Thema 1 - Genetisch Materiaal en Celdeling PDF

Thema 1: genetisch materiaal en celdeling Belang van DNA in jouw leven Belang van DNA in jouw leven Belang van DNA in jouw leven Belang van DNA in jouw leven 12/07/’24 - Nieuwsblad Belang van DNA in jouw leven 1. De bouw en organisatie van het erfelijk materiaal 1.1 De basisstructuur...

Thema 1: genetisch materiaal en celdeling Belang van DNA in jouw leven Belang van DNA in jouw leven Belang van DNA in jouw leven Belang van DNA in jouw leven 12/07/’24 - Nieuwsblad Belang van DNA in jouw leven 1. De bouw en organisatie van het erfelijk materiaal 1.1 De basisstructuur van DNA DNA: desoxyribonucleïnezuur drager van erfelijke eigenschappen biopolymeer opgebouwd uit nucleotiden 1.1 De basisstructuur van DNA Nucleotide bevat: suiker (desoxyribose) fosfaatgroep (bindt aan hydroxylgroep (-OH) van volgend nucleotide) organische stikstofbase 1.1 De basisstructuur van DNA 4 verschillende nucleotiden met elke een andere base: Adenine (A) Thymine (T) Guanine (G) Cytosine (C) 1.1 De basisstructuur van DNA Complementaire basen = basen die altijd als paar voorkomen Verbinding tussen basen wordt gevormd door waterstofbruggen A en T (2 H-bruggen) G en C (3 H-bruggen) suiker fosfaatgroep 1.1 De basisstructuur van DNA DNA vormt een gedraaide trapstructuur of helixstructuur. = DNA dubbele helix Basenparen = treden van de ladder Leuning van de ladder = suikerfosfaatruggengraat 1.2 De bouw van DNA in detail oriëntatie is gebaseerd op de nummering van de koolstofatomen van de suiker van het nucleotide Op 1e C-atoom: organische stikstofbase Op 3e C-atoom: OH-groep Op 5e C-toom: fosfaatgroep 5 1 3 1.2 De bouw van DNA in detail elke DNA-streng: begin- en eindnucleotide 5’-uiteinde: fosfaatgroep is ongebonden 3’-uiteinde: hydroxylgroep is ongebonden  1.2 De bouw van DNA in detail 5’-3’ richting: DNA-streng die start met ongebonden 5’- fosfaatgroep en eindigt met een vrije 3’-OH-groep 3’-5’ richting: DNA-streng eindigt met ongebonden 5’- fosfaatgroep en begint met een vrije 3’-OH-groep In dubbele helix: beide strengen liggen antiparallel 1.3 De organisatie van het DNA in de cel GENOOM (volledige DNA van een organisme) CHROMOSOMEN GENEN (afgebakende stukjes DNA die de code dragen voor erfelijke eigenschappen) 1.3 De organisatie van het DNA in de cel Diploïd: chromosoom in 2-voud aanwezig in elke lichaamscel (2n) 1 van de moeder 1 van de vader → Een menselijke lichaamscel: 46 chromosomen - 22 paar autosomen - 1 paar geslachtschromosomen (X en Y) Haploïd: 1 exemplaar van elk chromosoom (n) → Een menselijke voortplantingscel: 23 chromosomen  1.3 De organisatie van het DNA in de cel Autosomen: Vormen paren homologe chromosomen → bevatten genen met informatie voor dezelfde kenmerken 1.3 De organisatie van het DNA in de cel geslachtschromosomen: Mannen: X en Y chromosoom Vrouwen: 2 X-chromosomen 1.3 De organisatie van het DNA in de cel Geslachtelijke voortplanting: Elke ouder geeft de helft van zijn genetisch materiaal door via gameten of voortplantingscellen (23 chromosomen) Bij bevruchting: smelten samen tot diploïd individu 1.4 Het condensatieproces van DNA Totale lengte van al het genetisch materiaal in een menselijke cel = 2 meter Dit wordt opgeslagen in een celkern van 2-10 m oplossing: DNA zo compact mogelijk opvouwen = CONDENSATIE 1.4 Het condensatieproces van DNA Stap 1: DNA-helix is opgerold rond eiwitten, histonen DNA + histonen = chromatine 1.4 Het condensatieproces van DNA Stap 2: chromatine spiraliseert: chromatinevezel 1.4 Het condensatieproces van DNA Stap 3: vlak voor celdeling: verder condenseren tot chromosomen → bestaat uit 2 zusterchromatiden verbonden door een centromeer 2. DNA-replicatie 2.1 Het verloop van DNA-replicatie DNA-replicatie: de cel kopieert zijn DNA Vindt plaats vóór de celdeling Verloopt in verschillende stappen 2.1 Het verloop van DNA-replicatie DNA-replicatie: STAP 1: DNA-helicase (enzym) - DNA-keten openknippen door H-bruggen tussen 2 DNA- strengen te verbreken 2.1 Het verloop van DNA-replicatie DNA-replicatie: STAP 2: DNA-polymerase - voegt nieuwe nucleotiden toe op de oorspronkelijke DNA- streng tot complementaire baseparen 2.1 Het verloop van DNA-replicatie Resultaat: nieuwe identieke DNA-molecule bevatten elk een originele streng en een nieuw gevormde streng = semi-conservatieve DNA-replicatie 3. DNA doorgeven via celdeling 3.1 De celcyclus Levenscyclus van mens is enkel mogelijk door CELDELING Essentieel voor: Groei Ontwikkeling Herstel Voortplanting 3.1 De celcyclus Celcyclus: Onderdeel van