Meeloopdag 12 maart 2015 Hoorcollege DNA. Dr. Martijn Hoeke Docent Moleculaire Biologie

“Meeloopdag 12 maart 2015” Hoorcollege DNA Dr. Martijn Hoeke Docent Moleculaire Biologie

Beta-vakken op de middelbare school

Natuurkunde

Wiskunde/Informatica

Scheikunde

Biologie

Natuurwetenschappen zijn geen gescheiden disciplines Natuurkunde

Wiskunde/Informatica

Scheikunde

Biologie

Natuurwetenschappen op HBO en universiteit Natuurkunde

Biofysica

Fysische chemie Wiskunde/Informatica

BIO-INFORMATICA BIOCHEMIE/ Scheikunde

MOLECULAIRE BIOLOGIE

Biologie

Natuurwetenschappen op HBO en universiteit Natuurkunde

Biofysica

Fysische chemie Wiskunde/Informatica

BIO-INFORMATICA BIOCHEMIE/ Scheikunde

MOLECULAIRE BIOLOGIE

LIFE SCIENCES

Biologie

What is Molecular Biology? Study of biology at the molecular level Interactions between components of the cell

On the border between “alive” and “lifeless”

Biologie & Medisch Laboratoriumonderzoek

Biotechnologie

Wat weten jullie al van moleculaire biologie?

Nulmeting

shakeq.com Interactie gedurende hoorcollege Evaluatie hoorcollege achteraf

12-3-2015

www.lstleeuwarden.nl

9

Oefenvraag: Ik zit momenteel in A. B. C. D. E. F.

HAVO-4 HAVO-5 VWO-5 VWO-6 MBO-niveau 4 Anders Stemmen: 0

Internet SMS

Ga naar shakeq.com en log in met wur1086 Deze presentatie is geladen zonder de Shakespeak Add-In. Stuur naar 06 4250 0030: wur1086 <spatie> uw keuze (bv. wur1086 b)

Gesloten

Add-In gratis downloaden? Ga naar http://shakespeak.com/en/free-download/

Oefenvraag: Ik zit momenteel in A. HAVO-4 B. HAVO-5 C. VWO-5

D. VWO-6 E. MBO-niveau 4

Deze voorbeeld resultaten zullen op 0 gezet worden

16,7% zodra een sessie en diavoorstelling gestart zijn. Voel u vrij om ondertussen de layout van de resultaten te veranderen (bv. de kleur)

33,3%

50,0%

66,7% 83,3%

F. Anders

100,0% Gesloten

Internet SMS



1) Tomaten bevatten tegenwoordig allemaal DNA A. Dat klopt, vroeger kon het kweken gerust zonder B. Dat klopt niet, in tomaten zit geen DNA C. DNA heeft altijd al in tomaten gezeten D. Niet de tomaten maar het ongedierte bevat DNA Stemmen: 0 Internet SMS


Gesloten


2) DNA vind je bij de mens: A. B. C. D. E.

Alleen in de celkern Alleen buiten de celkern In de celkern en in mitochondriën In de celkern en in peroxisomen Geen van alle, een menselijke cel heeft geen celkern Stemmen: 0

Internet SMS


Gesloten


3) De mens bevat DNA. Wij bestaan uit miljarden cellen. Wat is de lengte van het DNA in 1 cel?

A. B. C. D. E.

2 nm (0,000 002 mm) 2 μm (0,002 mm) 2 mm 2 cm 2m

PS. Een cel heeft een diameter van ca. 20 µm (0,02 mm) Stemmen: 0 Internet SMS


Gesloten


4) Hoeveel genen heeft de mens? A. B. C. D. E.

± 100.000 ± 50.000 ± 25.000 ± 10.000 ± 5000 Stemmen: 0

Internet SMS


Gesloten


5) Hoeveel % van het DNA van de mens wordt in beslag genomen door (eiwit coderende sequenties van)genen?

A. B. C. D. E.

± 98% ± 87% ± 49% ± 21% ± 2% Stemmen: 0

Internet SMS


Gesloten


6) Kunnen we DNA maken in een reageerbuis, zonder daarbij gebruik te maken van een levende cel?

A. Nee, dat is “science fiction” alleen een levende cel kan DNA maken B. Nee, ook een cel maakt geen nieuw DNA, het wordt enkel doorgegeven C. Ja, dat kan sinds 1983 D. Nog niet, maar we zijn er bijna Stemmen: 0 Internet SMS


Gesloten


Einde Nulmeting • Het stemmen is voorbij • Telefoons weer uit/stil • We gaan beginnen met het hoorcollege Uitslagen later in dit hoorcollege

Molecular biology in a nutshell...

20 Figure 1-2 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)

1) Tomaten bevatten tegenwoordig allemaal DNA

A.

Dat klopt, vroeger kon het kweken gerust zonder

B.

Dat klopt niet, in tomaten zit geen DNA

C.

DNA heeft altijd al in tomaten gezeten

D.

Niet de tomaten maar het ongedierte bevat DNA

Deze voorbeeld resultaten zullen op 0 gezet worden zodra een sessie en diavoorstelling gestart zijn.

25,0%

Voel u vrij om ondertussen de layout van de resultaten te veranderen (bv. de kleur)

50,0%

75,0%

100,0%

Gesloten

The eukaryotic cell

Figure 1-24 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)

The nucleus



Mitochondria and chloroplasts evolved from bacteria


Mitochondria and chloroplasts evolved from bacteria



Mitochondria and chloroplasts replicate independently of cell  Have their own genome  During evolution most genes moved to nuclear genome



2) DNA vind je bij de mens:

A.

