V5 Thema 10 DNA B2 DNA-replicatie

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

Thema 10 

DNA

B2

DNA-replicatie

Lesprogramma Les 1

• Leerdoelen B2  (2 minuten)
• Uitleg leerdoel 10.2.1 'DNA-replicatie en telomeren' (25 minuten)
• Zelfstandig opdracht 14 t/m 17 maken
• Oefen de Flitskaarten en maak Test Jezelf als laatste

• Lesafsluiter B2 deel 1 (5 minuten)

Eerder klaar? 

• Neem deel 2 van B2 alvast een keer door!

Leerdoelen B2

10.2.1 Je kunt uitleggen hoe DNA-replicatie plaatsvindt.

10.2.2 Je kunt uitleggen hoe de basenvolgorde van DNA kan worden bepaald.

10.2.3 Je kunt uitleggen hoe DNA-analyse kan worden toegepast om verwantschap tussen organismen vast te stellen.

Onderwerpen: celcyclus, DNA-replicatie, helicase vormt replicatiebel, primer bindt aan DNA, DNA-polymerase maakt nieuw DNA, constante en onderbroken replicatie, telomeren en veroudering, PCR, sequencen, gelelektroforese, nieuwe technieken, DNA-Fingerprinting en restrictie-enzymen

DNA-replicatie (1)

• Celcyclus: een cyclus waarbij cellen zich delen, groeien, hun DNA kopiëren en zich opnieuw delen.
• Celdeling (M-fase) vindt plaats om onder andere cellen te vervangen of te kunnen groeien.
• Het kopiëren van DNA oftewel DNA-replicatie is nodig tijdens de celdeling, specifieker tijdens de S-fase

In het kort verloopt DNA-replicatie als volgt:

1. De twee DNA-strengen worden van elkaar gescheiden door het enzym helicase.
2. Een primer bindt op de plek van het enkelstrengs DNA waar de nieuwe streng moet worden gemaakt.
   
3. Het enzym DNA-polymerase bindt aan de primer en synthetiseert (maakt) een nieuwe streng DNA, waardoor het enkelstrengs DNA weer dubbelstrengs DNA wordt.

DNA-replicatie (2)

• Wanneer helicase de basenparing openbreekt, binden SSBP's (speciale eiwitten) aan de twee strengen. Dit houdt de replicatiebel open. 
• Replicatie begint met een primer, waarvan het enzym DNA-polymerase langs de keten kan schuiven en dATP, dTTP, dGTP en dCTP binden. Twee fosfaatgroepen splitsen af en deze geven de energie af voor de binding.
• DNA-polymerase heeft een afleesrichting van het 3'-uiteinde naar het 5'-uiteinde. De nieuwe streng wordt dus gemaakt van 5' naar 3'.

DNA-replicatie (3)

• De leidende streng (leading streng) is gemaakt. 
• Zoals gezegd kan DNA-polymerase alleen van het 3'-5' uiteinde aflezen,  in de andere richting kan DNA-polymerase alleen kleine stukjes DNA (Okazaki fragmenten) synthetiseren.  De RNA primers worden vervangen door DNA-nucleotiden. Het enzym DNA-ligase koppelt ten slotte de Okazaki-fragmenten aan elkaar. Hierdoor wordt de volgende streng (lagging streng) gevormd.

Paar vragen...

• Wat is de functie van de SSBP's?
  
• Wat doet primase daar?
  
• Hoe heet het enzym dat de Okazaki-fragmenten aan elkaar verbindt? 
• Welke Binas- tabel bevat veel informatie over DNA-replicatie?

71D

Zet de 7 stappen van replicatie in de juiste volgorde 

1

2

3

4

5

6

7

Primase maakt korte RNA primers die functioneren als startpunt van DNA polymerase

Ligase verbindt alle DNA fragmenten aan elkaar.

RNA-primers worden vervangen door DNA-nucleotiden

replicatie start bij een ori (replicatie startpunt)

single strand binding proteins voorkomen dat het dna weer dubbelstrengs wordt.

Helicase verbreekt de waterstofbruggen en maakt van dsDNA ssDNA

DNA polymerase bindt een primer en verlengd deze aan de 3' uiteinde.

Telomeren en 

veroudering

• Het DNA-molecuul wordt bij elke celdeling korter.
• Om te voorkomen dat de genen in het DNA worden beschadigd, hebben de  chromosomen van eukaryoten telomeren: niet-coderend, repetitief DNA aan de uiteinden van een DNA-molecuul dat is ingekapseld in beschermende eiwitten.
• Na ongeveer 50 celdelingen is de telomeer zo kort dat de cel zich niet meer kan delen en overgaat tot apoptose (geprogrammeerde celdood).
• De levensduur van de cellen van een organisme hangt af van de lengte van de telomeren en de snelheid waarmee ze korter worden.

