EIWITSYNTHESE

De cel: bouwsteen van het leven OOG HERSENEN LEVER DARM De cel is de bouwsteen van elk levend wezen. Sommige organismen bestaan slechts uit één cel (vb. bacterie), andere tellen er zeer veel. De mens bestaat naar schatting uit zo’n tienduizend miljard cellen. Ze liggen aan de basis van alles wat we doen. Onze cellen zijn georganiseerd in weefsels en organen waarin elke cel een specifieke functie uitoefent. Cellen in je maag helpen bij de vertering, cellen in je hart zorgen voor de bloedcirculatie, en dankzij de cellen in je spierweefsel kan je bewegen. De weefsels voorgesteld op de dia zijn: staafjes uit het netvlies van het oog, hersencellen (neuronen) uit de cerebrale cortex, levercellen (hepatocyten) (links is er eentje aan het delen), het darmepitheel met microvilli om voedingsstoffen te absorberen uit de darm, cellen van de huid en bloedcellen (rode, witte (geel) en bloedplaatjes (paars)). HUID BLOED

Hetzelfde DNA in elke cel Het complexe menselijke lichaam, opgebouwd uit miljarden cellen, is gegroeid uit één enkele cel. Die ene cel is ontstaan door een versmelting van een eicel en een zaadcel. Dit eerste celletje deelt zich tot twee dochtercellen die zich op hun beurt opnieuw in twee cellen splitsen. Dit proces blijft zo doorgaan, waarbij alle vitale onderdelen van het menselijke lichaam geleidelijk aan vorm krijgen. Voor elke celdeling wordt een identieke kopij van het DNA gemaakt zodat elke dochtercel hetzelfde DNA bevat als de moedercel. Dankzij dit proces bezit elke cel in ons lichaam hetzelfde DNA: uiteindelijk bevat elke cel een volledige DNA-kopij van de cel waaruit deze is ontstaan en is identiek aan die allereerste bevruchte eicel.

RNA DE CEL Eiwitfabriekjes (ribosomen) Celkern met DNA

DNA Cel Kern Chromosomen Gen DNA-molecule (chromatinedraad)

De bouwstenen van DNA Gen Organische stiksof basen A T C G Coderende streng Complementaire streng A T Ons erfelijke materiaal is in de celkern opgeslagen. Het bestaat uit een lange streng DNA, die onder een compacte vorm is opgerold. Het DNA bestaat uit slechts vier verschillende bouwstenen of nucleotiden: adenosine, cytidine, guanosine en thymidine. Een nucleotide bestaat uit een base (adenine (A), guanine (G), cytosine (C) en thymine (T)), een suiker en een fosfaatgroep. De nucleotiden volgen elkaar op in één lange keten. De lange DNA-keten, die in elke cel van het menselijke lichaam voorkomt, kan je vergelijken met een dik boek. De volgorde van de nucleotiden kan je lezen als de letters van het boek. De specifieke opeenvolging van letters vormen dan de zinnen, onze genen. De genen geven de cel instructies. Ze geven de opdracht voor de aanmaak van eiwitten. Soms zijn het korte zinnen: genen opgebouwd uit amper enkele honderden letters of nucleotiden. Andere genen zijn net heel lang en bestaan uit enkele miljoenen nucleotiden. C G

Genetische code = code die aminozuren volgorde in eiwit bepaald de code bestaat uit 4 variaties (stikstofbasen): A/T/G/C hiermee moeten 20 aminozuren gecodeerd worden dit is mogelijk door de genetische code per 3 letters af te lezen en daaraan een aminozuur koppelen ATTTGAGCTATCGTAAGG (= opeenvolging in coderende streng) ATT TGA AGC CTA TCG TAA AGG = codogen

