H17 DNA
17.1 DNA in je cellen
-DNA is een dubbelstrengs, spiraalvormig molecuul. Het bevat genetische informatie
voor het maken van eiwitten, die vervolgens een rol spelen bij het tot stand komen van
erfelijke eigenschappen. Het DNA in menselijke cellen is verdeeld over de 46 chromosomen
in de celkern, het kern DNA, en het cirkelvormige mitochondriaal DNA (mtDNA) in de
mitochondriën. De twee strengen, elk miljoenen nucleotiden lang, vormen samen een
dubbele helix. Een DNA-nucleotide bestaat uit een fosfaatgroep, een suikermolecuul
(deoxyribose) en een stikstofbase: adenine (A), cytosine (C), guanine (G) of thymine (T).
Deoxyribose bestaat uit vijf, in vaste volgorde genummerde, C-atomen. Het eerste C-atoom
vormt een binding met de stikstofbase en het vijfde C-atoom een binding met de
fosfaatgroep. Elk nucleotide is via zijn fosfaatgroep gekoppeld aan het derde C-atoom van
de deoxyribose van het nucleotide ernaast. De stikstofbasen van de ene streng binden via
H-bruggen met de stikstofbasen van de tegenoverliggende streng. Hierbij vormt A altijd een
binding met T via twee H-bruggen terwijl de basen C en G verbonden zijn via drie H-
bruggen. Door deze vaste combinatie van basenparen zijn beide strengen in het DNA-
molecuul complementair. De 5’ kant van de ene streng ligt naast de 3’ kant van de andere
streng.
-Het totale DNA van een persoon, zijn genoom, bevat zo’n 20.000 genen. Een gen is een
stuk DNA met informatie voor de productie van een of meerdere eiwitten. Alle cellen hebben
hetzelfde DNA, maar afhankelijk van hun functie zijn verschillende genen actief. De DNA-
code in de genen ligt vast in de volgorde van de stikstofbasen. Ieder gen heeft zijn eigen
sequentie van afwisselend A’s, C’s, G’s en T’s. De gencode voor eiwitten beslaat slechts
1.5 tot 2% van het totale DNA van een organisme.
-Een chromosoom is opgebouwd uit een DNA-molecuul en histonen. Acht histonen vormen
samen een bolletje waar een deel van het DNA-molecuul omheen is gerold, het H1 histon
houdt de opgerolde DNA-draad op zijn plaats, dit heet samen een nucleosoom. De
histonen van verschillende nucleosomen koppelen met elkaar tot een dikke
chromatinedraad, dit spiraliseert tot compact chromatine.
-Een mitochondrium heeft 5 tot 10 cirkelvormige moleculen mitochondriaal DNA (mtDNA).
Het mtDNA bevat 37 genen, waarvan 13 coderen voor eiwitten die betrokken zijn bij de
aerobe dissimilatie; de rest codeert voor rRNA (bouwstenen voor ribosomen) en tRNA
(transporteert aminozuren). Ook zaadcellen en eicellen bevatten mitochondriën. Bij de
bevruchting van een eicel dringt echter uitsluitend de kern van de zaadcel in de eicel. Dus
een zygote bevat geen mitochondriën van de zaadcel. Het mtDNA erft, via de eicel, over van
moeder naar kind. Onderzoekers gebruiken daarom mtDNA bij het bepalen van de
afstamming via de moederlijke lijn.
-Het grootste deel van het DNA, het niet-coderende DNA, codeert niet voor eiwitten maar
heeft een andere functie, bijvoorbeeld het produceren van rRNA of tRNA of het regelen van
het aan- en uitschakelen van de genen in het coderende DNA. In het DNA, meestal in het
niet-coderende deel, komen herhalingen voor van series nucleotiden, het repetitief DNA.
Ongeveer twee derde van het menselijk genoom bestaat uit repetitief DNA. Korte repeats
van twee tot tien nucleotiden, de zogeheten STR’s (short tandem repeats), spelen bij
verwantschapsonderzoek en forensisch onderzoek een rol. Net als bij genen spreken
onderzoekers bij STR’s over allelen. Forensische laboratoria gebruiken onder andere het
tetranucleotide GATA voor onderzoek. In de meeste landen brengen ze deze STR’s op 13
, loci (plaatsen in het DNA) in kaart, wat een DNA-profiel oplevert. Er is een vaste schrijfwijze.
