H10 DNA

10.1

Bijna elke cel heeft celkern → daarin zit DNA

• Het DNA bevat genen, die coderen voor eiwitten en erfelijke eigenschappen bepalen.

• Bepaalt functie van een cel

• bloedcel heeft geen celkern en dus ook geen chromosomen

• levert instructie voor ribosoom welke eiwitten moeten worden gesynthetiseerd(=maken van nieuwe)

  • eiwitten voor oogkleur, je bloedgroep, etc.…

genoom: al het erfelijke materiaal (DNA) in cel van organisme

Bij eukaryoten (organismen met een celkern) → genoom bestaat uit kern-DNA + mitochondriaal DNA + chloroplast-DNA

• bij mannen zit mitochondriën bij staart en bij vrouwen bij eicel, staart gaat los bij bevruchting dus energie komt eigenlijk gwn door je ma!

• Chloroplasten en mitochondriën functioneren onafhankelijke van rest van cel,

Prokaryoten → DNA los in cytoplasma → meestal circulair DNA-molecuul

• Sommige prokaryoten hebben plasmiden → kleine, circulaire stukjes DNA → kunnen genen overdragen

Het bestaat uit twee strengen van nucleotiden die in een helixstructuur (spiraalvorm) gerangschikt zijn.

Elk nucleotide bestaat uit drie onderdelen:
✅ Desoxyribose (suiker) – een vijfhoekige suiker die als ruggengraat dient.
✅ Fosfaatgroep – verbindt de nucleotiden met elkaar.
✅ Stikstofbase – bepaalt de genetische code (A, T, C, G).

DNA heeft vier stikstofbasen:

• Adenine (A) bindt met Thymine (T)

• Cytosine (C) bindt met Guanine (G)

Deze basenparen worden door waterstofbruggen bij elkaar gehouden. Hierdoor passen de strengen precies in elkaar en zijn ze complementair

desoxyribose (suiker) heeft 5 C-atomen

• 1e C-atoom gebonden aan stikstofbase (A,T,C,G

• 5e C-atoom gebonden aan fosfaatgroep

• 3e C-atoom gebonden aan een OH groep nucleotiden

Beide uiteinden van enkelstrengs DNA-molecuul verschillend

• Uiteinde met fosfaatgroep= 5’- uiteinde

• Uiteinde met OH-groep= 3’-uiteinde

wordt van 3’-uiteinde naar 5’-uiteinde afgelezen en gekopieerd

DNA-strengen zijn complementair (tegengesteld)

• de ketens lopen in tegengestelde richting

  • de een van 3 naar 5 en de ander van 5 naar 3

Bij eukaryoten is DNA verdeeld over verschillende chromosomen

chromosoom= zeer lange dubbelstrengs DNA-molecuul

ongeveer 2m DNA past in je celkern, hoe komt dat?

• is opgerold

Histonen zijn eiwitten waar DNA om gewikkeld is → DNA kan losser of strakker worden gezet → afhankelijk van de fase van celcyclus

aantal histonen + DNA eromheen= nucleosoom

DNA tussen opeenvolgende histonen= Koppelings-DNA

data-analyse= goed verdiende baan

✅ Sequentie = de volgorde van stikstofbasen in DNA.

• de volgorde bepaalt de genetische informatie die het DNA bevat.
  

✅ Niet-coderend DNA = DNA dat geen eiwitten codeert (~98,5% bij mensen).

• men dacht niet coderend DNA geen functie had → Junk-DNA

Functies van niet-coderend DNA:

• Reguleert genactiviteit en eiwitproductie.

• Beschermt chromosoomuiteinden.

• Bevat repetitief DNA (herhaalde sequenties).

• Bevat genen die hun functie verloren hebben (zoals het gen voor eigeel bij zoogdieren).

10.2

DNA wordt gekopieerd tijdens de S-fase (dna-synthese-fase)

in plasma zwemmen de vrije nucleotiden (=de bouwstenen)

nucleotiden

• dATP

• dTTP

• dCTP

• dGTP

DNA-REPLICATIE (SYNTHESE)

Vindt plaats tijdens de S-fase

1. Topoisomerase (DNA ontspanning): Dit enzym werkt als een strijkijzer voor DNA. Het verwijdert de spanning in de dubbele helixstructuur van DNA, waardoor het DNA gladgestreken wordt. Dit zorgt ervoor dat de replicatie-enzymen toegang hebben tot het DNA.

