01 Bio 6 thema 1 structuur chromosomen

Gentisch materiaal en
celdelingen
DEEL 1
Thema
1
Structuur van
chromatine en
chromosomen
1
Prokaryote en
eukaryote cellen
Prokaryote cel
Geen compartimentering
in celorganellen
DNA los in cytoplasma
(‘naakt’ DNA)
Bij bacteriën en archaea
Eukaryote cel
Compartimentering in
celorganellen
DNA opgerold rond
histonen (‘chromatine’)
Bij alle meercelligen en
sommige ééncelligen
2
Leven van een cel in
een notendop
 Celyclus: interfase gevolgd door celdeling
Vereenvoudigde voorstelling van de celcyclus van een levercel
3
Celkern in interfase
3.1 Kernmembraan
 Dubbel membraan + poriën
 Verbinding met ER
 Uitwisseling van stoffen
(passief voor ionen en kleine
moleculen; actief (E) voor grote
moleculen en mRNA)
3.2 Nucleolus
 Aanmaak van rRNA
 Opbouw van ribosomale
subeenheden uit rRNA en
ribosomale proteïnen
3.3 Chromatine
 Chromatinevezels: DNA + histonen
3.3.1 Chemische samenstelling van nucleïnezuren
DNA
DesoxyriboNucleïneAcid
is een polynucleotide
 Eén nucleotide bestaat uit:
 Desoxyribose
 Fosfaatgroep
 Organische stikstofbase
 Adenine (A)
 Cytosine (C)
 Guanine (G)
 Thymine (T)
 Structuur van de suikermolecule en de fosfaatgroep
 Structuur van de organische stikstofbasen
3.3.2 Ruimtelijke structuur van DNA
1953
Maurice
Wilkins
Crick & Watson
Rosalind Franklin
 Dubbele helix:
2 suiker-fosfaatruggengraten
 Complementaire structuur:
A
T
C
G
 Antiparallele structuur:
5’  3’
3’  5’
 Basensequentie:
= genetische informatie
3.3.3 Ruimtelijke structuur van RNA
 Enkelstrengig
 Oriëntatie 5’  3’
 Kan ruimtelijk opgevouwen zijn door basenparing
 Chemische samenstelling van RNA
 Ribose (ipv. desoxyribose)
 Fosfaatgroep
 Organische stikstofbase
Cytosine
Guanine
Adenine
Uracil  ipv. thymine bij DNA
3.3.4 Verband tussen DNA en gen
 GEN = DNA-fragment met de code voor de aanmaak
van een polypeptide
3.3.5 Histonen
 Proteïnecomponent van
chromatine
 Ondersteunende rol
 Regulerende rol bij
genexpressie
 Opwinden van DNA:
DNA heeft totale lengte
van 2 m  past in
kern met Ø van 10 µm
 Verschillende klassen met
≠ functies (H 1,2,3,4)
3.3.6 Structuur van een chromatinevezel
 Chromatinevezel = DNA + histonen  ‘parelsnoer’
euchromatine
genexpressie is mogelijk
heterochromatine
geen genexpressie
3.3.7 DNA-replicatie
• Start DNA-replicatie en werking van DNA-helicase
 Start op plaatsen waar veel A en T basen voorkomen
 Start op meerdere plaatsen tegelijk
 DNA-helicase verbreekt de waterstofbruggen
replicatievork
replicatievork
• Werking van DNA-polymerasen
 Hechten nieuwe nucleotiden vast op DNA-enkelstreng
 Werken enkel in de 5’  3’ richting van de nieuwe streng
 Complementaire basenparing
 Op de originele 5’  3’ gebeurt de replicatie discontinu
 Er ontstaan korte fragmenten die nadien met DNAligase aan elkaar moeten geplakt worden:
OKAZAKI-fragmenten
Okazaki-fragmenten
• Werking van DNA-ligase
 eerst worden de RNA-primers afgebroken (bezitten
de base Uracil) en vervangen door DNA-nucleotiden
 Okazakifragmenten worden door DNA-ligase ‘gelijmd’
• Resultaat van DNA-replicatie
 DNA-replicatie is semi-conservatief: elk nieuwe
molecule bestaat uit een oude en een nieuwe streng
4
Celkern in delingsfase
4.1 Van chromatine tot chromosomen
 Bij de aanvang van de celdeling spiraliseren de
chromatinevezels tot chromosomen
 Chromosomen zijn sterk gespiraliseerd en
gecondenseerd
 Elk chromosoom bestaat uit 2 identieke kopieën van de
oorspronkelijke chromatinedraad: de chromatiden
 De beide zusterchromatiden hangen aan elkaar in het
centromeer
4.2 Telomeren
 Bevinden zich aan de uiteinden van de chromosomen
 Vele herhalingen van een korte sequentie (TTAGGG)
 Enzym telomerase hecht telomeren aan de trage
streng om ze te beschermen tegen het verlies van
nucleotiden
 Stamcellen bevatten normaal veel telomerase
4.3 Eigenschappen van chromosomen
4.3.1 Aantallen chromosomen
 Aantal chromosomen per soort is constant
 Altijd een even aantal in lichaamscellen
 diploïde aantal (2n)  mens: 2n = 46
 In gameten is slechts de helft van het diploïde aantal
chromosomen aanwezig
 haploïde aantal (n)  mens: n = 23
 Bij bevruchting versmelten de gameten tot een zygote
 n + n = 2n  mens: 23 + 23 = 46 chromosomen
 Aantal chromosomen in lichaamscellen van enkele
plant- en diersoorten
4.3.2 Homologe chromosomen
 Chromosomen die even lang zijn en hun centromeer op
dezelfde plaats hebben
 Bevatten geen identieke informatie, maar wel informatie
van dezelfde aard op overeenkomstige plaatsen
bv. op het ene homoloog: info voor blauwe ogen
op het andere homoloog: info voor bruine ogen
4.3.3 Autosomen en heterosomen
 Autosomen: dragen info over lichaamskenmerken
• Alle chromosomen die geen geslachtschromosomen zijn
• Mens: 44 autosomen of 22 paar homologe chromosomen
 Heterosomen = geslachtschromosomen (X en Y)
= niet homoloog
• Dragen eigenschappen (genen) die geslachtsgebonden
zijn
4.4 Karyogram of karyotype
 Autosomen worden in homologe paren geordend
 Genummerd van 1 - 22 (van groot naar klein)
 Er wordt ook rekening gehouden met ligging centromeer
 Karyogrammen worden dikwijls gebruikt voor
diagnostische doeleinden
47, XY, +21
 bv. syndroom van Down of trisomie 21
5
Extrachromosomaal
DNA
5.1 Mitochondrionaal DNA (mtDNA)






Ringvormig DNA van mitochondriën
mtDNA bevindt zich in de matrix
Mitochondriën zijn deels autonome celorganellen
Mitochondriën zijn van oorsprong endosymbionten
mtDNA wordt enkel via de moeder overgeërfd
Verwantschap kan door mtDNA-analyse in moederlijke
lijn worden geanalyseerd
5.2 DNA in chloroplasten
5.3 Plasmiden
 Bacteriën bezitten ‘naakt’ DNA’ (geen
histonen) in twee vormen: een groot
cirkelvormig chromosoom en een
kleine cirkelvormige plasmide
(meerdere kopieën)
 Plasmiden kunnen uitgewisseld
worden
 Plasmiden zijn belangrijk in de
biotechnologie
DEEL 1
Gentisch materiaal en
celdelingen
Thema
1
EINDE