Untitled Quiz

Leeruitkomsten in Moleculaire Genetica

• Interpreteer de belangrijkste historische experimenten in de geschiedenis van de ontdekking van DNA.
• Beschrijf de bouw van DNA en de verschillende RNA moleculen.
• Leg de processen van replicatie, transcriptie, en translatie uit.
• Beschrijf de regulatie van genexpressie in prokaryoten en eukaryoten.
• Leg het proces van recombinatie uit en beschrijf een toepassing.
• Beschrijf het NER DNA-herstelmechanisme en geef de rol van UVRC hierin.

Leeruitkomsten in Klassieke Genetica

• Herken de verschillende stappen in de meiose en verklaar de processen.
• Leg uit wat mutaties zijn en hoe ze de drijvende kracht achter natuurlijke selectie vormen.
• Definieer de volgende begrippen: fenotype, genotype, meiose, haploïd, diploïd, genoom, locus, gen, allel, dominant, heterozygoot, homozygoot, multipele allelen, geslachtsgebonden overerving, crossing over, en chromosoom inactivatie.
• Pas de wetten van Mendel en Punnett Squares toe.
• Bepaal of genen gekoppeld zijn door een dihybride kruising.
• Bepaal de genetische afstand tussen twee gekoppelde genen.
• Interpreteer stambomen en bepaal de overerving.
• Beschrijf de theorie van Hardy en Weinberg en voer populatie genetische berekeningen uit.

Geschiedenis van de Ontdekking van DNA

• Darwin (1869) en Mendel (1862) onderzochten erfelijke eigenschappen zonder de rol van DNA te kennen.
• Miecher ontdekte in 1869 (onwetend) DNA via zuur (nucleïnezuur) in de kern van witte bloedcellen.
• Griffith (1928) vond een transforming principle bij longinfectie onderzoek bij muizen.
• Avery (1944) concludeerde, dat DNA de erfelijke eigenschappen bevat.
• Hershey-Chase studie met fagen (1950) bevestigden dat DNA de erfelijke drager is.
• Chargaff (1949) ontdekte verschillen in AT/CG verhoudingen, maar dezelfde verhoudingen tussen A&T en C&G.
• Röntgendiffractie van DNA door Franklin en bevestiging van de dubbele helix door Watson en Crick (1953).

Bouw van DNA

• Alle erfelijke eigenschappen van de mens liggen vast op dubbelstrengs DNA.
• Bij eukaryoten is DNA opgeborgen in de celkern en komt daar nooit uit.
• Bij prokaryoten (zoals bacteriën) ligt DNA vrij in het cytoplasma.
• Nucleotiden zijn de bouwstenen van DNA en RNA.
• De erfelijke informatie ligt in een volgorde/sequentie van nucleotiden, met drie onderdelen: stikstofbase, suikergroep en een of meer fosfaatgroepen.
• Stikstofbasen zijn adenine (A), cytosine (C), guanine (G) en thymine (T).
• A en T, en C en G vormen basenparen, waarbij C en G 3 H-bruggen vormen (sterker) en A en T 2 H-bruggen.
• Purines zijn adenine (A) en guanine (G), en pyrimidines zijn thymine (T), cytosine (C) en uracil (U).
• De suikergroep in DNA is desoxyribose, bestaande uit een ring van vier koolstofatomen en een zuurstofatoom, H op C2.
• De fosfaatgroep (-PO3) zit op C5 van de suikergroep en bindt aan C3 van de suikergroep van het vorige nucleotide.
• De keten van suikeren fosfaatgroepen vormt de 'ruggengraat' van de streng.

Bouw van RNA

• RNA is enkelstrengs.
• Stikstofbasen in RNA zijn adenine (A), cytosine (C), guanine (G) en uracil (U).
• In RNA kunnen A en U en C en G basenparen vormen.
• De suikergroep in RNA is ribose, bestaande uit een ring van vier koolstofatomen en een zuurstofatoom, OH op C2 en base op C1.

