Moleculaire genetica

• Biologie
• Secundair onderwijs

Inhoud

• Structuur van proteïnen
  
• Synthese van proteïnen
  
• Oefening op vorming van proteïnen
  
• Inleiding biotechnologie
  

Je kan na deze les:

• Uitleggen wat een essentieel aminozuur is
  
• Uitleggen wat een niet-essentieel aminozuur is
  
• De 4 structuren van een proteïne opsommen
  
• Uitleggen hoe proteïne zijn opgebouwd aan de hand van de verschillende structuren
  
• De twee stappen in eiwitsynthese opsommen
  
• Opsommen waar de twee stappen van de eiwitsynthese plaatsvinden
  
• Uitleggen wat transcriptie is
  
• Uitleggen wat translatie is
  
• Het begrip splicing uitleggen
  
• Aan de hand van een gegeven nucleotiden bepalen welk eiwit er wordt gevormd
  
• Het begrip biotechnologie uitleggen
  

Structuur van een proteïne

DNA is een polymeer = macromoleculen die ontstaan door een aaneenschakeling van vele kleinere moleculen, de monomeren. DNA als polymeer wordt een polynucleotide genoemd. 

Monomeer = Monomeren zijn de kleine moleculen waaruit een polymeer is opgebouwd, bij DNA zijn dat de nucleotiden.

Eiwitten zijn net zo opgebouwd het zijn polymeren die polypetiden worden genoemd en bestaan uit monomeren, peptiden of aminozuren.

Structuren
van een proteïne

Structuur van een proteïne

• Primaire structuur
• Secundaire structuur
• Tertiaire structuur
• Quaternaire structuur

Primaire structuur

= is de aaneenschakeling van aminozuren

Volgorde en hoeveelheid van aminozuren = karakteristiek
voor eiwit

Er zijn verschillende aminozuren:

• Essentiële = het lichaam kan deze 
  niet produceren, opname via voeding
• Niet-essentiële =kan het lichaam
  zelf produceren

Algemene structuur van aminozuren:

Restgroep bepaalt het aminozuur

Aaneenschakeling via peptidebinding:

Via een condensatie reactie wordt water afgesplitst

Primaire structuur

Secundaire structuur

• Lokale vouwingen in drie dimensionele structuurelementen: alfa helix en beta-sheet
  
• H- bruggen tussen het H-atoom van de NH-groep en het O-atoom van de C=O-groep -> een spiraalstructuur (helix) of een vouwbladstructuur
  
• De α-helixstructuur: lange ketting van aminozuren uit de primaire structuur die zich opwindt als een spiraal, H-bruggen => stabiliteit
  
• De β-plaat: uit twee naast elkaar liggende polypeptideketens via H-bruggen
  

Secundaire structuur

alfa-helix

bèta-plaat

Tertiaire structuur 

Verdere vouwing in ruimtelijke vorm

Aantrekkingskrachten tussen de zijketens, restgroepen

hydrofobe interacties, ion-interacties en zwavelbruggen

Quaternaire structuur

• Associatie van meerdere eiwitketens
• Waterstofbruggen tussen verschillende peptidebindingen
  

Van DNA naar aminozuren

2 stappen: 

• Transcriptie -> in de kern
  
• Translatie ->  in het cytoplasma/cytosol

Bekijk op de volgende slides de filmpjes

over transcriptie en translatie

Je kan de ondertiteling uitzetten of
laten vertalen naar het Nederlands

Hoe noemt het enzym dat zorgt voor de aanmaak van een mRNA-molecule?

Drie opeenvolgende nucleotiden coderen voor een aminozuur

1. Waar
2. Niet waar

Na aanmaak van mRNA, kan het mRNA direct van de kern naar het cytosol. Waar of niet waar? Leg uit.

De drieletterige code in tRNA wordt...
genoemd

1. Codon
2. Anticodon
3. Triplet

Welk molecule/enzym/complex zorgt niet voor de transcriptie

1. RNA-Polymerase
2. DNA
3. Ribosomen

Via welk cel onderdeel worden eiwitten gemaakt?

