Transcriptie + translatie PDF

Preview

Summary

Samenvatting transcriptie en translatie: aanmaak van eiwitten...

Description

Hoofdstuk 7: Moleculaire genetica – eiwitsynthese (HB: p.66-85) 1) Bouw van een eiwit Eiwitten = proteïnen = belangrijke stoffen in ons lichaam => 1 Eiwit is opgebouwd uit een lange keten van aminozuren => Aminozuren blijven bij elkaar door peptidebindingen Opbouw aminozuur:

Koppeling van 2 aminozuren:

We hebben in ons lichaam 20 verschillende aminozuren. Er zijn ook nog 8 essentiële aminozuren die we moeten opnemen via onze voeding. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2) Functies van eiwitten 

 



Bouwstof => Keratine in haren, wol, nagels, huid, beenderen => Microtubuli bestaat uit myosine Enzymen (regulerende functie) => cellen hebben enzymen nodig voor hun stofwisseling Hormonen (regulerende functie) => Oxytocine => Insuline regelt de suikerspiegel in het bloed Reservestoffen => Bv. wit in het ei van een kip

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

3) Eiwitten en erfelijkheid Er bestaat een verband tussen het DNA in een bacterie en de vorming van een kapsel rond de bacterie. Pneumokokken zijn bacteriën die pneumonie (longontsteking) veroorzaken Er zijn 2 vormen van de bacterie die longontsteking veroorzaakt:  R: rough => korrelig, geen glad suikerkapsel  S: smooth => glad, bacteriën hebben een glad suikerkapje Wanneer we de muizen gaan injecteren met de R en S variant:  R => Muizen blijven leven = niet-virulent  S => Muizen sterven = virulent

De bacteriën van de S-vorm bezitten een kapsel van polysachariden (suiker) waardoor ze tegen fagocytose beschermd zijn = witte bloedcellen kunnen deze bacteriën niet opnemen. De bacteriën van de R-vorm hebben dit kapsel niet en zijn dus niet tegen fagocytose beschermd. => ze worden door de witten bloedcellen tegengehouden. MAAR: is het al dan niet hebben van een kapsel de doodsoorzaak?

Wanneer we dode bacteriën van de S-vorm in de muis spuiten, blijft het dier toch leven. Wanneer we dode S bacteriën en levende R-bacteriën in de muis spuiten, sterft het dier. => In hun bloed vinden we levende S-bacteriën => De levende R-bacteriën hadden een kapsel ontwikkeld, dankzij het kapsel van de dode S Wanneer we dode S-bacteriën zonder kapsel met levende R-bacteriën inspuiten => Sterft de muis opnieuw, terwijl er nooit een kapsel is ingespoten => In het bloed van de muis werden levende S-bacteriën aangetroffen BESLUIT:  Het kapsel is onbelangrijk in de transformatie van de R naar de S vorm  Het erfelijk materiaal van de S vorm is verantwoordelijk voor het verschijnen van het kapsel rond de eerdere R vorm --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Erfelijke aandoeningen die het gevolg zijn van het ontbreken van 1 of meerdere enzymen, fouten in de eiwitproductie: 

 

Albinisme Pigmentatie is afhankelijk van de aanwezigheid van melanine Melanine = eindproduct van kettingreactie (enzymatisch!) 1 of meerdere enzymen niet aanwezig => witte heren, roze huid, rode ogen als gevolg van het ontbreken van pigmenten Siamese katten => Plekken die koud worden na de geboorte worden zwart, de rest is wit Hemofilie => Hemofilie A en B = geslachtsgebonden => Hemofilie A => stollingsfactor VIII ontbreekt => geen bloedstolling => Hemofilie B => stollingsfactor IX ontbreekt => geen bloedstolling => Niet elke vorm van hemofilie is geslachtsgebonden!

