transcriptie

Transcriptie
In deze korte presentatie ga je kijken hoe van aanwijzingen van
het DNA een eiwit wordt gemaakt.
Dit doen we in twee stappen. Nu gaan we ons bezighouden met de
eerste: hoe een aanwijzing wordt overgeschreven van een gen.
© augustus 2002 J.Dirkse, leerstoelgroep Didactiek van de Biologie, Universiteit Utrecht
Misschien herinner je nog uit de eerste presentatie
hoe eiwitten globaal gemaakt worden. (klik 5x ‘enter’)
Chromosoom
met daarop
genen
Gen 1
Gen 2
Eerst wordt het gen overgeschreven (transcriptie),
ribosoom
Eiwit
dan wordt het overgeschrevene vertaald naar
een eiwit (translatie). Dit vertalen gebeurt
door een deeltje genaamd ‘ribosoom’
Wij gaan ons nu richten op dit proces. (klik ‘enter’)
Gen 1
Gen 2
eerst wordt het gen overgeschreven (transcriptie),
eiwit
Dan wordt het overgeschrevene vertaald naar
een eiwit (translatie). Dit vertalen gebeurt
door een deeltje genaamd ‘ribosoom’
Dit proces heet transcriptie.
(‘trans’ betekent ‘over’ en ‘scriptie’ betekent ‘schrijven’ in het Latijn)
Voor we beginnen, worden de hoofdrolspelers aan je voorgesteld:
De hoofdrolspelers zijn:
- DNA
- RNA-polymerase
- RNA-basen
Wat zij zijn wordt in de volgende pagina’s uitgelegd.
DNA
Het DNA ken je nog wel uit presentatie 2, we herhalen het belangrijkste:
DNA bestaat uit 4 verschillende bouwstenen:
A
T
G
C
Uit twee grotere bouwstenen (Adenine en Guanine) en twee kleinere bouwstenen (Thymine en Cytosine).
Deze bouwstenen worden nucleotiden genoemd.
Dit paarse deeltje
is een phosphaatgroep (p)
(spreek uit: ‘fosfaatgroep’)
p
d
T
C
A
G
Dit grijze deeltje is een
deoxyribose (d). Samen met
de fospfaatgroep vormt
deoxyribose de lijmstof tussen
de bouwstenen van het DNA
Zoals je ziet, past Thymine precies in Adenine en Cytosine in Guanine. Dit noemen we
basenparen.
In het DNA zijn twee strengen opgebouwd uit basen die precies
in elkaar passen
Zoals je ziet plakken deoxyriboses en de fosfaatgroepen de
nucleotiden aan elkaar, zodat er een streng ontstaat.
p
d
p
d
p
d
p
d
p
d
p
d
p
d
p
d
p
d
p
d
p
d
p
A
T
G
C
T
A
G
T
A
T
G
A
T
A
C
G
A
T
C
A
T
A
C
T
d
p
d
p
d
p
d
p
d
p
d
p
d
p
d
p
d
p
d
p
d
p
Dit is de bovenste streng
(toets ‘enter’)
d
d
p
Dit is de onderste streng
(toets ‘enter’)
Die twee strengen zijn wel miljarden basen lang in het DNA.
Je ziet hierboven dus maar een klein stukje DNA.
Laten we eens kijken hoe een gen er vergroot uit ziet:
(toets ‘enter’)
Gen 1
Gen 2
Gen 1
Gen 2
C
A
T
A
T
G
C
T
A
G
T
A
T
G
T
A
T
A
C
G
A
T
C
A
T
A
G
C
A
A
T
G
A
T
T
A
C
T
Misschien herken je hier niet direct bovenstaande gen in.
Daarom kun je 3x ‘enter’ toetsen om het gen te zien. De
letters die nucleotiden voorstellen, blijven zichtbaar
Zoals je ziet heb je drie gebieden in dit stukje DNA:
C
A
T
A
T
G
C
T
A
G
T
A
T
G
A
A
T
G
A
G
T
A
T
A
C
G
A
T
C
A
T
A
C
T
T
A
C
T
Gebied 1
Gebied 2: Deze nucleotiden vormen het gen.