Zo geeft D7S280 8/10 aan dat er in het DNA van de STR D7S280 twee allelen zijn, een met
8 en een met 10 repeats van GATA.
17.2 DNA kopiëren
-In een celcyclus verdubbelen de DNA-moleculen zich tijdens de S-fase via DNA-replicatie.
Een enzymencomplex met onder andere twee helicasen verbreekt op een van de vele
replicatiestartpunten in het DNA de H-bruggen tussen beide strengen en ritst zo naar beide
kanten toe het DNA verder open. Zo ontstaan twee openingen, de replicatievorken. Primase
maakt op het startpunt een primer vast van zo'n twintig ribonucleotiden. Vanaf de primer
vormt het enzym DNA-polymerase een nieuwe streng DNA. Het enzym leest de
nucleotiden van de DNA-streng alleen in 3'->5'-richting: dit is de leesrichting. Het enzym
vormt in 5'->3'-richting een zogeheten leidende streng. In de andere richting van het
startpunt kan de DNA-polymerase geen continue streng vormen, omdat dit tegen zijn
leesrichting ingaat. Daar verloopt de replicatie in kleine stukjes, wat een zogeheten
volgende streng oplevert. Primase plaatst dan op korte afstand van het startpunt een RNA-
primer, waar vanaf DNA-polymerase in de 3'->5'-richting (dus naar het startpunt toe) een
stukje DNA kan vormen. Het nieuwe stukje heet een Okazaki-fragment. Dit proces herhaalt
zich steeds. Een ander type DNA-polymerase vervangt alle RNA-nucleotiden uit de primers
door DNA-nucleotiden. Het enzym ligase koppelt de Okazaki-fragmenten aan elkaar tot een
complete streng. Enzymen controleren ten slotte of de replicatie foutenvrij is. Dit proces van
DNA-verdubbeling is semi-conservatief; elk nieuw molecuul bestaat uit een oorspronkelijke
streng en een nieuwe streng.
-Bij DNA-analyse is de DNA-replicatie in een cel het uitgangspunt voor de PCR-methode.
De PCR vindt plaats in een machine die snel en nauwkeurig van temperatuur wisselt. In de
PCR-machine komen het te kopiëren DNA-fragment, twee verschillende DNA-primers, vrije
DNA-nucleotiden, het hittebestendige Taq-polymerase en een buffer. Bij 95 °C verbreken
de H-bruggen, de DNA-strengen komen los van elkaar. Bij 52 °C binden de DNA-primers
aan de 3’ kanten van beide strengen. Bij 72 °C verlengt Taq-polymerase de nieuwe ketens
van het DNA-fragment in de 5'->3'-richting. In iedere cyclus ontstaan er nieuwe strengen
vanaf de primers.
-Na zo’n 30 tot 40 cyclussen bestaat het mengsel uit genoeg DNA-kopieën voor verder
onderzoek via gelelektroforese. De elektroforese scheidt DNA-fragmenten op basis van hun
grootte. De analist brengt de DNA-fragmenten op een gel in een elektrisch veld. De negatief
geladen DNA-moleculen bewegen naar de positieve pool. Kleine fragmenten ondervinden
minder weerstand van de gel dan grote en bewegen daarom sneller. Zo ontstaat een rij van
DNA-fragmenten van groot naar klein. Capillairelektroforese heeft hetzelfde principe: de
kleine moleculen bewegen het snelst. Een detector geeft een piek als moleculen van een
bepaalde grootte passeren. Een referentiemonster met stukjes DNA van een bekende lengte
is nodig om de grootte van de fragmenten te bepalen.
