9. DNA & CHROMOSOMEN9. DNA & CHROMOSOMEN

Structuur en replicatieStructuur en replicatie

InleidingInleiding Chromosomen (fig A): Chromosomen (fig A):

•• in de kern van elke lichaamscel (bij de mens 23 paar)in de kern van elke lichaamscel (bij de mens 23 paar)• • bestaat uit DNA + eiwitten (fig B) bestaat uit DNA + eiwitten (fig B)

DNA (fig C): DNA (fig C): •• bestaat uit een lange reeks opeenvolgende basenparen G-C, bestaat uit een lange reeks opeenvolgende basenparen G-C, A-T, C-G en T-A in wisselende volgorde A-T, C-G en T-A in wisselende volgorde chemisch alfabet chemisch alfabet• • specifieke volgorde van de basen specifieke volgorde van de basen gen gen

Genen (fig D):Genen (fig D):• • kleine, onzichtbare informatiedragende elementenkleine, onzichtbare informatiedragende elementen • • bevat de informatie voor erfelijke eigenschappen, bv. bevat de informatie voor erfelijke eigenschappen, bv. kleur haar en ogen. kleur haar en ogen.

Het ChromosoomHet Chromosoom

Bestaat uit DNA, sterk opeengepakt Bestaat uit DNA, sterk opeengepakt dmv eiwitten (histonen)dmv eiwitten (histonen)

chromatide

centromeer

Identieke zuster chromatiden

VOOR CELDELINGVOOR CELDELING NA CELDELINGNA CELDELING

Nucleotiden: basisstructuurNucleotiden: basisstructuur

DNA: bouwstenenDNA: bouwstenen

C

C C

C

CO

1’

2’3’

4’

5’

fosfaat

(deoxy)ribose

base

4 verschillende basen 4 verschillende basen 4 4 verschillende nucleotidenverschillende nucleotiden

DNA: bouwstenenDNA: bouwstenen

ADENOSINE

CYTIDINE GUANOSINE

THYMIDINE

adenine

cytosine guanine

thymineA

C

T

G

DNA : bouwstenenDNA : bouwstenen

OPGELET !OPGELET !

nucleotide nucleoside

DNA : aanschakeling vd DNA : aanschakeling vd bouwstenenbouwstenen

C

C C

C

CO

1’

3’

5’

C

C C

C

CO

1’

3’

5’

De nieuwe nucleotide De nieuwe nucleotide wordt:wordt:– Gekoppeld aan de 3’ kant Gekoppeld aan de 3’ kant

van de vorigevan de vorige– Gekoppeld langs zijn 5’ Gekoppeld langs zijn 5’

kantkant

DNA : aanschakeling vd DNA : aanschakeling vd bouwstenen tot een strengbouwstenen tot een streng

C

C C

C

CO

1’

3’

5’

C

C C

C

CO

1’

3’

5’

C

C C

C

CO

1’

3’

5’

De DNA streng wordt De DNA streng wordt steeds verlengd langs steeds verlengd langs zijn 3’ kant!zijn 3’ kant!

5’ kant5’ kant

3’ kant3’ kant

C

C C

C

CO

1’

3’

5’

GC

DNA : 2 strengenDNA : 2 strengen

DNA bestaat uit 2 strengen die aan DNA bestaat uit 2 strengen die aan elkaar hangen:elkaar hangen:– In omgekeerd zin (5’ In omgekeerd zin (5’ 3’ en 3’ 3’ en 3’ 5’) = 5’) =

antiparallelantiparallel– Met waterstofbruggen tussen de basenMet waterstofbruggen tussen de basen

2 combinaties:2 combinaties:– C met G (3 H-bruggen)C met G (3 H-bruggen)

– A met T (2 H-buggen)A met T (2 H-buggen) T A

complementariteitsregelscomplementariteitsregels

C

A

5’5’

3’3’

C

T

A

G

3’3’

5’5’

T

G

Complementaire strengenComplementaire strengen= passen bij elkaar volgens complementariteitsregels

T bindt met AG bindt met C

C

A

5’5’

3’3’