Gebied 3
Dit gebied moet dus overgeschreven worden. (toets ‘enter’)
RNA-polymerase
RNA-polymerase
Dit enzym schrijft het gen van het DNA over.
Het eiwit lijkt veel op DNA-polymerase, die je
al bent tegengekomen bij de replicatie. Alleen maakt
Dit enzym RNA in plaats van DNA.
Wat is RNA eigenlijk?
RNA is net als DNA een keten van nucleotiden,
maar er zijn wel wat verschillen met DNA.
A
G
C
r
r
r
p
p
U
p
r
p
Het grijze lijmstukje is een beetje anders dan die van DNA.
Dit is geen deoxyribose, maar een ribose (r).
Hier dankt RNA zijn naam aan:
Ribose Nucleic Acid
r
Ribose
Bij de ontdekking van RNA dacht men dat het
enkel in de kern (Nucleic) voorkomt (dit klopt
niet, hier komen we later op terug).
p
Net als DNA heeft RNA een
zure (Acid) fosfaatgroep.
RNA wordt gemaakt uit RNA-nucleotiden, de bouwstenen van RNA:
Zoals je ziet worden hier veel basen
voor gebruikt, die je ook al bij DNA
hebt gezien, namelijk A, G en C.
Alleen deze base,
Uracil (U), is anders,
(Klik
‘enter’)
hoewel
hij wel
de
zelfde vorm heeft als T.
A
r
p
p
p
G
G
r
C
r
r
p
p
.
p
p
p
p
C
p
p
p
r
U
p
p
p
Dit is het ‘schrijfgerei’ van de RNA-polymerase
r
p
p
p
Laten we beginnen met het overschrijven van het gen (transcriptie)
RNA-polymerase
C
A
T
A
T
G
C
T
A
G
T
A
T
G
A
A
T
G
A
G
T
A
T
A
C
G
A
T
C
A
T
A
C
T
T
A
C
T
De RNA-polymerase herkent het gen (toets ‘enter’)
Van het chromosoom is hierboven voor de overzichtelijkheid maar een deel weergegeven,
waar een gen ligt.
RNA-polymerase haalt de DNA-strengen uit
elkaar door zich ertussen te wurmen.
A
T
G
C
T
A
G
T
A
T
G
A
C
G
A
RNA-polymerase
T
T
A
C
G
A
T
C
A
T
A
C
T
De basen zijn hier voor de
overzichtelijkheid niet getoond,
maar ze zijn er natuurlijk wel.
Eerste RNA-nucleotide wordt aan de onderste streng gezet
A
T
G
p
C
p
T
A
G
T
A
T
G
A
p
r
C
G
A
RNA-polymerase
A
T
T
A
C
G
A
T
C
A
T
A
C
T
RNA-nucleotide komt bij de onderste streng door basenparing
tussen Adenine en Thymine.
A
T
G
C
T
G
T
A
T
G
A
Hierbij worden twee
fosfaatgroepen afgesplitst
C
RNA-polymerase
G
A
A
T
pi
p
pi
r
A
T
A
C
G
A
T
C
A
T
A
C
T
Dit is de 5’ kant, je ziet dat ook RNA-polymerase van 5’ naar 3’ werkt
RNA-nucleotide komt bij de onderste streng door basenparing
tussen Uracil en Adenine.
A
T
G
C
p
T
p
p
C
G
A
G
T
A
T
G
A
r
U
RNA-polymerase
A
T
p
r
A
T
A
C
G
A
T
C
A
T
A
C
T
Bij het vastzetten van de twee RNA-nucleotiden
worden twee fosfaatgroepen afgesplitst.