BESLUIT:  Erfelijke aandoeningen zijn genetisch gecodeerd. De aandoeningen zijn hier een fout in de eiwitproductie dus de erfelijke code bevat info over de eiwitproductie ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

4) Eiwitsynthese Elk proteïne (eiwit) is opgebouwd uit 1 of meerdere ketens van aminozuren die door peptidebindingen aan elkaar zitten. De structuur van elk eiwit kan op verschillende niveaus bereikt worden: 

Primaire structuur = opeenvolging van verschillende aminozuren Bv. gly-ala-ser-val-cys-… => wordt bepaald door de genetische code (DNA)



Secundaire structuur = structuur van gedeelte van de ketens = gestabiliseerd door H-bruggen tussen de AZ Helixstructuur vouwbladstructuur



Tertiaire structuur = ruimtelijke structuur van het hele eiwit molecule  Bolvormig: globulaire eiwitten  Vezelvormig: fibrillaire eiwitten



Kwaternaire structuur = structuur van verschillende eiwitmoleculen (in de meeste gevallen stopt het bij de tertiaire structuur)

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Nucleotiden = bouwstenen van het erfelijk materiaal

Elke DNA streng moet een richting toegewezen krijgen:  5’ en 3’ verwijst naar het nummer van het C-atoom op de ribose dat het dichtst bij het uiteinde ligt  De 2 strengen vormen samen een dubbelhelix en lopen anti-parallel.  Daarom heeft elke dubbelstreng aan elke kant een 3’ en een 5’ uiteinde Verschillen tussen DNA en RNA: DNA  Deoxy ribose  A (adenine) – T (Thymine)  Dubbelhelix  Blijft in kern  Origineel  Afleeszin: 3’ => 5’

RNA      

Ribose A (adenine) – U (uracil) Enkelstreng Naar cytoplasma Afdruk (complementair) Afleeszin: 5’ => 3’

De genetische code:  Bestaat uit codons = triplet van 3 opeenvolgende nucleotiden De genetische code staat in voor de opbouw van eiwitten, maar er zijn maar 20 verschillende Aminozuren. De 4 basenparen leveren maar 42=16 mogelijkheden op om “woordjes” van 2 letters te vormen die coderen voor die verschillende aminozuren. Oplossing: De code in het erfelijk materiaal is opgebouwd uit tripletten. Aangezien er nu 43 = 64 mogelijkheden zijn, mag het ons niet verwonderen dat er voor sommige aminozuren meer dan 1 triplet codeert.

De schijf kan alleen gebruikt worden om het mRNA af te lezen in 5’ => 3’ richting ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Genexpressie De mate waarmee:  Het DNA van een gen gekopieerd wordt naar messenger RNA of andere RNA’s  mRNA vertaald wordt naar een aminozuursequentie Hoe een gen uiteindelijk tot expressie wordt gebracht van code tot eiwit kunnen we opsplitsten in 2 stappen: 1) de Transcriptie = vertaling van het DNA naar RNA 2) de Translatie = RNA aflezen en eiwit vormen

Ribosomaal RNA: RNA dat niet van de kern komt, maar van de ribosomen. Gaat ook naar het cytoplasma om afgelezen te worden en een nieuwe ribosoom te vormen. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------De transcriptie en mRNA processing Voordat het mRNA de kern kan verlaten, werden er al enkele stappen ondernomen. mRNA processing = rommel uit het mRNA halen en klaarmaken voor het cytoplasma mRNA processing bestaat uit:  transcriptie  Capping  Splicing  Tailing De Transcriptie:   

De H-bruggen in het DNA worden verbroken Er wordt een nieuwe nucleotideketen gevormd door basenparing Maar met ribose en U erin => RNA

Deze keten is een afdruk of transcriptie van de 3’5’-DNA-streng waarop het ontstond De 5’ capping Er wordt een molecule op het 5’ uiteinde van de mRNA gekoppeld om door de kernporiën van de nucleus naar buiten te kunnen.

De Splicing De Splicing kan op verschillende manieren gebeuren. Tijdens dit proces worden de introns uit het mRNA geknipt en verwijderd. Introns komen bij zoogdieren in bijna alle genen voor, bij eencelligen veel minder en bij prokaryoten slechts zeer uitzonderlijk. Tussen de start en stop codon komen evenveel codons voor als er aminozuren in het eiwit aanwezig zullen zijn. Het start en stop codon telt dus niet mee! De Tailing Zorgt ervoor d at het mRNA niet afgebroken wordt in het cytoplasma. Door een basensequentie van 100 tot 200 Adenine nucleotiden aan het 3’ uiteinde te bevestigen, verkrijgt het mRNA een hogere stabiliteit en kan het langer blijven voorkomen in het cytoplasma voor het degenereert. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Voorbeeld: ocytocine => zie blad einde bundel Ocytocine bestaat uit 9 aminozuren. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------De translatie Translatie gebeurt door de ribosomen in het cytoplasma op het RER (= ruw endoplasmatisch reticulum) of op het kernmembraan. Transport RNA (tRNA)  