2. HELICASE breekt de waterstofbruggen tussen de twee strengen van het DNA, waardoor de dubbele helix wordt geopend en er twee enkele DNA-strengen ontstaan.

   • ‘'snijdt’' door de nucleotide

3. single-strand binding protein: de twee strengen willen bij elkaar, de proteins bindt aan de enkele streng zodat het niet terug gaat naar verbinden met het ander

4. PRIMASE maakt een korte RNA-primer die een startpunt biedt voor DNA-polymerase.

   • DNA-polymerase is niet in staat om spontaan een nieuwe DNA-streng te beginnen zonder een bestaand stukje DNA om op te starten.

   • De primer hecht zich niet helemaal op het uiteinde van het DNA maar paar basenparen naar binnen. Het uiteinde van de DNA gaat dus verloren, dat noem je de TELOMEER

5. DNA-polymerase III hecht zich aan de primer en begint de replicatie van de leidende streng.

   LEADING STRAND: DNA-polymerase III kan eenvoudig blijven toevoegen aan de streng, wat zorgt voor een continue replicatie. (van 5’ naar 3’)

   LAGGING STRAND: wordt in de tegenovergestelde richting gerepliceerd (3' naar 5'). Omdat DNA-polymerase altijd in de 5' naar 3' richting werkt, kan het alleen korte stukjes (Okazaki-fragmenten)

6. doordat de primer een RNA stukje heeft gemaakt moet dat wel worden weggeknipt, dat doen de ribonuclease door ze te ‘'knippen’’

7. DNA-polymerase I vervangt de RNA-nucleotiden door de bijbehorende DNA-nucleotiden toe te voegen

8. De Okazaki-fragmenten worden aan elkaar gekoppeld op de lagging strand door het enzym DNA-ligase, zodat er een continue DNA-streng ontstaat. (lijm)

telomeer: niet coderende DNA. . Bij mensen bestaat een telomeer uit repetitief DNA: honderden tot duizenden herhalingen van de nucleotidevolgorde 5’-TTAGGG-3’

Na ongeveer vijftig celdelingen is er nog maar een vijfde deel van het telomeer over en kan een cel zich niet meer delen. De cel ondergaat dan apoptose (geprogrammeerde celdood)

PCR:

• Denaturatie verhitten tot 94°C):
  🔹DNA-strengen worden gescheiden doordat de waterstofbruggen worden verbroken(dubbelstrengs DNA naar enkelstrengs DNA).

• Annealing (50-65°C):
  🔹 DNA Primers binden aan de enkelstrengige DNA-strengen.

• Elongatie (70-75°C):
  🔹 TAQ-polymerase voegt nucleotiden toe om de nieuwe streng te verlengen.

  DOEL: DNA vermeerderen

sequensen= achterhalen/bepalen van nucleotide volgorde

10.3TRANSCRIPTIE

Alles wat met DNA te maken heeft vindt ALTIJD in de CELKERN plaats

Risbosomen= eiwit machines

• hebben informatie in genen op DNA nodig om eiwitten te synthetiseren

• bevinden zich in de cytoplasma en ruw endoplasmatische reticulum (ER)

DNA kan celkern niet verlaten→ probleem!!!

Je gaat DNA sequentie maken van een gen → mRNA(transcriptie)

Wat is RNA?

• een nucleïnezuur

• meestal enkelstrengs

• bestaat uit nucleotiden

  • bevat ribose in plaats van desoxyribose, en Uracil (U) in plaats van thymine (T)

mRNA(=Messenger RNA) is een soort RNA

• draagt de boodschap (recept) voor ribosomen om eiwitten te maken

de ribosoom leest nucleotide volgorde RNA → synthetiseert bijbehorende eiwitten (brengt de boodschappen LIJSTJE)

RNA heeft meerdere types en functie

• ribosomaal RNA (rRNA)= belangrijk bestanddeel van ribosomen

• transfer RNA (tRNA)= bindt aminozuren en brengt die naar ribosomen voor maken van eiwitten (brengt de boodschappen)

VORMING VAN RNA= TRANSCRIPTIE

1. DNA wordt ontvouwen (losser gemaakt)

2. RNA-polymerase vindt aan promotor (startcode)

   • (specifieke stukje DNA) + TRANSCRIPTIE eiwitten

3. Als de RNA-polymerase aan de promotor heeft gebonden verbreken de waterstofbindingen en gaan de strengen uit elkaar (DNA)

De coderende streng: heeft geen functie bij transcriptie

De template-streng: de keten met de promotor waar dus de RNA-polymerase aan vast zit.