17.3 De vorming van polypeptideketens
-mRNA (messenger-RNA) is nodig om informatie uit het DNA in de celkern naar de
ribosomen in het grondplasma te brengen. RNA heeft als suiker ribose in plaats van
deoxyribose en als stikstofbase uracil in plaats van thymine. Een mRNA-molecuul is
enkelstrengs en bevat de informatie van één gen, op basis waarvan ribosomen een of
meerdere eiwitten kunnen vormen. Het overschrijven van een gen naar mRNA, de
17.1 DNA in je cellen
-DNA is een dubbelstrengs, spiraalvormig molecuul. Het bevat genetische informatie
voor het maken van eiwitten, die vervolgens een rol spelen bij het tot stand komen van
erfelijke eigenschappen. Het DNA in menselijke cellen is verdeeld over de 46 chromosomen
in de celkern, het kern DNA, en het cirkelvormige mitochondriaal DNA (mtDNA) in de
mitochondriën. De twee strengen, elk miljoenen nucleotiden lang, vormen samen een
dubbele helix. Een DNA-nucleotide bestaat uit een fosfaatgroep, een suikermolecuul
(deoxyribose) en een stikstofbase: adenine (A), cytosine (C), guanine (G) of thymine (T).
Deoxyribose bestaat uit vijf, in vaste volgorde genummerde, C-atomen. Het eerste C-atoom
vormt een binding met de stikstofbase en het vijfde C-atoom een binding met de
fosfaatgroep. Elk nucleotide is via zijn fosfaatgroep gekoppeld aan het derde C-atoom van
de deoxyribose van het nucleotide ernaast. De stikstofbasen van de ene streng binden via
H-bruggen met de stikstofbasen van de tegenoverliggende streng. Hierbij vormt A altijd een
binding met T via twee H-bruggen terwijl de basen C en G verbonden zijn via drie H-
bruggen. Door deze vaste combinatie van basenparen zijn beide strengen in het DNA-
molecuul complementair. De 5’ kant van de ene streng ligt naast de 3’ kant van de andere
streng.
-Het totale DNA van een persoon, zijn genoom, bevat zo’n 20.000 genen. Een gen is een
stuk DNA met informatie voor de productie van een of meerdere eiwitten. Alle cellen hebben
hetzelfde DNA, maar afhankelijk van hun functie zijn verschillende genen actief. De DNA-
code in de genen ligt vast in de volgorde van de stikstofbasen. Ieder gen heeft zijn eigen
sequentie van afwisselend A’s, C’s, G’s en T’s. De gencode voor eiwitten beslaat slechts
1.5 tot 2% van het totale DNA van een organisme.
-Een chromosoom is opgebouwd uit een DNA-molecuul en histonen. Acht histonen vormen
samen een bolletje waar een deel van het DNA-molecuul omheen is gerold, het H1 histon
houdt de opgerolde DNA-draad op zijn plaats, dit heet samen een nucleosoom. De
histonen van verschillende nucleosomen koppelen met elkaar tot een dikke
chromatinedraad, dit spiraliseert tot compact chromatine.
-Een mitochondrium heeft 5 tot 10 cirkelvormige moleculen mitochondriaal DNA (mtDNA).
Het mtDNA bevat 37 genen, waarvan 13 coderen voor eiwitten die betrokken zijn bij de
aerobe dissimilatie; de rest codeert voor rRNA (bouwstenen voor ribosomen) en tRNA
(transporteert aminozuren). Ook zaadcellen en eicellen bevatten mitochondriën. Bij de
bevruchting van een eicel dringt echter uitsluitend de kern van de zaadcel in de eicel. Dus
een zygote bevat geen mitochondriën van de zaadcel. Het mtDNA erft, via de eicel, over van
moeder naar kind. Onderzoekers gebruiken daarom mtDNA bij het bepalen van de
afstamming via de moederlijke lijn.
-Het grootste deel van het DNA, het niet-coderende DNA, codeert niet voor eiwitten maar
heeft een andere functie, bijvoorbeeld het produceren van rRNA of tRNA of het regelen van
het aan- en uitschakelen van de genen in het coderende DNA. In het DNA, meestal in het
niet-coderende deel, komen herhalingen voor van series nucleotiden, het repetitief DNA.
Ongeveer twee derde van het menselijk genoom bestaat uit repetitief DNA. Korte repeats
van twee tot tien nucleotiden, de zogeheten STR’s (short tandem repeats), spelen bij
verwantschapsonderzoek en forensisch onderzoek een rol. Net als bij genen spreken
onderzoekers bij STR’s over allelen. Forensische laboratoria gebruiken onder andere het
tetranucleotide GATA voor onderzoek. In de meeste landen brengen ze deze STR’s op 13
, loci (plaatsen in het DNA) in kaart, wat een DNA-profiel oplevert. Er is een vaste schrijfwijze.