Aminozuur bepaling

Aan de had van codons kan bepaald worden welk aminozuur wordt ingebouwd in het eiwit.

Bijvoorbeeld CAC. 

1. Je kijkt naar de eerste letter C, die bevindt zich in de 2de rij. 
2. Dan kijk je naar de 2de letter dat is een A die bevindt zich in de derde kolom. 
3. Als laatste kijk je naar de laatste letter C. We komen dus uit bij het aminozuur His.

Aminozuur bepaling

Je kan het aminozuur ook bepalen aan de hand van een cirkel. (Dit vind ik zelf iets handiger)

Hierbij vertrek je in het midden en ga je naar buiten. Bijvoorbeeld ACG.

1. A bevindt zich in het midden in het rode vakje.
2. Je gaat 1 vakje naar buiten, C bevindt zich in het groene vakje.
3. Je gaat 1 vakje naar buiten, G bevindt zich in het gele vakje. Het aminozuur is Thr.

Aminozuur bepaling

Er zijn 4 codons die een andere of extra functie hebben.

• AUG = start codon geeft weer waar de translatie kan starten, dit codon codeert ook voor het aminozuur methionine.
• UGA, UAA, UAG = stop codons geven weer waar de translatie stopt, deze coderen niet voor een aminozuur.

Welk aminozuur wordt er gevormd bij een codon UAC?
Tip: klik op de afbeelding dan wordt deze groter.

DNA non- template : 5’ ATG CCA GCT TAA 3’
DNA template : 3’ TAC GGT CGA ATT 5’
Welk mRNA molecule wordt aangemaakt?

1. AUG CCA GCU UAA
2. ATG GCA GCT TAA
3. UAC GGU CGA AUU

Welk eiwit wordt er gevormd ?
DNA template : 3’ TAC GGT CGA ATT 5’
Let op een eiwit bestaat niet uit start en stop aminozuren.

Wat gebeurt er met het eiwit wanneer in de vorige oefening in het derde codon de C in een U verandert ?
DNA template vorige oefening : 3’ TAC GGT CGA ATT 5’

Biotechnologie

Bios = Leven & technologie -> menselijke tussenkomst

= technologie die je gebruikt om met behulp van biologische processen producten te maken bv. Kaas, bier, brood

• Klassieke: om gewenste eigenschappen te bekomen, productie van voeding ,het fokken van dieren en het  kweken van planten, gist, schimmels en bacteriën
• Moderne: worden technieken en studies verstaan als genetische modificatie, mutatie veredeling en celfusie

Klassieke biotechnologie

Beperkingen biotechnologie:

 - Soortbarrière: kruising tussen soorten niet

    mogelijk wegens ander aantal

    chromosomen

 - Langdurig: niet altijd gewenste eigenschappen

   overgedragen & duurt meerdere generaties

=> Past DNA niet of indirect aan

Moderne biotechnologie

Gentechnologie

Past de eigenschappen van bacteriën, planten en dieren voor menselijk gebruik aan, door in te grijpen in het DNA

GGO (Genetisch Gemodificeerde Organismen) of GMO (genetically modified organisms)

Ga op zoek naar een voorbeeld van de klassieke biotechnologie. Noteer je voorbeeld hier en/of voeg een afbeelding toe.

Ga op zoek naar een voorbeeld van de moderne biotechnologie. Noteer je voorbeeld hier en/of voeg een afbeelding toe.

Primaire structuur

Secundaire structuur

tertiaire structuur

quaternaire structuur

Interactie zijketens

Peptide binding

Klassieke biotechnologie wijzigt direct het DNA.

1. Niet waar
2. Waar

Graag extra uitleg?

https://www.bioplek.org/animaties/moleculaire_genetica/transcriptiex.html

https://www.youtube.com/watch?v=gG7uCskUOrA