4. RNA-polymerase bindt vrije RNA-nucleotiden aan DNA-nucleotiden van 3’ naar 5’ uiteinde

5. nieuwe RNA-streng wordt van 5’ naar 3’ gesynthetiseerd

6. RNA polymerase stopt na het lezen van een eindsignaal (terminator) op DNA template strengt

7. RNA laat DNA los → DNA weer helix

Pre-mRNA bestaat uit

• introns= niet coderend DNA-stukken

• exons= coderende DNA-stukken → alleen deze bezitten info voor eiwitsynthese

• is langer dan mRNA

Prokaryoten hebben geen introns en exons, dus direct bruikbaar

SPLICING

• Spliceosoom: knipt introns uit pre-mRNA en plak exons aan elkaar -> splicing

• De introns worden afgebroken.

• Je gaat van pre-mRNA → mRNA

  mRNA gaan via kernporiën uit de celkern → naar cytoplasma
  

TRANSLATIE

van mRNA → eiwit = translatie (je GEBRUIKT mRNA NIET mRNA wordt eiwit!!)

• wordt gedaan DOOR ribosomen

• wordt gedaan IN cytoplasma en ruw ER

eiwitten zijn opgebouwd uit aminozuren (= bouwstenen van eiwitten)

• in onze cytoplasma bevinden zich aminozuren

eiwitten hebben verschillende functies

• bouwstof en brandstof

• hormoon, enzym, transporteiwit en beschermende eiwit

mRNA omzetten in eiwitten (OP DE TOETS!!!!)

drie van de 4 nucleotiden codeert voor één aminozuur

AUG= startcodon

Gly-Phe= aminozuurketen of soms codeert het voor een eiwit

ribosoom stopt met coderen bij een stopcodon= STOP

• UAG

• UGA

• UAA

DNA-polymerase= 3’ naar 5’

RNA-polymerase= 3’ naar 5’

ribosomen= 5’ naar 3’

ieder tRNA brengt een specifieke aminozuur naar de ribosoom.

anticodon herkent de code op de mRNA en brengt aan de hand van dat de juiste aminozuren binnen naar de ribosoom

tRNA wordt gevormd langs een sequentie (streng) in het niet coderend DNA.

anticode (AAA) naar de aminozuur

• zoek de codon op niet ANTIcodon

  • codon (UUU)= tegengesteld van AAA

• zoek op binas UUU= F dus de aminozuur is Phe

GENEXPRESSIE: gen aan en uitzetten

aan: DNA → mRNA →

uit: DNA wordt geen mRNA en geen eiwit

Hoe reguleren we genexpressie? → door genregulatie

• prokaryoten: repressoren

• eukaryoten: activator

genregulatie: het aan- en uitzetten van genen wordt gereguleerd

• gaat om reguleren

• genexpressie van juiste gen, op juiste moment, in juiste plaats

genexpressie: aan en uitzetten van genen

is afhankelijk van

• verandering in milieufactoren (prokaryoten en eukaryoten)

• celfunctie (meercellige eukaryoten)

prokaryoten vindt genregulatie op transscriptie niveau

DNA → mRNA

• prokaryoten bevatten structuurgenen (coderen voor eiwit)

in eukaryoten vindt genregulatie op meerdere niveaus

DNA → 2x DNA (replicatie)

DNA → mRNA (transscriptie)

mRNA → eiwit (translatie)

gen: codeert voor eiwit

we hebben regulatorgenen nodig

• repressoren= eiwit

• activatoren=eiwit

• Regulatorgenen (BAAS): Genen die bepalen wanneer en waar andere genen actief worden. Ze maken eiwitten (zoals transcriptiefactoren) die de expressie van andere genen beïnvloeden.

