replicatie

Deel I Replicatie
In deze presentatie ga je kijken hoe het DNA wordt
verdubbeld in een cel.
Alvorens we beginnen, herhalen we een stukje van de
celdeling van presentatie 1. Dit doen we om de hoofdrolspelers in het proces van replicatie aan je voor te stellen.
© augustus 2002 J.Dirkse, leerstoelgroep Didactiek van de Biologie, Universiteit Utrecht
Dit gebeurt er vlak vòòr de celdeling:
G1-fase
S-fase
Eiwitten worden
gemaakt die het
DNA kunnen
verdubbelen.
(toets 2x ‘enter’)
DNA wordt verdubbeld
Er komt een chromosoom bij.
(toets 1x ‘enter’)
G2-fase
Eiwitten worden
gemaakt om de
celdeling goed te
laten verlopen.
(toets 4x ‘enter’)
Over dit proces gaan we het nu uitgebreid hebben
Je ziet dat in de S-fase het chromosoom verdubbeld
wordt. Je weet dat het chromosoom uit DNA bestaat,
maar wat is DNA eigenlijk?
?
DNA is een afkorting voor een moeilijke naam:
Deoxyribose Nucleic Acid, op deze naam komen
we later terug.
Het kleinste deeltje van DNA ziet er zo uit
(toets 2x ‘enter’) :
Zoals je ziet, bestaat
dat deeltje uit 3
verschillende stukjes:
twee lijmstukjes
Dit deeltje noemen we een
nucleotide.
en een base
De lijmstukjes
Dit paarse lijmstukje kan aan twee
grijze stukjes plakken.
Dit grijze stukje plakt aan
èn twee paarse stukjes èn
een base.
Zo kun je dus een rij nucleotiden maken.
Er zijn meer verschillende basen.
Het DNA kent 4 verschillende basen:
Twee grotere basen en twee kleinere basen.
Zoals je ziet, past de blauwe base precies in de gele base en de groene base in de rode.
Zo vormen de basen paren, daarom noemen we dit passen ‘basenparen’.
Zo kun je twee strengen maken:
Dit is de bovenste streng
(toets ‘enter’)
Dit is de onderste streng
(toets ‘enter’)
We gaan het chromosoom nog eens bekijken:
Laten we dit gedeelte eens uitvergroten. (toets’ enter’)
Het chromosoom bestaat dus uit twee lange strengen van nucleotiden.
Eigenlijk heeft een gemiddeld menselijk chromosoom wel 300 miljoen nucleotiden, maar voor het overzicht
worden er nu maar 36, in 18 paren, getoond.
Genoeg over DNA. Laten we eens kijken wat voor eiwitten er
gemaakt worden tijdens de G1-fase (de periode vóór de replicatie).
Vooral deze zijn belangrijk. (toets 2x ‘enter’)
Dit eiwit heet helicase. Hij haalt
de twee DNA-strengen los.
Dit eiwit heet DNA-polymerase. Hij zorgt ervoor dat
het DNA verdubbeld kan worden.
In de G1-fase worden wel meer eiwitten gemaakt voor de
replicatie, maar dit zijn de belangrijkste.
Als laatste moeten we het hebben over losse nucleotiden.
Er zijn vier verschillende nucleotiden:
Zoals je ziet hebben ze 3 paarse lijmstukjes
Nu gaan we beginnen met het DNA te verdubbelen.
Het eiwit helicase gaat naar een uiteinde van het chromosoom.
(toets ‘enter’)
Helicase haalt de twee strengen uit elkaar.
De basen zijn hier voor de
overzichtelijkheid niet getoond,
maar ze zijn er natuurlijk wel.
Hierdoor ontstaat de replicatie-vork. Dit is een tand (toets ‘enter’) en dit het handvat (toets ‘enter’) van de vork
We gaan eerst kijken wat er met de onderste streng gebeurt.
DNA-polymerase komt erbij. (toets ‘enter’)
De eerste losse nucleotide wordt aan de onderste streng gepast.
Bij het vastzetten van de nucleotide aan de onderste streng,
verliest de nucleotide twee paarse deeltjes.
Tweede losse nucleotide wordt aan de onderste streng gepast.
Om de twee nucleotiden aan elkaar te maken, maakt DNA-polymerase
2 paarse deeltjes los van de tweede nucleotide.
Derde losse nucleotide wordt aan de onderste streng gepast.
Om de twee nucleotiden aan elkaar te maken, maakt DNA-polymerase
2 paarse deeltjes los van de derde nucleotide.
Vierde losse nucleotide wordt aan de onderste streng gepast.
Om de twee nucleotiden aan elkaar te maken, maakt DNA-polymerase
2 paarse deeltjes los van de vierde nucleotide.
Vijfde losse nucleotide wordt aan de onderste streng gepast.
Om de twee nucleotiden aan elkaar te maken, maakt DNA-polymerase
2 paarse deeltjes los van de vijfde nucleotide.
Laten we nu eens kijken wat er met de bovenste streng gebeurt
Een tweede DNA-polymerase komt erbij. (toets ‘enter’)
In de eerste presentatie vertelden we dat één soort eiwit gemaakt wordt van één gen,
maar dat betekent niet dat er maar één exemplaar van dat eiwit gemaakt wordt!
