties.
Loci (of locus): plaats op een chromosoom, kan een gen of een ander stukje DNA zijn.
Wat gebeurt er bij transcriptie?
Transcriptie: de vorming van mRNA.
*mRNA: boodschapper molecuul.
- Bij eukaryote organismen moet het DNA worden ontvouwen om transcriptie mogelijk te maken.
- Helicase knipt het DNA open.
- RNA-polymerase (enzym) bindt aan een promotor.
- Vanaf de plaats waar de RNA-polymerase zich heeft gebonden verbreken de waterstofbruggen tussen de 2 DNA-ketens.
- De ketens scheiden en de helixstructuur verdwijnt.
a. Template-streng: matrijsstreng: de keten met promotor.
b. Coderende steng: de keten zonder promotor.
Transcriptie vindt plaats langs de template-steng.
- Door complementaire basenparing bindt RNA-polymerase vrije RNA-nucleotiden uit het kernplasma aan de DNA-nucleotiden van de template-streng in de richting van het 3’-uiteinde naar het 5’-uiteinde.
Ondertussen schuift het RNA-polymerase steeds verder langs het DNA totdat het einde van het gen is bereikt.
*Transcriptie vindt plaats langs template-streng 3’ naar 5’.
*RNA wordt gesynthetiseerd in 5’ naar 3’ . - Door het eindsignaal dat het RNA-polymerase in het DNA tegenkomt, stopt de transcriptie.
- RNA-polymerase laat los van het DNA en het gevormde RNA-molecuul laat los van het RNA-polymerase.
- Het DNA neemt weer zijn oorspronkelijke vorm aan.
Promotor: specifieke volgorde van stikstofbasen.
Binas: 71E, 71F
Wat is het verschil in transcriptie tussen prokaryoten en eukaryoten?
Prokaryoten.
*Door het gebrek aan een celkern vindt de transcriptie in het cytoplasma plaats (het DNA ligt los in het cytoplasma).
*mRNA is direct na de synthese klaar om te worden afgelezen.
*Ribosomen in het cytoplasma kunnen de nucleotidesequentie van het mRNA meteen vertalen in een eiwit.
Eukaryoten.
*De transcriptie vindt in de celkern plaats.
*Het RNA-molecuul dat wordt gesynthetiseerd noemen we pre-mRNA, omdat het nog wordt bewerkt (RNA-processing) voordat het de celkern kan verlaten.
- Pre-mRNA langer dan mRNA.
*Het mRNA-molecuul verlaat via een kernporie de celkern, zodat zijn nucleotidevolgorde door een ribosoom kan worden afgelezen.
Binas: 71H
Wat is splicing?
Splicing: een spliceosoom knipt de introns uit het pre-mRNA en plakt de exons vervolgens aan elkaar.
*Door alternatieve splicing kan een gen meerdere typen mRNA opleveren die voor meerdere eiwitten coderen.
Binas: 71H
Wat is het verschil tussen introns en exons?
Introns: lange, niet-coderende stukken DNA.
Exons: korte, coderende stukken DNA.
Binas: 71H
Wat is een startcodon?
Startcodon: eerste codon van mRNA-molecuul codeert voor het eerste aminozuur (methionine) van het te vormen eiwit.
*De synthese van een aminozuurketen start altijd bij startcodon AUG (Met).
Binas: 71G
Wat is een codon?
Codon: triplet: 3 opeenvolgende nucleotiden.
*1 aminozuur is 3 nucleotiden.
*Genetische code: de vertaling van de nucleotidevolgorde naar aminozuren.
Binas: 71G
Wat gebeurt er tijdens de translatie?
Translatie: aminozuren worden in een ribosoom aan elkaar gekoppeld tot eiwitten in een volgorde die bepaald wordt door een mRNA-molecuul.
1. Een klein ribosoomdeel bindt aan het 5’-uiteinde van een mRNA-molecuul. Het schuift door tot het kan binden aan het startcodon.
2. Het anticodon van een tRNA-methioninecomplex bindt aan het startcodon.
3. Een groot ribosoomdeel bindt en de translatie begint.
4. Het ribosoom schuift langs het mRNA-molecuul, codon na codon.
5. Elk codon passeert achtereenvolgens de A-plaats, de P-plaats en de E-plaats in het ribosoom.
a. Wanneer het anticodon van een tRNA-aminozuurcomplex complementair is aan het codon van het mRNA-molecuul op de A-plaats, komt er een binding tot stand door waterstofbruggen. Tegelijkertijd verlaat een tRNA-molecuul dat zijn aminozuur heeft afgeleverd, de E-plaats van het ribosoom.
b. Op de P-plaats komt het aminozuur van het tRNA-aminozuurcomplex vrij.
c. Het aminozuur gaat een peptidebinding aan met het aminozuur op de A-plaats, waardoor de aminozuurketen groeit.
d. Het grote ribosoomdeel schuift nu 3 nucleotiden door, richting het 3’-uiteinde.
e. Het tRNA op de P-plaats komt daardoor op de E-plaats terecht.
f. Het tRNA-aminozuurcomplex op de A-plaats komt op de P-plaats terecht.
g. Het kleine ribosoomdeel met het gebonden mRNA schuift 3 nucleotiden verder op.
h. De A-plaats is weer vrij om het volgende tRNA-aminozuurcomplex te binden.
*Doordat een mRNA-molecuul vaak in een cirkel ligt, kan een ribosoom dat klaar is met de translatie zich meteen opnieuw binden aan het startcodon.
6. De translatie stopt wanneer een ribosoom een stopcodon bereikt. Er bestaat geen tRNA-aminozuurcomplex dat een stopcodon kan herkennen. In plaats daarvan bindt er een release-factor (eiwit) aan het stopcodon in mRNA. Hierdoor laat de polypeptideketen los en gaan het kleine en het grote ribosoomdeel uit elkaar.
Binas: 71E, 71J