• Activatorgenen (WERKER): Specifieke regulatorgenen die ervoor zorgen dat een ander gen aan wordt gezet. Ze binden aan het DNA en stimuleren de transcriptie van dat gen.

Kort gezegd: Regulatorgenen regelen het proces, en activatorgenen zetten specifieke genen aan!

• MyoD (regulatorgen) geeft de opdracht: "We moeten een spiercel maken!"

• Myosine-gen (activatorgen) wordt aangezet en maakt spiereiwitten.

• De cel wordt een spiercel.

DNA dat alle genen bevat dat die eiwit vormen= operon

inductor= brengt genexpressie op gang

-E-col leeft in darmen. Het leeft van glucose en lactose.

Een stof die de genexpressie op gang brengt noem je een inductor (voorbeeld: lactose).

• lactose molecuul bindt aan repressor

• repressor vervormt en past niet meer op de operator

  • het kan dus niet meer blokkeren

• RNA-polymerase gaat aflezen

Bij eukaryoten

Telomerase: kan telomeer langer maken → cellen langer in leven

door Telomerase gaan sommige cellen oneindig blijven delen

Apoptose (geprogrammeerde celdood)

Sommige cellen worden bewust vernietigd om ons lichaam goed te vormen.

• Bijvoorbeeld: als een baby in de buik groeit, zitten de vingers en tenen eerst nog aan elkaar. Door apoptose verdwijnen de cellen ertussen en ontstaan losse vingers en tenen.

cel differentiatie van embryonale stamcellen bepaald door plaats van cellen in het embryo.

• Wanneer een stamcel op een bepaalde plek in het lichaam of embryo zit, krijgt die cel signalen om zich te specialiseren.

• Zit een stamcel bijvoorbeeld in een spier, dan wordt het een spiercel.

Enzymen doden de cel indien nodig

• cytoskelet (eiwitdraad) van de cel zakt in elkaar

• DNA in stukjes geknipt

• resten ban cel opgeruimd

GENREGULATIE BIJ EUKARYOTEN

Genregulatie:

• DNA bestaat uit duizenden verschillende genen (ca. 30.000)

• Een gen komt alleen tot uiting als het product nodig is

• Het activeren en deactiveren van genen kan op verschillende manieren

In een organisme komen vele verschillende soorten cellen voor, deze cellen ontwikkelen zich uit stamcellen.

Een stamcel is een cel die zich nog kan differentiëren in een specifiek type cel

welke gen tot expressie komt hangt af van de in cel aanwezige

• activators bindt aan een DNA stukje

Je kan een methygroep binden aan een stikstofbasen (A, T , C EN G). Door dit kan je de DNA niet meer aflezen → geen mRNA → Zonder mRNA kan er geen eiwit worden geproduceerd. → genen gaan uit en worden niet meer gebruikt.

Genregulatie d.m.v. splicing

• Eerst wordt een pre-mRNA gemaakt uit het DNA.

• Dit pre-mRNA bevat exons (stukjes die coderen voor eiwitten) en introns (stukjes die worden weggeknipt).

• Alternatieve splicing bepaalt welke exons worden samengevoegd.

• Dit leidt tot verschillende versies van mRNA → verschillende eiwitten uit één gen!

  • Als alle exons nodig voor het eiwit worden behouden → gen is actief (aan 🟢).

  • Als belangrijke exons worden weggeknipt, kan het mRNA niet goed werken → gen is inactief (uit 🔴).

Genregulatie d.m.v. RNA-interferentie

• Een microRNA (miRNA) of small interfering RNA (siRNA) wordt gemaakt.

• Dit RNA bindt aan een specifiek mRNA in de cel.

• Hierdoor kan het mRNA niet meer worden gelezen door een ribosoom.

• Zonder werkend mRNA kan het ribosoom geen eiwit maken.

Alle cellen met een celkern hebben alle genen. Insuline is overal alleen bij sommige delen staat het UIT.

mutagene stoffen

• huidkanker door uv straling

• longkanker door roken

• darmkanker door o.a rauw vlees

• leukemie kan door virus veroorzaakt worden

metastase=uitzaaiing