Zo geeft D7S280 8/10 aan dat er in het DNA van de STR D7S280 twee allelen zijn, een met
8 en een met 10 repeats van GATA.
17.2 DNA kopiëren
-In een celcyclus verdubbelen de DNA-moleculen zich tijdens de S-fase via DNA-replicatie.
Een enzymencomplex met onder andere twee helicasen verbreekt op een van de vele
replicatiestartpunten in het DNA de H-bruggen tussen beide strengen en ritst zo naar beide
kanten toe het DNA verder open. Zo ontstaan twee openingen, de replicatievorken. Primase
maakt op het startpunt een primer vast van zo'n twintig ribonucleotiden. Vanaf de primer
vormt het enzym DNA-polymerase een nieuwe streng DNA. Het enzym leest de
nucleotiden van de DNA-streng alleen in 3'->5'-richting: dit is de leesrichting. Het enzym
vormt in 5'->3'-richting een zogeheten leidende streng. In de andere richting van het
startpunt kan de DNA-polymerase geen continue streng vormen, omdat dit tegen zijn
leesrichting ingaat. Daar verloopt de replicatie in kleine stukjes, wat een zogeheten
volgende streng oplevert. Primase plaatst dan op korte afstand van het startpunt een RNA-
primer, waar vanaf DNA-polymerase in de 3'->5'-richting (dus naar het startpunt toe) een
stukje DNA kan vormen. Het nieuwe stukje heet een Okazaki-fragment. Dit proces herhaalt
zich steeds. Een ander type DNA-polymerase vervangt alle RNA-nucleotiden uit de primers
door DNA-nucleotiden. Het enzym ligase koppelt de Okazaki-fragmenten aan elkaar tot een
complete streng. Enzymen controleren ten slotte of de replicatie foutenvrij is. Dit proces van
DNA-verdubbeling is semi-conservatief; elk nieuw molecuul bestaat uit een oorspronkelijke
streng en een nieuwe streng.
-Bij DNA-analyse is de DNA-replicatie in een cel het uitgangspunt voor de PCR-methode.
De PCR vindt plaats in een machine die snel en nauwkeurig van temperatuur wisselt. In de
PCR-machine komen het te kopiëren DNA-fragment, twee verschillende DNA-primers, vrije
DNA-nucleotiden, het hittebestendige Taq-polymerase en een buffer. Bij 95 °C verbreken
de H-bruggen, de DNA-strengen komen los van elkaar. Bij 52 °C binden de DNA-primers
aan de 3’ kanten van beide strengen. Bij 72 °C verlengt Taq-polymerase de nieuwe ketens
van het DNA-fragment in de 5'->3'-richting. In iedere cyclus ontstaan er nieuwe strengen
vanaf de primers.
-Na zo’n 30 tot 40 cyclussen bestaat het mengsel uit genoeg DNA-kopieën voor verder
onderzoek via gelelektroforese. De elektroforese scheidt DNA-fragmenten op basis van hun
grootte. De analist brengt de DNA-fragmenten op een gel in een elektrisch veld. De negatief
geladen DNA-moleculen bewegen naar de positieve pool. Kleine fragmenten ondervinden
minder weerstand van de gel dan grote en bewegen daarom sneller. Zo ontstaat een rij van
DNA-fragmenten van groot naar klein. Capillairelektroforese heeft hetzelfde principe: de
kleine moleculen bewegen het snelst. Een detector geeft een piek als moleculen van een
bepaalde grootte passeren. Een referentiemonster met stukjes DNA van een bekende lengte
is nodig om de grootte van de fragmenten te bepalen.
17.3 De vorming van polypeptideketens
-mRNA (messenger-RNA) is nodig om informatie uit het DNA in de celkern naar de
ribosomen in het grondplasma te brengen. RNA heeft als suiker ribose in plaats van
deoxyribose en als stikstofbase uracil in plaats van thymine. Een mRNA-molecuul is
enkelstrengs en bevat de informatie van één gen, op basis waarvan ribosomen een of
meerdere eiwitten kunnen vormen. Het overschrijven van een gen naar mRNA, de