Maak opdracht 14 t/m 17

Volgende les: 

PCR, sequencen, gelelektroforese, nieuwe technieken, DNA-fingerprinting en restrictie-enzymen

Lesafsluiter B2 

(leerdoel 1)

10.2.1 Je kunt uitleggen hoe DNA-replicatie plaatsvindt.

10.2.2 Je kunt uitleggen hoe de basenvolgorde van DNA kan worden bepaald.

10.2.3 Je kunt uitleggen hoe DNA-analyse kan worden toegepast om verwantschap tussen organismen vast te stellen.

https:

Wat was je procentuele score?

Les 2

• PCR
• sequencen, 
• gelelektroforese
• nieuwe technieken
• DNA-fingerprinting en restrictie-enzymen

Lesprogramma Les 2

• Leerdoelen B2  (2 minuten)
• Uitleg leerdoel 10.2.2 Hoe de basenvolgorde van DNA kan worden bepaald + leerdoel 10.2.3 Hoe DNA-analyse kan worden toegepast om verwantschap tussen organismen vast te stellen. (25 minuten)

• Zelfstandig opdracht 18 t/m 26 maken
• Oefen de Flitskaarten en maak Test Jezelf als laatste

• Lesafsluiter B2 (5 minuten)

Eerder klaar? 

• Neem context 'Whole genome sequencing' door en maak opdracht 27 t/m 29

B2 leerdoel 2 en 3

10.2.1 Je kunt uitleggen hoe DNA-replicatie plaatsvindt.

10.2.2 Je kunt uitleggen hoe de basenvolgorde van DNA kan worden bepaald.

10.2.3 Je kunt uitleggen hoe DNA-analyse kan worden toegepast om verwantschap tussen organismen vast te stellen.

Onderwerpen: celcyclus, DNA-replicatie, helicase vormt replicatiebel, primer bindt aan DNA, DNA-polymerase maakt nieuw DNA, constante en onderbroken replicatie, telomeren en veroudering, PCR, sequencen, gelelektroforese, nieuwe technieken, DNA-Fingerprinting en restrictie-enzymen

PCR

(Polymerase Chain Reaction)

• Het DNA dat uit cellen van een organisme wordt geïsoleerd, is meestal te weinig voor vervolganalyse
• Met PCR (Polymerase Chain Reaction) kunnen een of meer specifieke gedeelten uit het DNA in een PCR-machine worden gekopieerd:

1. Dubbelstrengs DNA wordt enkelstrengs DNA.
2. Aanhechting primer aan DNA  door daling temperatuur. Speciaal ontworpen primers binden alleen rond het specifieke deel van het DNA dat moet worden gerepliceerd (bijvoorbeeld een gen).
3. Hittebestendige DNA-polymerase synthetiseert de nieuwe strengen m.b.v. de vrije nucleotiden.

• Tijdens een PCR wordt dit meestal zo’n dertig keer herhaald, DNA neemt exponentieel toe.

PCR

• Vervolgens kun je een DNA-profiel of DNA-fingerprint maken d.m.v. gelelektroforese. Je bepaalt daarmee de nucleotidevolgorde van het DNA (sequensen).

• Voor het bepalen van een DNA-profiel worden beide allelen van minimaal tien onafhankelijk overervende loci met repetitief DNA onderzocht (zogenaamde repeats). 
• Repetitief DNA (bijv. CACACACA) bevindt zich in bepaalde loci van niet-coderend DNA. Dit is voor elke persoon zo uniek, waardoor je er iemand mee kunt identificeren.

Animatie PCR

Polymerase Chain Reaction

DNA-sequencen

• Het bepalen van de  basenvolgorde van een stuk DNA
• Stuk DNA wordt eerst miljoenen malen gekopieerd d.m.v. PCR
• Je gebruikt de leidende streng
• Een methode voor sequencing is een speciale PCR die wordt gevolgd door gelelektroforese (scheiden van DNA-fragmenten op grond van hun grootte).
• Animatie: DNA-sequencing
• Animatie: gel-elektroforese

Extra uitlegvideo nodig?