De bouwstenen van DNA Gen Afleesvolgorde: … GCGGCTGTCGGAAAGT… Afleescode: …GCG GCT GTC GGA AAG T… Coderende streng Ons erfelijke materiaal is in de celkern opgeslagen. Het bestaat uit een lange streng DNA, die onder een compacte vorm is opgerold. Het DNA bestaat uit slechts vier verschillende bouwstenen of nucleotiden: adenosine, cytidine, guanosine en thymidine. Een nucleotide bestaat uit een base (adenine (A), guanine (G), cytosine (C) en thymine (T)), een suiker en een fosfaatgroep. De nucleotiden volgen elkaar op in één lange keten. De lange DNA-keten, die in elke cel van het menselijke lichaam voorkomt, kan je vergelijken met een dik boek. De volgorde van de nucleotiden kan je lezen als de letters van het boek. De specifieke opeenvolging van letters vormen dan de zinnen, onze genen. De genen geven de cel instructies. Ze geven de opdracht voor de aanmaak van eiwitten. Soms zijn het korte zinnen: genen opgebouwd uit amper enkele honderden letters of nucleotiden. Andere genen zijn net heel lang en bestaan uit enkele miljoenen nucleotiden.

20 soorten AMINOZUREN

Voorstelling van een eiwit

Belang van eiwitten in een cel Functies van eiwitten: - enzymen - structuureiwitten - hormonen

EIWITSYNTHESE DNA ===> m-RNA ===> EIWIT TRANSCRIPTIE TRANSLATIE speelt zich af in de kern speelt zich af in het cytosol (ribosomen)

DNA  m-RNA  eiwit Celmembraan DNA Kern Aminozuur-keten (= eiwit) DNA basen mRNA Gen eiwit Het bouwen van eiwitten ligt aan de basis van de celfunctie. Eiwitten zijn de vertaling van wat in onze genen staat. Ze zorgen ervoor dat het lichaam goed functioneert (de vertering van je eten gebeurt door eiwitten die enzymen heten, de afbraak van alcohol in je lever gebeurt ook door enzymen, ...) en bepalen voor een groot stuk je uiterlijk (je haar is eiwit, de kleur van je ogen wordt gemaakt door eiwitten, ...) Om een eiwit te maken wordt de informatie van het gen eerst overgeschreven op een tijdelijke drager: het messenger RNA (mRNA). Dit boodschapper-RNA gaat vervolgens uit de kern naar het cytoplasma waar het door ribosomen vertaald wordt in een keten van aminozuren: een eiwit. Coderende streng Ribosoom

TRANSCRIPTIE Hoe wordt de DNA-code omgezet naar m-RNA?

 Knipenzym X  Knipenzym Y TACCATACTTATATATGCTTTTGTGGGAATT Benodigdheden DNA TACCATACTTATATATGCTTTTGTGGGAATT ATGGTATGAATATATACGAAAACACCCTTAA m-RNA-polymerase  Knipenzym X  Knipenzym Y

Waterstofbruggen worden verbroken. DNA bestaat uit een aaneenschakeling van nucleotiden (Nucleotide = desoxyribose + fosfaat + organische base). Alleen de organische basen zijn afgebeeld.  Waterstofbruggen worden verbroken. TACCATACTTATATATGCTTTTGTGGGAATT 3 waterstofbruggen tussen Guanine en Cytosine 2 waterstofbruggen tussen Adenine en Thymine ATGGTATGAATATATACGAAAACACCCTTAA

primair messenger-RNA m-RNA-polymerase schuift over DNA-enkelstreng en maakt primair m-RNA via een polymerisatieproces. TACCATACTTATATATGCTTTTGTGGGAATT AUGGUAUGAAUAUAUACGAAAACACCGUUAA primair messenger-RNA ATGGTATGAATATATACGAAAACACCCTTAA

primair messenger-RNA TACCATACTTATATATGCTTTTGTGGGAATT  AUGGUAUGAAUAUAUACGAAAACACCGUUAA primair messenger-RNA ATGGTATGAATATATACGAAAACACCCTTAA

TACCATACTTATATATGCTTTTGTGGGAATT AUGGUAUGAAUAUAUACGAAAACACCGUUAA ATGGTATGAATATATACGAAAACACCCTTAA

primair messenger-RNA TACCATACTTATATATGCTTTTGTGGGAATT ATGGTATGAATATATACGAAAACACCCTTAA primair messenger-RNA AUGGUAUGAAUAUAUACGAAAACACCGUUAA

primair messenger-RNA DNA TACCATACTTATATATGCTTTTGTGGGAATT ATGGTATGAATATATACGAAAACACCCTTAA primair messenger-RNA AUGGUAUGAAUAUAUACGAAAACACCGUUAA

primair messenger-RNA Bepaalde stukken zullen uit dit RNA geknipt worden door bepaalde enzymen. Dit proces heet splicing. Alzo wordt primair messenger-RNA het uiteindelijke messenger-RNA. AUGGUAUGAAUAUAUACGAAAACACCGUUAA  Splicing

primair messenger-RNA Exon Exon = Expressed region AUGGUA UAUAUACGAAAACACCGUUAA UGAA Intron