Alleen in de celkern


20,0%


B.

Alleen buiten de celkern

C.

In de celkern en in mitochondriën

D.

In de celkern en in peroxisomen

E.

Geen van alle, een menselijke cel heeft geen celkern

40,0% 60,0% 80,0% 100,0% Gesloten

The DNA backbone consists of sugar and phosphate

Note: the DNA-molecule has a negative charge

DNA forms a double helix

Nobel Price in Physiology or Medicine 1962 Discovery of the DNA double helix

(1916-2004)

(1928-now)

Francis Crick

James Watson

The figure in the 1953 paper by Watson and Crick in Nature that shows their double helix model for DNA for the first time. Reproduced from Watson, J. D., and Crick, F. H. C. Nature 171 (1953): 737-738

DNA has a 5’- and 3’-end

5’-end

3’-end

3’-end

5’-end

Base paring occurs between A-T and C-G through hydrogen bonds

DNA double helix is wrapped around histones; nucleosomes

Figure 5-22 (part 1 of 2) Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)

Nucleosomes fold together to form 30-nm fibers

Experimental data support the zigzag model

Zigzag Model

Solenoid Model Adopted from Khorasanizadeh, S., Cell 116 (2004): 259-272.

Chromatin 30 nm thick

Unpacked chromatin fibre, showing the nucleosomes


Overview DNA structure



2 meters of DNA is compacted into a cell nucleus

3) De mens bevat DNA. Wij bestaan uit miljarden cellen. Wat is de lengte van het DNA in 1 cel? 2 nm (0,000 002 A. mm)

B. 2 μm (0,002 mm) C. 2 mm D. 2 cm E. 2 m


20,0%


40,0% 60,0% 80,0% 100,0% Gesloten

What is a gene?

• Molecular unit of heredity • Codes for a protein or RNA that has a function in a living organism

4) Hoeveel genen heeft de mens?

A. ± 100.000


20,0%


B. ± 50.000 C. ± 25.000 D. ± 10.000 E. ± 5000

40,0% 60,0% 80,0% 100,0% Gesloten

How does a gene encode information?

The GENETIC CODE

The genetic code of DNA cracked (1955-1965) The four letter alphabet of DNA (a gene):

ATGCAGTCGTCGAAGGCTCAAAGTGTG Forms three letter words (codons):

ATG CAG TCG TCG AAG GCT CAA AGT GTG Each sentence forms a protein; each word is a building block of a protein:

M

Q

S

S

K

A

Q

S

V

The same amino acid can be coded by multiple codons

Which nucleotides in a codon are the most important for amino acid coding?

43 Figure 7-24 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)

Figure 1.21: Simplified schematic diagram of the protein synthetic machinery in an animal, plant, or yeast cell. Adopted from Secko, D., The Science Creative Quarterly 2 (2007).

Ribosomes in an eukaryotic cell

ER = Endoplasmic Reticulum

Cytoplasm

Mitochondria have their own ribosomes and tRNA 45 Figure 7-30 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)

Our genome codes for...

5) Hoeveel % van het DNA van de mens wordt in beslag genomen door (eiwit coderende sequenties van)genen?

A. ± 98%


20,0%


B. ± 87% C. ± 49% D. ± 21% E. ± 2%

40,0% 60,0% 80,0% 100,0% Gesloten

Questions.... On with replication!

DNA-replication occurs semi-conservative


DNA elongation only at 3’-end


Polymerase chain reaction; DNA replication in vitro • Technique to amplify/replicate specific DNAfragments • Developed in 1983 by Kary Mullis • Most important technique in biotechnology • Mullis was awarded the Noble Prize in 1993

6) Kunnen we DNA maken in een reageerbuis, zonder daarbij gebruik te maken van een levende cel?

A.

Nee, dat is “science fiction”...

B.

Nee, ook een cel maakt geen nieuw DNA, het wordt enkel doorgegeven

C.

Ja, dat kan sinds 1983

D.

Nog niet, maar we zijn er bijna


25,0%


50,0%

75,0%

100,0%

Gesloten

Polymerase chain reaction

Denaturing: 95⁰C


Hybridisation: 55⁰C - 65⁰C (depending on primer sequences)

Elongation: 72⁰C

Polymerase chain reaction


PCR-video

PCR requires • Template DNA • Primers • dNTPs (dATP + dGTP + dTTP + dCTP)

• Taq polymerase • Buffer (including MgCl2)

Automated thermocyclers

DNA gel electroforesis


Zelf aan de slag met DNA en PCR? • Jaar 1: primerset ontwerpen en testen voor: – Geslachtbepaling M/V – Paarden/Runder vlees? – Bacterie/Schimmel

• Jaar 2: knippen en plakken met DNA • Jaar 3: – DNA database; Gene Hunting – Kloneren, GFP-fusie-eiwit maken

GFP fusion expression vectors; used to locate proteins in the cell

Enhanced Green Fluorescent Protein (EGFP)

Histone labeled with GFP

Neurospora crassa = schimmel

Martijn Hoeke @ LS&T Leeuwarden

LS&T Leeuwarden

Thank you for your attention!

Agora 1 8934 CJ Leeuwarden T 0031 (0)58 284 64 11 [email protected]

Follow me on YouTube, Twitter and martijnhoeke.nl

@MartijnHoeke

www.lstleeuwarden.nl

Meeloopdag 12 maart 2015 Hoorcollege DNA. Dr. Martijn Hoeke Docent Moleculaire Biologie

Recommend Documents