Klassen RNA

• mRNA (messenger RNA) codeert voor eiwitten.
• Functioneel RNA heeft RNA als eindproduct en ondergaat geen translatie;
• tRNA (transfer RNA) brengt het juiste aminozuur naar mRNA tijdens translatie.
• rRNA (ribosomaal RNA) is de hoofdcomponent van een ribosoom.
• snRNA (small nuclear RNA’s) is specifiek voor eukaryoten en betrokken bij eiwitverwerking en maakt spliceosomen.
• Een RNA codeert vaak voor een eiwit, waarbij een codon (een 3-tal basen in mRNA) 1 aminozuur vormt.

Replicatie

• Replicatie is de verdubbeling van DNA voor behoud van erfelijke informatie.
• De dubbele helix opent en vormt twee nieuwe strengen.
• Origin of replications is rond bij prokaryoten en er vindt een opening plaats.
• Origin of replications heeft open eindjes bij eukaryoten.
• Een RNA primer zet een base op een enkele streng (beginnetje).
• DNA polymerase neemt de taak over en vormt een nieuw DNA.
• De leading strand codeert van 5' naar 3' richting in één keer.
• De lagging strand codeert van 5' naar 3' in stukjes tegen de richting in.
• Helicase opent de dubbele streng.
• Primase maakt de RNA primer.
• DNA ligase vult gaatjes op.
• DNA-polymerase heeft 3′ → 5′ exonuclease activiteit (proofreading) om fouten op te sporen in het aangemaakte DNA.

Fouten in Replicatie en Reparatie

• Een fout basepaar resulteert in een mutatie als proofreading faalt.
• RNA primer wordt verwijderd op de lagging strand, wat een gat veroorzaakt dat kleiner wordt.
• Telomerase zijn enzymen die de verkorte uiteinden herkennen en repliceren.
• PCR (DNA-amplificatie) vermeerdert een klein stukje DNA exponentieel, bestaande uit: de twee strengen losmaken met hitte, primers toevoegen, DNA polymerase die het DNA verdubbeld.
• DNA schades ontstaan door UV, roken, DNA replicaties, X-stralen, metabolisme (zuurstofradicalen).
• Puntmutaties betreffen een enkele base: silent (geen verandering in fenotype), nonsense (leidt tot een stopcodon), missense (verandert eiwit/aminozuur).
• Missense mutaties kunnen conservatief (lijkt op vorig eiwit) of non-conservatief (heel anders) zijn.
• Frame-shift mutaties verschuiven het aminozuur door toevoeging (insertie) of verwijdering (deletie) van een base.
• Grote mutaties/chromosoom aberraties veranderen een stuk DNA (zichtbaar met het oog): duplicatie, insertie, deletie, inversie, translocatie.
• Reparatie omvat herkenning van schade en celcyclus stop.
• Bij teveel schade sterft de cel of probeert de schade te herstellen.

Transcriptie in Prokaryoten vs Eukaryoten

• Transcriptie maakt RNA van DNA.
• In prokaryoten vindt transcriptie plaats in het cytoplasma, in eukaryoten in de celkern.
• Transcriptie en translatie vinden tegelijk plaats in prokaryoten, maar verschillen van plek en tijd in eukaryoten.
• Een DNA wordt direct overgeschreven naar een RNA molecuul in prokaryoten, terwijl in eukaryoten eerst een ‘pre-RNA’ gevormd wordt en daarna een volwassen RNA molecuul.
• RNA polymerase bestaat uit 5 eenheden in prokaryoten, maar 10-17 eenheden in eukaryoten.
• Holoenzymen herkennen en binden direct aan een promoter in prokaryoten.
• Herkenning van de promoter kan niet uitgevoerd worden door de RNA-polymerase in eukaryoten.
• Prokaryoten hebben 1 verschillende soort RNA-polymerase, terwijl eukaryoten er 3 hebben.
• Genen worden gereguleerd door één promoter, dus meerdere eiwitten worden in 1 keten geproduceerd in prokaryoten.
• 1 gen is geplaatst op 1 promoter in eukaryoten.
• RNA polymerase 5′ -> 3' maakt streng open en zet complementaire basen op (U) → RNA polymerase bindt aan een promoter (5′ kant, is vaak TTGACA of TATAAT) in prokaryoten.
• RNA polymerase doet weer aan proofreading (RNA polymerase niet).