A
T
G
C
T
A
G
T
A
T
G
A
C
G
RNA-polymerase
A
pi
5’
T
pi
p
p
r
r
A
U
T
A
C
G
A
T
C
A
T
A
C
T
Zie je dat nu niet Thymine, maar Uracil basepaart met Adenine.
Uracil is de ‘Thymine’ van RNA.
RNA-nucleotide komt bij de onderste streng door basenparing
tussen Guanine en Cytosine.
A
T
G
C
T
A
p
p
T
A
T
G
A
p
r
C
G
G
RNA-polymerase
A
G
T
5’
p
p
r
r
A
U
T
A
C
G
A
T
C
A
T
A
C
T
Bij het vastzetten van de twee RNA-nucleotiden
worden twee fosfaatgroepen afgesplitst.
A
T
G
C
T
A
G
T
A
T
G
A
pi
C
G
pi
A
RNA-polymerase
T
5’
p
p
p
r
r
r
A
U
G
T
A
C
G
A
T
C
A
T
A
C
T
RNA-nucleotide komt bij de onderste streng door basenparing
tussen Cytosine en Guanine.
A
T
G
C
T
C
G
A
p
p
G
T
A
T
G
A
p
A
r
RNA-polymerase
C
T
5’
p
p
p
r
r
r
A
U
G
T
A
C
G
A
T
C
A
T
A
C
T
Bij het vastzetten van de twee RNA-nucleotiden
worden twee fosfaatgroepen afgesplitst.
A
T
G
C
T
A
G
T
A
T
G
A
C
G
A
RNA-polymerase
pi
5’
T
pi
p
p
p
p
r
r
r
r
A
U
G
C
T
A
C
G
A
T
C
A
T
A
C
T
RNA-nucleotide komt bij de onderste streng door basenparing
tussen Uracil en Adenine.
A
T
G
C
T
A
G
p
p
C
G
T
p
A
T
G
A
r
U
RNA-polymerase
A
T
5’
p
p
p
p
r
r
r
r
A
U
G
C
T
A
C
G
A
T
C
A
T
A
C
T
Bij het vastzetten van de twee RNA-nucleotiden
worden twee fosfaatgroepen afgesplitst.
A
T
G
C
T
A
G
T
A
T
G
A
C
G
A
RNA-polymerase
pi
T
5’
p
p
p
p
pi
p
r
r
r
r
r
A
U
G
C
U
T
A
C
G
A
T
C
A
T
A
C
T
RNA-nucleotide komt bij de onderste streng door basenparing
tussen Adenine en Thymine.
A
T
G
C
T
A
G
T
p
p
A
T
G
A
p
r
C
G
A
RNA-polymerase
A
T
5’
p
p
p
p
p
r
r
r
r
r
A
U
G
C
U
T
A
C
G
A
T
C
A
T
A
C
T
Bij het vastzetten van de twee RNA-nucleotiden
worden twee fosfaatgroepen afgesplitst.
A
T
G
C
T
A
G
T
A
T
G
A
C
G
A
RNA-polymerase
pi
5’
p
p
p
p
p
T
pi
p
r
r
r
r
r
r
A
U
G
C
U
A
T
A
C
G
A
T
C
A
T
A
C
T
RNA-nucleotide komt bij de onderste streng door basenparing
tussen Guanine en Cytosine.
A
T
G
C
T
A
G
T
A
p
p
G
A
p
r
C
G
T
RNA-polymerase
A
G
T
5’
p
p
p
p
p
p
r
r
r
r
r
r
A
U
G
C
U
A
T
A
C
G
A
T
C
A
T
A
C
T
Bij het vastzetten van de twee RNA-nucleotiden
worden twee fosfaatgroepen afgesplitst.
A
T
G
C
T
A
G
T
A
T
G
A
C
G
A
RNA-polymerase
pi
5’
p
p
p
p
p
p
T
pi
p
r
r
r
r
r
r
r
A
U
G
C
U
A
G
T
A
C
G
A
T
C
A
T
A
C
T
RNA-nucleotide komt bij de onderste streng door basenparing
tussen Uracil en Adenine.