DNA-fingerprinting en restrictie-enzymen

• DNA-fingerprinting: DNA profielen van organismen vergelijken om zo afkomst te kunnen bepalen of organismen te kunnen identificeren 
• Locus: een sequentie die bij verschillende individuen op dezelfde plek in het DNA zit 
• Restrictie-enzymen: enzymen die specifieke DNA-sequentie (4 t0t 8 nucleotiden) herkennen en hier op een unieke manier het DNA knippen

DNA-fingerprinting

• Repetitief DNA in niet-coderend DNA, aantal herhalingen verschilt per persoon
• DNA eerst isoleren uit de kern van de cel
• PCR om DNA te vermeerderen
• Restrictie-enzymen knippen loci met repetitief DNA uit DNA
• Alle geproduceerde stukjes DNA scheiden, sorteren op grootte en zichtbaar maken/op lengte van elkaar gescheiden d.m.v. gel elektroforese) 

Extra informatievideo over 

restrictie-enzymen

Huiswerk

• Maak opdracht 18 t/m 26

• Oefen de Flitskaarten en controleer de leerdoelen 

van B2 met de Test Jezelf

Klaar?

• Neem de Context 'Whole genome sequencing' door en 

maak opdracht 27 t/m 29

Lesafsluiter B2

10.2.1 Je kunt uitleggen hoe DNA-replicatie plaatsvindt.

10.2.2 Je kunt uitleggen hoe de basenvolgorde van DNA kan worden bepaald.

10.2.3 Je kunt uitleggen hoe DNA-analyse kan worden toegepast om verwantschap tussen organismen vast te stellen.

Zet de 7 stappen van replicatie in de juiste volgorde 

1

2

3

4

5

6

7

Primase maakt korte RNA primers die functioneren als startpunt van DNA polymerase

Ligase verbindt alle DNA fragmenten aan elkaar.

RNA primers worden vervangen door DNA nucleotiden

replicatie start bij een ori (replicatie startpunt)

single strand binding proteins voorkomen dat het dna weer dubbelstrengs wordt.

Helicase verbreekt de waterstofbruggen en maakt dsDNA ssDNA

DNA polymerase bindt een primer en verlengd deze aan de 3' uiteinde.

Primase

RNA Primer

SSBP's

DNA-polymerase

Helicase

Okazaki fragment

DNA-ligase

Wat is een primer?

1. Stukje DNA gemaakt door ligase
2. Stukje RNA gemaakt door primase
3. Stukje RNA gemaakt door polymerase
4. Stukje DNA gemaakt door helicase

Hoe wordt een DNA molecuul altijd afgelezen?

1. Van 5' uiteinde naar 3' uiteinde
2. Van 3' uiteinde naar 5' uiteinde

In DNA vormen de basen A, G, C en T vaste paren.
Welke paren zijn dat?

1. A - G en T - C
2. A - T en G - C

Op internet staan veel plaatjes van DNA. Heeft de tekenaar van dit plaatje de basen goed getekend?

1. Ja
2. Nee

voor replicatie is/zijn benodigd

1. DNA
2. DNA polymerase
3. vrije nucleotiden
4. alle drie

In welk deel van de celcyclus vind DNA replicatie plaats?

1. G1 fase
2. G2 fase
3. S fase
4. M fase

Doelstelling 10, vraag 1
-Bep zegt dat DNA-replicatie plaatsvindt tijdens de interfase.
-Pieter zegt dat na DNA-replicatie een chromosoom uit twee chromatiden bestaat.
Wie heeft (hebben) gelijk?

1. Geen van beiden
2. Alleen Bep
3. Alleen Pieter
4. Beiden

DNA-profiel 

• verwantschap familie
• forensisch onderzoek

Wie is de dader?

DNA fingerprints die gebruikt worden in de rechtszaal lijken een beetje op de streepjescodes zoals je die op produkten in de supermarkten aantreft. Het patroon van de streepjes in een fingerprint komt overeen met

1. de aanwezigheid van DNA-fragmenten van verschillende grootte
2. de volgorde van de genen op bepaalde chromosomen
3. de aanwezigheid van dominante en recessieve allelen voor bepaalde eigenschappen
4. de volgorde van basen in een bepaald gen

Wat is een restrictie-enzym?

1. Is gelabeld nucleotide gebruikt bij sequencen
2. Verbreekt waterstoffenbruggen bij replicatie
3. Kan Okazaki-fragementen aan elkaar koppelen
4. Herkent specifieke nucleotidesequentie en knippen DNA daar door

Organismen van verschillende soorten kunnen veel overeenkomsten vertonen in de samenstelling van stoffen, bijvoorbeeld van DNA. Waarom is deze overeenkomst een argument voor de evolutietheorie?

1. Omdat deze overeenkomst aantoont dat soorten veranderen, doordat mutanten blijven voortbestaan en individuen van de oorspronkelijke vorm uitsterven.
2. Omdat hieruit kan worden afgeleid hoe lang geleden de verschillende soorten zijn ontstaan.
3. Omdat deze overeenkomst het aannemelijk maakt dat verschillende soorten een gemeenschappelijke voorouder hebben.