Transcriptie Terminatie in Prokaryoten

• Terminatie dmv sequenties: sequentie zorgt voor een dubbelstrengs RNA die de polymerase eraf gooit waardoor er een 'hairpin loop' ontstaat.
• Terminatie dmv Rho-factor: eiwit (Rho-factor) volgt de RNA polymerase en duwt hem bij vertraging van de streng af.

Genregulatie van Transcriptie

• Operon: meerdere genen van hetzelfde proces achter elkaar (bacteriën gebruiken dit).
• Operator: sequentie die gebonden kan worden door een remmer.
• Regulatie kan plaatsvinden middels een: remmer die geactiveerd kan worden, remmer die geremd kan worden, activator die geremd kan worden, activator die geactiveerd kan worden.
• Eukaryoten hebben 3 soorten RNA polymerases: RNA polymerase 1 (rRNA), RNA polymerase 2 (mRNA), RNA polymerase 3 (tRNA).
• Er zijn veel verschillende transcriptiefactoren nodig (algemene of specifieke) om een RNA polymerase te binden.
• Eiwit-eiwit interacties zijn nodig om de RNA polymerase te binden op de promoter te krijgen.
• Enhancers zijn sequenties buiten de promoter die activators of remmers (silencer) kunnen binden.
• Transcriptiefactoren binden specifieke sequenties om RNA polymerase te stabiliseren, RNA polymerase te blokkeren, of het chromatine te veranderen.
• Van groot naar klein: chromatinen -> nucleosomen -> histonen (staartjes kunnen gemodificeerd worden). DNA is om histonen omgerold.
• Acetylering activeert (altijd activerend) de chromatinen door minder/strakker op te rollen.
• Metylatie kan remmend of activerend zijn, afhankelijk van de plek:
• Methylatie van lysine 4 (k4) op histon 3 is activerend.
• Methylatie van lysine 27 (k27) op histon 3 is remmend.
• In eukaryoten vindt ook methylatie plaats van het DNA zelf (DNA methylatie) → vindt plaats op de C base van de CG sequentie. Methylatie van promotor DNA is remmend.
• Cel-type specificiteit: genen zitten in elke cel, maar staan niet aan in elke cel, omdat sommige cellen die functie niet nodig hebben.
• Transcriptiefactoren hebben de functie RNA polymerase stabiliseren en het chromatine veranderen.

Translatie

• Translatie is het vertalen van een genetische code op het DNA naar een werkzaam eiwit.
• Na transcriptie van mRNA -> Pre-mRNA ondergaat RNA-processing: Capping, Polyadenylering, Splicing.
• Exonen coderen, terwijl intronen niet coderen voor eiwitten.
• Untranslated regions worden niet omgezet naar eiwit maar beschermen de afbraak en koppeling aan de juiste ribosomen.

RNA-Processing

• Capping: GTP wordt aan het begin (5') gezet, voorkomt dat mRNA wordt afgebroken, zorgt ervoor dat het makkelijker de kern uit kan, zorgt ervoor dat het ribosoom beter bindt (maakt translatie makkelijker).
• Polyadenylering: koppeling van een lange keten van Adenine aan de 3' kant van mRNA (zelfde functies als Capping).
• Splicing: exon 1 loopt over in intron 1 en die moeten aan elkaar gezet worden gekoppeld.splice site met exon 2.
• De brunchsite heeft de YNYRAY met een A base
• Door looping komt de ‘5 dichtbij de brunch site en gaat een binding aan het de A accent Aan de A accent zit een OH groep die en binding aan gaat met de G van ‘5 splice De brunch site wordt eruit geknipt en plakt de exon 1 en exon 2 aan elkaar. Dit gebeurt met betrekking van het splicosoom (bevat eiwitten en ook stukken RNA) → Deze RNA herkent de Brunch site en zorgt ervoor dat de exonen aan elkaar worden gekoppeld en dat de intron eruit wordt gehaald. Alternative splicing → bepaalt welke exonen wel worden meegenomen en welke niet.