Dit RNA is in staat om het juiste aminozuur aan te voeren => mRNA is niet in staat een aminozuur te vangen Er zijn 75 verschillende tRNA’s => ze transporteren elk een bepaald aminozuur

Opbouw tRNA:  



Een enkele RNA streng Op 4 plaatsen deels complementaire basen zodat door basenparing een specifieke vorm ontstaat: => 3 lussen en 1 vrij uiteinde aan de 3’ kant => Het vrije uiteinde is de acceptor voor het aminozuur Lus 2 heeft een triplet dat (in zijn 3’5’ oriëntatie) complementair is met het codon voor het aminozuur = het anticodon

 Afleeszin mRNA = 5’ => 3’  Afleeszin tRNA = 3’ => 5’

Tekening tRNA:

Vorming van een polypeptideketen:   

INITIATIE = voorbereidend werk ELONGATIE = vormen van de peptidebindingen TERMINATIE = de eindfase

1) INITIATIE a) Ribosoom splitst zich op in 2 delen (subeenheden) b) mRNA zet zich met zijn startcodon (AUG) vast op de kleine subeenheid. Gelijktijdig koppelt tRNAMet zich via zijn anticodon (UAC) aan het mRNA. (tRNA is vooraf zelf al gekoppeld aan het aminozuur Methionine) c) Het geheel koppelt zich nu aan de grote subeenheid zodat tRNAMet zich op de P-site bevindt. Het startcomplex is gevormd.

2) ELONGATIE a) De volgende tRNA (bij ocytocine = tRNAcys met anticodon UGC) zet zich met het anticodon op het mRNA ter hoogte van de A-site = start vorming eiwitketen

b) Er wordt nu een peptidebinding gevormd tussen de carboxylgroep van Methionine en de aminogroep van cysteïne

c) tRNAMet komt los van zijn aminozuur d) mRNA schuift over de lengte van 1 codon op waardoor tRNACys op de P-site komt en tRNAMet terug vrij komt in het cytoplasma !De ribosoom schuift niet op, het mRNA schuift op! e) De A-site is nu vrij voor de koppeling van het volgende tRNA op het mRNA f) Na deze paring tussen mRNA codon en tRNA anticodon wordt er opnieuw een peptidebinding gevormd. Deze keer tussen het dipeptide Met-Cys en het nieuwe aminozuur. Als de peptidebinding is gevormd, schuift het mRNA weer op over de lengte van 1 codon. En tRNACys komt terug vrij in het cytoplasma.

Waarom is een ribosoom een biokatalysator?   

Wordt zelf niet opgebruikt Is natuurlijk Zorgt ervoor dat alle deeltjes in de juiste positie t.o.v. elkaar komen te staan waardoor het proces sneller verloopt

3) TERMINATIE 

Het laatste codon (STOP codon) accepteert geen tRNA, maar koppelt aan een eiwit = RF = losmakingsfactor => Hoerdoor komt het polypeptide (bij ocytocine) los van het ribosoom



De START-Methionine komt los van de keten

Na deze 2 laatste stappen is de translatie voltooid. De code van het gen werd vertaald naar een eiwit met behulp van de ribosomen als “werkbank”.

OPMERKING: Na de translatie neemt de keten zijn uiteindelijke en werkzame vorm aan. Bij ocytocine wordt er tussen de 2 Cys-aminozuren een zwavelbrug gevormd waardoor het eiwit zijn ternaire structuur bekomt. Wanneer het startcodon van een mRNA keten uit de ribosoom terug vrijkomt, kan dit codon zich onmiddellijk opnieuw koppelen aan een ander ribosoom om opnieuw vertaald te worden. Op die manier kan het zijn dat 1 mRNA keten door meerdere ribosomen gelijktijdig wordt afgelezen. Deze keten = een polysoom Eiwitten komt na de translatie in een ribosoom vaak terecht in de lumen van het endoplasmatisch reticulum. Hier wordt het verpakt in een secretieblaasje (= membraanblaasje) om getransporteerd te worden. Zie samenvatting HB: p.86-89...