A
T
G
C
T
A
G
T
A
p
C
G
T
G
p
p
r
A
U
RNA-polymerase
5’
A
T
p
r
p
A
T
p
p
p
p
p
r
r
r
r
r
r
U
G
C
U
A
G
A
C
G
A
T
C
A
T
A
C
T
De eerste RNA-nucleotide laat los van de DNA-streng. (toets ‘enter’)
Dit komt doordat de RNA-polymerase te ver weg is om hem op zijn plaats te houden.
Bij het vastzetten van de twee RNA-nucleotiden
worden twee fosfaatgroepen afgesplitst.
A
T
G
C
T
A
G
T
A
T
G
A
C
G
RNA-polymerase
5’
A
pi
T
p
r
p
A
T
p
p
p
p
p
pi
p
r
r
r
r
r
r
r
U
G
C
U
A
G
U
A
C
G
A
T
C
A
T
A
C
T
RNA-nucleotide komt bij de onderste streng door basenparing
tussen Adenine en Thymine.
A
T
G
C
T
A
G
T
A
T
G
p
p
A
p
r
C
G
5’
A
RNA-polymerase
p
r
T
p
A
T
A
r
U
A
p
p
p
p
p
p
r
r
r
r
r
r
G
C
U
A
G
U
C
G
A
T
C
A
T
A
C
T
Bij het vastzetten van de twee RNA-nucleotiden
worden twee fosfaatgroepen afgesplitst.
A
T
G
C
T
A
G
T
A
T
G
A
C
G
5’
RNA-polymerase
p
r
A
pi
T
p
A
T
r
U
A
p
p
p
p
p
p
pi
p
r
r
r
r
r
r
r
G
C
U
A
G
U
A
C
G
A
T
C
A
T
A
C
T
RNA-nucleotide komt bij de onderste streng door basenparing
tussen Uracil en Adenine.
A
T
G
C
T
A
G
T
A
T
G
p
C
G
5’
A
p
p
U
p
r
RNA-polymerase
p
A
r
U
A
A
T
p
r
p
G
T
r
C
p
p
p
p
p
r
r
r
r
r
r
C
U
A
G
U
A
G
A
T
C
A
T
A
C
T
Bij het vastzetten van de twee RNA-nucleotiden
worden twee fosfaatgroepen afgesplitst.
A
C
G
5’
T
G
C
T
A
G
T
A
T
G
A
A
p
r
RNA-polymerase
p
A
r
U
r
p
G
T
A
T
pi
p
C
p
p
p
p
p
p
pi
r
r
r
r
r
r
r
C
U
A
G
U
A
U
G
A
T
C
A
T
A
C
T
RNA-nucleotide komt bij de onderste streng door basenparing
tussen Guanine en Cytosine.
A
T
G
C
T
A
G
T
A
T
G
p
C
G
A
p
p
r
5’
p
p
r
r
A
U
r
r
C
A
C
A
T
p
G
T
G
RNA-polymerase
p
G
p
p
p
p
p
p
r
r
r
r
r
r
U
A
G
U
A
U
A
T
C
A
T
A
C
T
Bij het vastzetten van de twee RNA-nucleotiden
worden twee fosfaatgroepen afgesplitst.
A
C
G
5’
p
T
G
C
T
A
G
T
A
T
G
A
A
p
r
r
A
U
RNA-polymerase
p
r
p
G
A
C
pi
r
C
T
pi
G
p
p
p
p
p
p
p
r
r
r
r
r
r
r
U
A
G
U
A
U
G
A
T
C
A
T
A
C
T
T
RNA-nucleotide komt bij de onderste streng door basenparing
tussen Adenine en Thymine.