Translatie

• Translatie zet mRNA om in eiwitten, waarbij mRNA (3 letter codons) codeert voor aminozuur.
• tRNA (herkent het codon, brengt specifiek aminozuur).
• Ribosoom (soort machine, brengt alles samen -> functioneel RNA).
• mRNA: startcodon AUG, stopcodon UAA/UAG/UGA.
• Voor elke 3-letter code is er een tRNA die de codons herkent.
• Anticodon: bindt de codon aan het mRNA, neemt het coderende mRNA
• Tyrosine aminozuur (per stof anders/specifiek): enzym die de tRNA aan het juiste aminozuur met de juiste code bindt.
• Ribosoom: (grotendeels rRNA), nucleolus maakt rRNA.
• Startcodon AUG bindt m.b.v. MET op de mRNA Tijdens de translatie:
• A-site = Aminoacyl-tRNA
• P-site = Peptidyl-tRNA
• E-site = Exit
• EF1-A zorgt dat tRNA in het ribosoom komt, EF1-B recycled EF1-A, EF2 duwt alles een plaatsje op
• Tot slot: er bindt een release factor (eiwit) aan toe die zorgt voor het stopcodon -> kost energie.
• Structuren eiwitten (eiwit gaat bindingen met zichzelf aan): Primaire, Secundaire, Tertiaire, Quaternaire structuur.
• kan het proces van recombinatie omschrijven en een toepassing beschrijven
• het NER DNA-herstel-mechanisme beschrijven en daarin de rol van UVRC aangeven

Homologe Recombinatie

• Homologe recombinatie is het uitwisselen van DNA sequenties tussen identieke moleculen DNA ter reparatie van schadelijke dubbelstrengsbreuken (DSBs). DNA streng schade kan ontstaan door: cellulair metabolisme, UV straling, chemicaliën, fouten tijdens de replicatie. Soorten DNA reparatie:
• Directe terugwerking tijdens de DNA replicatie zelf.
• Base excisie reparatie → Alleen een base repareren.
• Nucleotide excisie reparatie → Een nucleotide repareren.
• Mismatch reparatie → een stukje wordt eruit geknipt en daarna gerepareerd.
• (ernstiger) Dubbelstreng breuken reparatie Non-homologous end joining → De 2 uiteinden van een dubbelstreng gaan op zoek naar een andere uiteinde, wat zorgt voor een andere einde van de dubbelstreng
• Homologe recombinatie → om de hele breuk te herstellen Delende cel: Kan tijdens de S fase gebruik maken van zuster chromatide om de breuk te fixen.

Meiose

• Reductiedeling of rijpingsdeling is een tweedelig delingsproces dat voortplantingscellen produceert.
• Profase 1: kernmembraan/nucleoli verdwijnen, spoelfiguur verschijnt, chromosomen worden zichtbaar
• Metafase 1: chromosomen leggen zich per paar in het evenaarsvlak
• Anafase 1: homologe chromosomen (elk met 2 zusterchromatiden) worden uit elkaar getrokken (aantal chromosomen wordt gehalveerd)
• Telofase 1: cel snoert zich in, resulterend in 2 dochtercellen met een diploïde hoeveelheid DNA
• Profase 2: in iedere dochtercel wordt een spoelfiguur gevormd (loodrecht op vorige richting)
• Metafase 2: chromosomen liggen onder elkaar in het evenaarsvlak met hun centromeer aan de spoeldraden bevestigd
• Anafase 2: trekdraden trekken de zusterchromatiden uit elkaar (naar hun pool), nieuwe dochterchromosomen
• Telofase 2: spoelfiguren worden afgebroken, celinsnoering plaats, chromosomen ondergaan despiralisatie/decondensatie (lange dunne chromatinedraden).
• Resultaat = 4 gameten die haploïd zijn