Zesde losse nucleotide wordt aan de bovenste streng gepast.
Bij het vastzetten van de nucleotide aan de bovenste streng,
verliest de nucleotide twee paarse deeltjes.
Zevende losse nucleotide wordt aan de bovenste streng gepast.
Om de twee nucleotiden aan elkaar te maken, maakt DNA-polymerase
2 paarse deeltjes los van de zevende nucleotide.
Achtste losse nucleotide wordt aan de bovenste streng gepast.
Om de twee nucleotiden aan elkaar te maken, maakt DNA-polymerase
2 paarse deeltjes los van de achtste nucleotide.
Negende losse nucleotide wordt aan de bovenste streng gepast.
Om de twee nucleotiden aan elkaar te maken, maakt DNA-polymerase
2 paarse deeltjes los van de negende nucleotide.
De tiende nucleotide komt eraan.
Nu kun je zien dat de DNA-polymerase maar in één richting DNA kan
verdubbelen.
De DNA-polymerase kan de nucleotide enkel
aan de linkerkant vastmaken. Maar waarom?
DNA-polymerase kan enkel
dit paarse deeltje (toets ‘enter’, wordt geel)
vastmaken aan dit
grijze deeltje (toets ‘enter’, wordt zwart).
Het losse paarse deeltje wordt vastgezet aan het vastgezette grijze deeltje. Andersom gaat
niet. Daarom kan deze DNA-polymerase niet bij het uiteinde van de bovenste streng
beginnen, zoals zijn collega wèl kan bij de onderste streng.
Om de twee nucleotiden aan elkaar te maken, maakt DNA-polymerase
2 paarse deeltjes los van de tiende nucleotide.
Helicase haalt de twee strengen verder uit elkaar.
De basen zijn hier voor de
overzichtelijkheid niet getoond,
maar ze zijn er natuurlijk wel.
We gaan eerst weer verder met de onderste streng. Bedenk dat de onderste en bovenste streng
eigenlijk gelijktijdig worden verdubbeld.
We gaan een beetje sneller dan net.
Er komt een elfde nucleotide aan.
Terwijl DNA-polymerase nucleotide elf vastzet, waarbij hij twee paarse deeltjes losmaakt,
komt nucleotide nummer twaalf aan.
Terwijl DNA-polymerase nucleotide twaalf vastzet, waarbij hij twee paarse deeltjes losmaakt,
komt nucleotide nummer dertien aan.
Terwijl DNA-polymerase nucleotide dertien vastzet, waarbij hij twee paarse deeltjes losmaakt,
komt nucleotide nummer veertien aan.
Terwijl DNA-polymerase nucleotide veertien vastzet, waarbij hij twee paarse deeltjes
losmaakt, komt nucleotide nummer vijftien aan.
Terwijl DNA-polymerase nucleotide vijftien vastzet, waarbij hij twee paarse deeltjes losmaakt,
komt nucleotide nummer zestien aan.
Terwijl DNA-polymerase nucleotide zestien vastzet, waarbij hij twee paarse deeltjes losmaakt,
komt nucleotide nummer zeventien aan.
DNA-polymerase zet nucleotide zevenien vast, waarbij hij twee paarse deeltjes losmaakt.
Nu gaan we verder met de bovenste streng.
De tweede polymerase schuift op.
Klik om door te gaan.
Klik om door te gaan.
Klik om door te gaan.
Klik om door te gaan.
Klik om door te gaan.
Klik om door te gaan.
Klik om door te gaan.
Dat is de laatste nucleotide. (toets 2x ‘enter’)
Zoals je ziet, is de nieuwe streng niet aaneengesloten.
Helicase haalt de twee oorspronkelijke strengen volledig uit
elkaar.
Misschien vraag je je af waarom helicase niet meteen de strengen helemaal
uit elkaar haalt. Maar als hij dat zou doen, zouden de strengen met zichzelf in
de knoop raken.
DNA-polymerase verplaatst zich, helicase verdwijnt. (toets ‘enter’)
We laten de twee polymerases tegelijk werken:
Voor het overzicht laten we de afgesplitste paarse deeltjes
niet zien, maar ze zijn er natuurlijk wel.
Klik om door te gaan.
Klik om door te gaan.
Klik om door te gaan.
Klik om door te gaan.
Klik om door te gaan.
Je ziet dat het bovenste chromosoom twee gaten heeft. (toets 2x ‘enter’)
Daarom moet er nog een derde eiwit aan te pas komen. Een eiwit die deze
gaten kan plakken, een ligase. (toets ‘enter)
Nu is de replicatie klaar, beide chromosomen zien er hetzelfde uit.
We geven nu het chromosoom weer met een streep.
Dit gebeurt er dus vlak vòòr de celdeling:
G1-fase
S-fase
Eiwitten worden
gemaakt die het
DNA kunnen
verdubbelen.
Eiwitten als
DNA-polymerase,
helicase en ligase.
(toets 2x ‘enter’)
DNA wordt verdubbeld.
Er komt een chromosoom bij.
Je hebt nu gezien hoe dit gaat.
(toets 1x ‘enter’)
G2-fase
Eiwitten worden
gemaakt om de
celdeling goed te
laten verlopen.
(toets 4x ‘enter’)