C

T A

G

3’3’

5’5’

T

G

Antiparallelle strengenAntiparallelle strengen = als we beide strengen volgen van 5’ naar 3’, gaat de ene (hier de linkse) naar beneden en de andere (hier de rechtse) naar boven

Verschil DNA-RNAVerschil DNA-RNANucleïnezuurNucleïnezuur DNADNA RNARNASuikerSuiker desoxy-desoxy-

riboseribose riboseribose

FosforzuurFosforzuur fosforzuurfosforzuur fosforzuurfosforzuur

Organische basenOrganische basen A C G TA C G T A C G UA C G U

Vb van een Vb van een nucleosidenucleoside

(= base + suiker)(= base + suiker)

thymidinethymidine uridineuridine

DNA replicatieDNA replicatie

DNA-replicatie = het kopiëren van DNADNA-replicatie = het kopiëren van DNA Verschillende stappen:Verschillende stappen:

– Loskoppelen van eiwitten (histonen)Loskoppelen van eiwitten (histonen)– Ontwinden van het DNAOntwinden van het DNA– De twee complementaire strengen worden uit elkaar De twee complementaire strengen worden uit elkaar

gehaald (H-bruggen worden dus gebroken)gehaald (H-bruggen worden dus gebroken)– Op de twee “oude” strengen worden nieuwe basen Op de twee “oude” strengen worden nieuwe basen

geplaatst:geplaatst: volgens de complementariteitsregelsvolgens de complementariteitsregels in de 5’ in de 5’ 3’ richting 3’ richting Door DNA-polymeraseDoor DNA-polymerase

– Zo ontstaan er twee “half-nieuwe” DNA-moleculenZo ontstaan er twee “half-nieuwe” DNA-moleculen 1 streng komt van de oude molecule, 1 streng is nieuw 1 streng komt van de oude molecule, 1 streng is nieuw

gebouwdgebouwd Men noemt het kopiëren van DNA daarom “semi-Men noemt het kopiëren van DNA daarom “semi-

conservatief”conservatief”

DNA replicatieDNA replicatie Dit is niet alles:Dit is niet alles:

– DNA polymerase is niet het enige enzym dat nodig is DNA polymerase is niet het enige enzym dat nodig is om DNA te kopiëren:om DNA te kopiëren: DNA-helicase: ontwindt het DNADNA-helicase: ontwindt het DNA Single Strand Binding proteins (SSB): binden en Single Strand Binding proteins (SSB): binden en

stabiliseren het enkelstrengig DNAstabiliseren het enkelstrengig DNA DNA polymerase: bouwt op basis van de DNA polymerase: bouwt op basis van de

complementariteitsregels extra nucleotiden aan de 3’-complementariteitsregels extra nucleotiden aan de 3’-kant van een andere nucleotidekant van een andere nucleotide

Primase: bouwt een “primer” = stukje RNA waaraan het Primase: bouwt een “primer” = stukje RNA waaraan het DNA polymerase kan verderbouwenDNA polymerase kan verderbouwen

DNA-ligase: verbindt stukken DNA met elkaarDNA-ligase: verbindt stukken DNA met elkaar– DNA-polymerase heeft dus een primer nodig om het DNA-polymerase heeft dus een primer nodig om het

kopiëren te kunnen starten, de volgende animatie kopiëren te kunnen starten, de volgende animatie toont dit:toont dit: http://www.phschool.com/science/biology_place/http://www.phschool.com/science/biology_place/

biocoach/dnarep/repstrands.html?blah=&step=1biocoach/dnarep/repstrands.html?blah=&step=1

DNA replicatieDNA replicatie Er is nóg meer aan de hand:Er is nóg meer aan de hand:

– Herinner u: DNA is antiparallelHerinner u: DNA is antiparallel– Elke streng moet verlengd worden in de 5’ naar 3’ richtingElke streng moet verlengd worden in de 5’ naar 3’ richting

PROBLEEM!PROBLEEM!– Oplossing:Oplossing:

De manier van kopiëren zal voor beide strengen verschillend De manier van kopiëren zal voor beide strengen verschillend zijn:zijn:

– Leading strand = streng die gevolgd wordt van 3’ naar 5’, de Leading strand = streng die gevolgd wordt van 3’ naar 5’, de nucleotiden kunnen dus gemakkelijk aangebouwd worden in de nucleotiden kunnen dus gemakkelijk aangebouwd worden in de juiste richting: van 5’ naar 3’juiste richting: van 5’ naar 3’

wordt op een continue manier gekopieerd zoals getoond in de wordt op een continue manier gekopieerd zoals getoond in de vorige animatie (step 1)vorige animatie (step 1)

– Lagging strand = streng die gevolgd wordt van 5’ naar 3’, de Lagging strand = streng die gevolgd wordt van 5’ naar 3’, de nucleotiden moeten dus worden aangebouwd in de andere richting nucleotiden moeten dus worden aangebouwd in de andere richting dan de richting waarin DNA polymerase vooruitbeweegtdan de richting waarin DNA polymerase vooruitbeweegt

wordt in kleine stukjes gekopieerd = discontinu (step 2 tot step wordt in kleine stukjes gekopieerd = discontinu (step 2 tot step 5)5)

– http://www.youtube.com/watch?v=teV62zrm2P0http://www.youtube.com/watch?v=teV62zrm2P0– http://www.bioteach.ubc.ca/TeachingResources/http://www.bioteach.ubc.ca/TeachingResources/

MolecularBiology/DNAReplication.swfMolecularBiology/DNAReplication.swf

DNA replicatie: zelfstudieDNA replicatie: zelfstudie

Het voorgaande kan je nu inoefenen:Het voorgaande kan je nu inoefenen:– http://www.phschool.com/science/biology_place/http://www.phschool.com/science/biology_place/

biocoach/dnarep/addnew.htmlbiocoach/dnarep/addnew.html

DNA replicatie: weblinksDNA replicatie: weblinks

http://www.pbs.org/wgbh/aso/tryit/dna/#http://www.pbs.org/wgbh/aso/tryit/dna/#– Doe-het-zelf DNA replicatie, goed om baseparing te oefenen en basis Doe-het-zelf DNA replicatie, goed om baseparing te oefenen en basis

van het proces te lerenvan het proces te leren http://www.phschool.com/science/biology_place/biocoach/dnarehttp://www.phschool.com/science/biology_place/biocoach/dnare

p/strands.htmlp/strands.html– Doe-het-zelf DNA replicatie, goed om leading en lagging strand Doe-het-zelf DNA replicatie, goed om leading en lagging strand

synthese in te oefenensynthese in te oefenen Lees eerst “Review” , doe dan “Practice”Lees eerst “Review” , doe dan “Practice”

– Hier kan je ook het hele deel ivm DNA structuur en recplicatie Hier kan je ook het hele deel ivm DNA structuur en recplicatie herhalen in inoefenen met soortgelijke oefeningenherhalen in inoefenen met soortgelijke oefeningen

http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072437316/student_viewhttp://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072437316/student_view0/chapter14/animations.html#0/chapter14/animations.html#– 2 zeer goede video’s die de replicatie in detail uitlegt. Geluid is 2 zeer goede video’s die de replicatie in detail uitlegt. Geluid is

handig! handig! http://www.johnkyrk.com/DNAreplication.htmlhttp://www.johnkyrk.com/DNAreplication.html

– DNA replicatie: zeer volledig, maar voor gevorderden!DNA replicatie: zeer volledig, maar voor gevorderden! http://http://bioteach.ubc.cabioteach.ubc.ca//TeachingResourcesTeachingResources//MolecularBiologyMolecularBiology//

DNATrisDNATris//readme.htmreadme.htm– Tetris met nucleotiden, om baseparing in te oefenenTetris met nucleotiden, om baseparing in te oefenen

DNA: weblinksDNA: weblinks

http://www.pbs.org/wgbh/nova/genohttp://www.pbs.org/wgbh/nova/genome/dna.html#me/dna.html#– Overzicht bouw chromosoom-DNAOverzicht bouw chromosoom-DNA