levenscyclus Omvat verdelen van erfelijk materiaal + effectief splitsen van de cel Moet goed voorbereid gebeuren: INTERFASE 3.1 De celcyclus Interfase: G1-FASE: - cel groeit - cel bereidt zich voor op DNA-replicatie - nodige bouwstenen en energie worden aangemaakt S-FASE: - DNA-replicatie 3.1 De celcyclus Interfase: G2-FASE: - Cel groeit verder - Cel maakt zich klaar voor celdeling - DNA wordt gecontroleerd op fouten en eventueel hersteld M-fase (effectieve celdeling): volgt op interfase 3.1 De celcyclus M-fase: Erfelijk materiaal verdelen en dochtercellen vormen Kan op 2 manieren: MITOSE: - uit 1 ouderlijke cel ontstaan 2 genetisch identieke dochtercellen - cellen zijn identiek aan oudercellen - kan in diploïde en haploïde cellen plaastvinden  3.1 De celcyclus M-fase: MEIOSE: - uit 1 ouderlijke cel ontstaan 4 genetisch verschillende haploïde cellen - genetisch unieke cellen ontstaan - enkel bij vorming van voortplantingscellen 3.2 De mitose A) Verloop van de mitose 1. PROFASE - kernmembraan verdwijnt - condensatie chromatine tot chromosomen - centriolenparen verplaatsen naar polen 3.2 De mitose A) Verloop van de mitose 2. METAFASE - chromosomen liggen naast elkaar in het evenaarsvlak - elke zusterchromatide van een chromosoom is verbonden met een eiwitdraad vanuit de polen 3.2 De mitose A) Verloop van de mitose 3. ANAFASE - eiwitdraden trekken identieke zusterchromatiden uit elkaar - zusterchromatiden bewegen naar de celpolen 3.2 De mitose A) Verloop van de mitose 4. TELOFASE - chromosomen ontwinden terug tot chromatine - nieuwe kernmembraan wordt gevormd - cel bereidt zich voor op splitsing 3.2 De mitose A) Verloop van de mitose CYTOKINESE - effectieve splitsing van de cel in 2 dochtercellen - cytoplasma wordt verdeeld - er ontstaan 2 identieke cellen  3.2 De mitose B) Het belang van mitose GROEI - vanaf bevruchting celdelingen nodig voor groei  3.2 De mitose B) Het belang van mitose VOORTPLANTING - ongeslachtelijke of aseksuele voortplanting bij gisten en bacteriën - ontstaan van klonen: genetisch identieke individuen - nadeel: geen genetische variatie - voordeel: geen vorming van geslachtcellen - eenvoudig  3.2 De mitose B) Het belang van mitose BEHOUD VAN HET AANTAL CELLEN EN HERSTEL - herstel bij wonde - herstel bij dagelijkse afschilfering van huid  3.3 De meiose A) Verloop van meiose = halvering van de hoeveelheid chromosomen in cellen : REDUCTIEDELING - 2 celdelingen: meiose I en meiose II - resultaat: 4 genetisch unieke haploïde dochtercellen -  mitose: uitwisseling genetisch materiaal tussen chromosomen  3.3 De meiose A) Verloop van meiose -  mitose: uitwisseling genetisch materiaal tussen chromosomen MEIOSE I Begin 1e meiotisch deling: CROSSING-OVER - homologe chromosomenparen leggen zich langs elkaar - zusterchromatiden van beide chromosomen wisselen genetisch materiaal uit - resultaat: nieuw samengestelde chromosomen  3.3 De meiose A) Verloop van meiose verder verloop meiose I: gelijkaardig als mitose  3.3 De meiose A) Verloop van meiose verder verloop meiose I: gelijkaardig als mitose -  mitose: homologe chromosomenparen scheiden (en niet de zusterchromatiden) → aantal chromosomen per dochtercel wordt gehalveerd → zusterchromatiden zijn niet meer identiek  3.3 De meiose A) Verloop van meiose verder verloop MEIOSE II:  3.3 De meiose A) Verloop van meiose verder verloop MEIOSE II: - Zusterchromatiden worden gescheiden van elkaar - Zusterchromatiden worden verdeeld over de dochtercellen - Gelijkaardig proces aan mitose maar dan in haploïde cel  3.3 De meiose B) Belang van meiose geslachtelijke voortplanting - geslachtcellen: elk 23 chromosomen - bij bevruchting: zygote van 46 chromosomen Genetische variatie - hogere kans op overleving want aanpassing mogelijk aan veranderende omgevingsfactoren  3.4 Factoren die de celdeling beïnvloeden A) interne factoren Groeifactoren: HGH (humaan groeihormoon) – puberteit epo: stimuleert productie van rode bloedcellen  3.4 Factoren die de celdeling beïnvloeden B) Externe factoren omgevingsfactoren: temperatuur, licht straling: DNA-schade 3.5 ongecontroleerde celdeling Controlemechanisme van celcyclus werkt niet goed → ongecontroleerde celdeling: tumor GOEDAARDIG: cellen zijn ingekapseld cellen verspreiden zich niet in omliggend weefsel 3.5 ongecontroleerde celdeling Controlemechanisme van celcyclus werkt niet goed → ongecontroleerde celdeling: tumor KWAADAARDIG: cellen veranderen van vorm meestal niet ingekapseld verspreiden zich in omliggend weefsel (kanker) als verspreiding via bloed- of lymfevaten: uitzaaiingen