A
T
G
C
T
A
G
T
A
T
G
p
C
G
A
p
p
r
5’
p
p
r
p
r
A
U
r
RNA-polymerase
p
G
r
C
A
C
G
A
T
p
r
U
T
A
A
p
p
p
p
p
p
r
r
r
r
r
r
A
G
U
A
U
G
T
C
A
T
A
C
T
Bij het vastzetten van de twee RNA-nucleotiden
worden twee fosfaatgroepen afgesplitst.
A
C
G
5’
p
T
p
r
C
T
G
T
A
U
r
T
G
A
RNA-polymerase
p
G
r
C
A
C
G
A
pi
pi
p
r
U
T
A
p
r
A
G
A
p
p
p
p
p
p
p
r
r
r
r
r
r
r
A
G
U
A
U
G
A
T
C
A
T
A
C
T
T
Het RNA laat volledig los van het DNA.
A
C
G
5’
p
T
p
G
p
C
p
T
p
A
p
G
p
T
p
A
p
T
p
G
p
A
p
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
A
U
G
C
U
A
G
U
A
U
G
A
T
A
C
G
A
T
C
A
T
A
C
T
Het overschrijven is klaar. Zie je dat de RNA-streng (toets ‘enter’)
dezelfde basenvolgorde heeft als deze DNA-streng (toets ‘enter’),
behalve dat de Thymine bij RNA is vervangen door de Uracil?
3’
A
T
RNA-polymerase
RNA gaat weg van het DNA.
A
T
G
C
T
A
G
T
A
T
G
A
C
A
G
T
T
p
p
p
A
p
C
p
G
p
A
p
T
p
C
p
A
p
T
p
A
C
T
p
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
A
U
G
C
U
A
G
U
A
U
G
A
RNA-polymerase
De twee DNA-strengen gaan naar elkaar toe.
C
A
T
A
T
G
C
T
A
G
T
A
T
G
A
A
T
G
A
G
T
A
T
A
C
G
A
T
C
A
T
A
C
T
T
A
C
T
Vraag 1: Kun je 3 verschillen tussen DNA en RNA noemen?
p
p
p
p
p
p
p
p
p
p
p
p
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
A
U
G
C
U
A
G
U
A
U
G
A
RNA-polymerase
We hebben nu deze stap van het eiwitmaken gehad.
Gen 1
Gen 2
eerst wordt het gen overgeschreven (transcriptie),
eiwit
Dan wordt het overgeschrevene vertaald naar
een eiwit (translatie). Dit vertalen gebeurt
door een deeltje genaamd ‘ribosoom’
In principe kunnen we het geschreven RNA nu gaan vertalen naar eiwit,
maar…
… je weet dat het vertalen door een ribosoom gebeurt. Bij cellen van dieren, planten en
schimmels liggen de ribosomen buiten de kern.
Golgi apparaat
Mitochodrium
Celmembraan
Celkern
(Hier wordt
RNA gemaakt.)
Lysosoom
Vrije Ribosoom
cytoplasma
Ribosoom aan ER
Endoplasmatisch
Reticulum (ER)
p
p
p
r
Daarom maakt de RNA-polymerase
van dieren, planten en schimmels
een staart aan het RNA vast.
p
p
A
p
p
p
r
p
r
A
A
RNA-polymerase
p
p
p
p
p
p
p
p
p
p
p
p
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
A
U
G
C
U
A
G
U
A
U
G
A
p
p
p
r
Daarom maakt de RNA-polymerase
van dieren, planten en schimmels
een staart aan het RNA vast.
A
p
p
p
r
A
p
p
p
p
p
p
p
p
p
p
p
p
p
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
A
U
G
C
U
A
G
U
A
U
G
A
A
RNA-polymerase
p
p
Zo’n staart bestaat uitsluitend uit Adenine-nucleotiden.
Daarom noemen we die staart de poly-A-staart.
(poly = veel, A = Adenine, dus poly-A-staart betekent:‘staart met veel Adenines’.)
p
p
p
r
A
p
p
p
p
p
p
p
p
p
p
p
p
p
p
p
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
A
U
G
C
U
A
G
U
A
U
G
A
A
A
A
RNA-polymerase
p
p
Door de poly-A-staart kan het RNA uit de kern getransporteerd
worden. (want er zijn speciale enzymen die alles met een poly-A-staart uit de kern brengen)
5’
3’
p
p
p
p
p
p
p
p
p
p
p
p
p
p
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
A
U
G
C
U
A
G
U
A
U
G
A
A
p
r
A
p
A
p
r
r
A
p
A
p
r
r
A
r
A
Men noemt het RNA nu messenger RNA (afkorting: mRNA).
‘messenger’ is Engels voor ‘boodschapper’, dit molecuul brengt namelijk een boodschap
van de kern naar het ribosoom, vandaar de naam.)
Het messenger RNA ziet er in het cytoplasma dus zo uit:
een overschreven gedeelte van het gen (toets ‘enter’)
en een poly-A-staart (toets ‘enter’) .
5’
3’
p
p
p
p
p
p
p
p
p
p
p
p
p
p
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
r
A
U
G
C
U
A
G
U
A
U
G
A
A
p
r
A
p
A
p
r
r
A
p
A
p
r
r
A
r
A
Laten we eens kijken of we kunnen lezen wat we net
hebben overgeschreven van het gen op het chromosoom:
1: We moeten hier beginnen met lezen,
(toets ‘enter’) want dat is de leesrichting.
(van 5’ naar 3’).
5’
3’
A
U
G
C
U
A
G
U
A
U
G
A
A
A
A
A
2: De woorden hebben altijd drie letters (drie nucleotiden).
Zo’n woord noemen we triplet of codon. (toets 4x ‘enter’)
A
A
A
We geven hier het mRNA zo weer, zodat we het makkelijk
kunnen lezen. Laten we kijken of we iets begrijpen. (toets ‘enter’)
5’
AUG
CUA
GUA
UG A
AA A A A AA
Elk mRNA begint met het codon ‘AUG’. (toets ‘enter’)
Daarom heet dat codon het startcodon. Vanaf
hier begint het ribosoom (die het mRNA moet lezen)
met het maken van eiwit. Eiwitten bestaan uit een heleboel
aminozuren. ‘AUG’ is een code voor één aminozuur.
Men zegt dan: “AUG codeert voor een aminozuur”.
3’
Elk mRNA eindigt ook met een codon. (toets ‘enter’) Dit noemen
wetenschappers het stopcodon. Hier stopt het ribosoom met de eiwitsynthese.
Er is maar één startcodon, maar er zijn drie verschillende stopcodons.
Hoe het ribosoom precies eiwitten maakt, wordt in presentatie 4 besproken.
5’
AUG
CUA
GUA
UG A
AA A A A AA
3’
Wetenschappers hebben een tabel gemaakt van alle codons.
Hier kun je bijvoorbeeld het stopcodon UAG terugvinden.
(toets 4x ‘enter’, ‘term’ staat voor ‘terminatie’ oftewel ‘STOP’)
We eindigen deze korte presentatie met een structuurformule
om het verschil tussen de suikermoleculen van DNA en RNA
goed te laten zien.
G
Dit is deoxyribose
G
Dit is ribose
Vanwege dit H-atoom (toets ‘enter’) heet dit molecuul
Deoxyribose Nucleic Acid (DNA).
De ribose van RNA heeft daar een OH-groep. (toets ‘enter’)
CH2
Base
O
CH
OH
CH
p
DNA
CH
CH2
CH
OH
CH
H
Base
O
CH
CH
CH
OH
p
RNA
Doordat DNA een O-atoom minder heeft, wordt hij minder snel afgebroken door
nucleases (enzymen die nucleotiden slopen) dan RNA. Daarom is DNA geschikter
om genen te bewaren en RNA geschikter om genen te gebruiken.