AUGGUACGAAAACACCGUUAA messenger-RNA m-RNA bestaat uit aan elkaar geschakelde nucleotiden (nucleotide = ribose + fosfaat + organische base). AUGGUACGAAAACACCGUUAA De organische basen zijn: U: uracil (i.p.v. thymine bij DNA) A: adenine G: guanine C: cytosine

TRANSLATIE Hoe wordt m-RNA omgezet naar eiwit?

AUG GUA CGA AAA CAC CGU UAA Benodigdheden m-RNA Codon Codon Codon Codon Codon Codon Codon AUG GUA CGA AAA CAC CGU UAA RF RF = Release Factor Anti-codon t-RNA UAC CAU GCU ribosoom Aminozuur 30 S UUU GUG GCA 50 S

AUG GUA CGA AAA CAC CGU UAA Een codon (triplet) komt overeen met een bepaald aminozuur of duidt start en stop aan. AUG GUA CGA AAA CAC CGU UAA UAA = stopcodon Arginine Histidine Lysine Arginine Valine Methionine AUG = startcodon

AUG GUA CGA AAA CAC CGU UAA AUG = startcodon AUG GUA CGA AAA CAC CGU UAA UAC Met CAU Val Het m-RNA zal doorheen het ribosoom schuiven om de codons (3 basen) af te lezen en te vertalen in de overeenstemmende aminozuren, die aangebracht worden door t-RNA. Deze aminozuren worden aan elkaar gekoppeld tot een eiwit.

AUG GUA CGA AAA CAC CGU UAA CAU Val Met

AUG GUA CGA AAA CAC CGU UAA CAU UAC Val Met

AUG GUA CGA AAA CAC CGU UAA CAU GCU Arg UAC Val Met

AUG GUA CGA AAA CAC CGU UAA CAU GCU UAC Arg Val Met

AUG GUA CGA AAA CAC CGU UAA GCU UUU Lys CAU UAC Arg Val Met

AUG GUA CGA AAA CAC CGU UAA GCU UUU CAU UAC Lys Arg Val Met

AUG GUA CGA AAA CAC CGU UAA UUU GUG His GCU CAU UAC Lys Arg Val Met

AUG GUA CGA AAA CAC CGU UAA UUU GUG GCU CAU UAC His Lys Arg Val Met

AUG GUA CGA AAA CAC CGU UAA GUG GCA Arg UUU GCU CAU His UAC Lys Arg Val Met

AUG GUA CGA AAA CAC CGU UAA GUG GCA UUU GCU CAU Arg UAC His Lys Arg Val Met

AUG GUA CGA AAA CAC CGU UAA RF GCA GUG UUU GCU Arg CAU His UAC Lys Arg Val Met

AUG GUA CGA AAA CAC CGU UAA RF GCA GUG UUU GCU CAU Arg UAC His Lys Arg Val Met

AUG GUA CGA AAA CAC CGU UAA GCA GUG UUU GCU RF CAU Arg UAC His Lys Arg Val Met

AUG GUA CGA AAA CAC CGU UAA CAU GCU RF t-RNA-molecylen worden weer voorzien van hun juiste aminozuren UUU GUG GCA EIWIT Arg His Lys Val Arg Met

EIWIT Arginine Histidine Methionine kan afgeknipt worden. Lysine Valine Arginine Methionine

Aan elkaar geschakelde aminozuren EIWIT Aan elkaar geschakelde aminozuren Arginine m-RNA codons  Aminozuur UAA  Stop CGU  Arginine CAC  Histidine AAA  Lysine CGA  Arginine GUA  Valine AUG  Methionine / Start Histidine Lysine Valine Arginine

Hoe verkrijgt een eiwit haar 3 dimensionale, werkzame structuur?