Genetica Definies

• Mutaties zijn wijzigingen in de erfelijke eigenschappen van het genoom (DNA of RNA) van een cel: nieuwe alllen en genen, genetische variatie, de evolutie van het leven, gunstige mutaties, ongunstige mutaties.
• Fenotype: waarneembare eigenschappen van een individu.
• Genotype: de verzameling genen in een cel.
• Haploïd: bevat slechts 1 set chromosomen.
• Diploïd: bevat in de celkern van elk chromosoom 2 exemplaren, door een bevruchting afkomstig van twee haploïde geslachtscellen.
• Genoom: de volledige set genen vane en organisme inclusief niet-coderend DNA.
• Locus: de vaste positie waar een gen of een andere reeks nucleotiden zich op een chromosoom bevindt.
• Gen: een gedeelte van het chromosoom met gecodeerde informatie voor één erfelijke eigenschap.
• Allel: 1 van de genen van een genenpaar / variant van een gen.
• Dominant: allel dat altijd tot uiting komt in het fenotype.
• Recessief: allel dat alleen tot uiting komt in het fenotype als er geen dominant allel aanwezig is.
• Heterozygoot: het genenpaar van een eigenschap bestaat uit twee ongelijke genen.
• Homozygoot: het genenpaar van een eigenschap bestaat uit twee gelijke genen.
• Multipele allelen: voor 1 erfelijke eigenschap bestaan drie of meer allelen
• Geslachtsgebonden overerving: op het X-chromosoom gelegen
• Crossing over: het verschijnsel tijdens de meiose waarbij twee homologe chromosomen stukken DNA uitwisselen Chromosoom inactivatie: Tijdens de vroege ontwikkeling van het vrouwelijke embryo zal in elke cel een van de twee X-chromosomen willekeurig geïnactiveerd worden.

De Wetten van Mendel

• 1. De dominantiewet: als je twee raszuivere individuen kuisen, dan zijn de F1-nakomelingen fenotypisch en genotypisch identiek.
• 2. De splitsingswet: bij onderlinge kruising van individuen uit de eerste uniforme generatie krijg je nakomelingen met verschillende genotypen
• De onafhankelijkheidswet of reciprociteitswet: de verschillende kenmerken worden onafhankelijk van elkaar overgeërfd, indien ze op verschillende chromosomen liggen.

Dihybride Kruising

• Je kijkt naar twee eigenschappen. Ongekoppeld: op verschillende chromosomen Gekoppeld: op hetzelfde chromosoom

Eigenschappen aangeven en bepalen aan de F1 (wild type) wat recessief en wat dominant is

4. Vergelijken met waardes, als de verhoudingen kloppen zijn ze ongekoppeld, anders gekoppeld.

Crossing Over

• Er is een grotere kans op crossing over als de afstand tussen twee genen groter is.
• Hoe kleiner de afstand, hoe kleiner de kans op crossing over.
• Het aantal recombinanten neemt af, max 50% recombinanten.
• Meerdere crossing overs zorgen voor geen verschil in recombinanten.
• Recombinant fenotypes -> F1 die anders zijn dan 1 van de ouders.

Theorie van Hardy en Weinberg

• M.b.v. fenotypes de frequenties genotypes uitrekenen en andersom, bepalen of een populatie in Hardy-Weinberg evenwicht.
• Formules: p+q=1 & p²+2pq+q²=1 Deze wet geldt enkel als de populatie in evenwicht is. Dit betekent dat:
• De organismes zijn diploid
• Er is alleen geslachtelijke voortplanting
• De individuen paren geheel willekeurig (m.a.w. er is geen seksuele selectie) enz.
• p = allelfrequentie W
• q = allelfrequentie w: