BIOLOGIE DNA
1 – DE BOUW EN FUNCTIE VAN DNA
In de celkern van de cellen van je lichaam zit DNA. Dit bevat de informatie van alle erfelijke
eigenschappen. De totale informatie noem je het genoom. Dit is het kernDNA en het mtDNA.
DNA levert instructies waarmee ribosomen eiwitten met verschillende eigenschappen kunnen
syntheseren.
DNA is een nucleotidezuur en is opgebouwd uit desoxoribose, een fosfaatgroep en een
stikstofbase (A, T, C of G). Bij het aan elkaar koppelen van nucleotideketens wordt bij de
monosacharide de OH verwijdert en koppelt de fosfaatgroep daaraan. Zo ontstaat een lange
slinger nucleotiden. Aan de ene uiteinde zit de fosfaatgroep (5’) en aan de andere kant de desoxyribose (3’). Het DNA wordt
altijd van 3’ naar 5’ afgelezen. De stikstofbase kunnen waterstofbindingen aangaan, hierdoor wordt het dubbelstrengs DNA. De
ketens lopen in tegengestelde richting en hebben een helixstructuur. Bij eukaryoten is het DNA helemaal opgerold om histonen.
Dit wordt helemaal opgerold en opgevouwen waardoor chromosomen ontstaan.
De sequentie van het DNA is de volgorde van de nucleotiden. Doordat hier verschil in
zit kunnen ribosomen verschillende eiwiitten maken van een gen (coderend stuk
DNA). Dit is maar een heel klein deel. 98,5% bestaat uit niet-coderend DNA. Dit zit
tussen de genen of in de genen. Het kan bijvoorbeeld een stuk repitief DNA zijn. Dit
zijn herhalingen. Ook kunnen genen hun functie verliezen waardoor ze ook niet meer
coderend zijn.
2 – DNA REPLICATIE
DNA wordt gerepliceerd tijdens de S-fase van de celcyclus. Er zitten losse
nucleotiden (dTTP, dATP, dGTP, dCTP) in het kernplasma. Hier zitten 3
fosfaatgroepen aan, door er 2 af te splitsen komt er energie vrij. Bij replicatie
wordt eerst de helixstructuur verwijdert en de waterstofbruggen verbroken
door helicase. Hierdoor ontstaat een replicatiebel bij een startpunt.
Als de basisparen zijn verbroken binden er speciale eiwitten zodat de paren
niet weer opnieuw waterstofbruggen vormen. Daarna bindt er een primer
(door primase gesynthetiseerd) waardoor DNA polymerase daar kan binden
en verder kan schuiven overhet DNA. DNA-polymerase werkt van 3’ naar 5’.
De nieuwe streng wordt dus 5’ naar 3’ geproduceerd. De replicatie vindt in 2
richtingen plaats. Bij de lijdende streng kan DNA-polymerase de hele streng
volgen maar bij de andere kant ontstaan er okazaki-fragmenten. Hierbij
worden steeds korte stukjes DNA gerepliceerd. De RNA-primers worden
hierna vervangen door DNA-nucleotiden en aan elkaar gekoppeld door DNA-
ligase. Hierna neemt het DNA weer een helixstructuur aan en zijn er 2
chromatiden.
Doordat aan het uiteinde van DNA een primer bindt, kan dat stukje niet worden gerepliceerd. Hierdoor ontstaat er een kort
stukje enkelstrengs DNA aan het dubbelstrengs DNA. dit wordt met een enzym verwijdert waardoor het DNA bij elke deling iets
korter wordt. De uiteindes van DNA zijn daarom niet-coderend (telomeren) bij iedere celdeling worden deze korter. Na
ongeveer 50 celdelingen is er nog maar een klein deel over en gaat de cel niet meer delen. hij is dan celdood. Dit is bepalend
voor de snelheid van veroudering. Mensen gaan alleen niet dood omdat hun cellen niet meer delen.
Bij PCR testen kan een specifiek stuk DNA worden gekopiëerd voor verder onderzoek. Hierbij worden veel primers gebruikt
waardoor maar een deel van het DNA wordt verdubbelt. Eerst wordt alles verhit tot 95 graden. De waterstofbruggen gaan dan
los. Daarna laten ze het afkoelen tot 65 graden, dan binden de primers. Bij de 72 graden wordt daarna het DNA gerepliceerd.
, Bij het bepalen van de volgorde van DNA maak je ook gebruik van
PCR, en daarna verdeel je het dna over 4 reageerbuizen met 4
verschillende nucleotiden, en primers. Alleen aan de speciale
nucleotiden kunnen geen andere binden, waardoor de streng maar
een stukje wordt gerepliceert. Door de reageerbuizen dan in een
gelelektroforese te doen wordt het DNA op lengte gescheiden.
Hierin zit een gel die als moleculaire zeef werken. Er wordt spanning
op het apparaat gezet waardoor kleine deeltjes als eerste door de
gel heen gaan. Dan kun je ze van beneden naar boven aflezen. Dit
kost alleen veel tijd. Om het genoom van de hele mens te doen ben je 15 jaar bezig. Door nieuwe technieken kan dit
tegenwoordig in 1 dag.
Door niet-coderend DNA te vergelijken kan je worden geïdentificeerd. Dtit is namelijk voor elke persoon uniek. Chromosomen
komen in paren voor dus je hebt altijd een chromosoom van je moeder en een van je vader. De allelen voor een locus kunnen
dus 2 verschillende zijn. Voor het bepalen van een DNA-profiel met loci woordt het DNA eerst met PCR vermeerdert. Daarna
knippen ristrictie-enzymen die het DNA op een bepaalde plaats doorknippen. Hierdoor ontstaan stukjes DNA met verschillende
lengtes. Door dit door een gelelektroforese te laten lopen krijg je een bandenpatroon wat je kan vergelijken.
3 – TRANSCRIPTIE
Alle cellen hebben hetzelfde DNA. Door die informatie kunnen ribosomen eiwitten
synthetiseren. Hiervoor heb je eerst een streng RNA nodig. RNA is een soort kopie van DNA
maar dan met een andere moleculaire structuur. Er zijn verschillende soorten RNA:
mRNA: messenger RNA, brengt de informatie van DNA naar ribosoom
rRNA: ribosomaal RNA, belangrijk bestandsdeel van ribosomen
tRNA: transfer RNA, bindt aan aminozuren en vervoert die naar ribosomen
de vorming van mRNA heet transcriptie. Hierbij bindt RNA-polymerase aan een
promotor. Aan deze promotor zitten transcriptiefactoren zodat het enzym kan
binden. Hierdoor verdwijnt de helixstructuur en worden waterstofbrruggen
verbroken. De ketens met de promotor is de matrijsstreng, de andere is de
coderende streng. De matrijsstreng wordt gekopieërd. RNA-polymerase bindt de
vrije RNA-nucleotiden van 3’ naar 5’ dus het RNA is andersom. RNA-polymerase
stopt bij een bepaalde volgorde van nucleotiden in het DNA.
Bij eukaryoten vindt transcriptie plaats in de cel waardoor het RNA nog niet
meteen de celkern hoeft te verlaten. Hierdoor kan het RNA nog aangepast worden.
Er worden dan stukken RNA-ketens uit gehaald die niet coderend zijn. Dan noem je
het
pre-mRNA en mRNA. Dit noem je ook wel RNA-processing. De introns worden dan
tussen de extrons uit gehaald. Dit gebeurt door een spiceosoom. Het proces wordt
ook wel splicing genoemd. Een spliceosoom kan het RNA op verschillende plaatsen
knippen waardoor ook verschillende soorten eiwitten kunnen worden gevormd als
het bij splicing anders wordt geknipt.
Bij prokaryoten ligt het DNA los in de cel waardoor het RNA na transcriptie niet meer aangepast kan worden.
1 – DE BOUW EN FUNCTIE VAN DNA
In de celkern van de cellen van je lichaam zit DNA. Dit bevat de informatie van alle erfelijke
eigenschappen. De totale informatie noem je het genoom. Dit is het kernDNA en het mtDNA.
DNA levert instructies waarmee ribosomen eiwitten met verschillende eigenschappen kunnen
syntheseren.
DNA is een nucleotidezuur en is opgebouwd uit desoxoribose, een fosfaatgroep en een
stikstofbase (A, T, C of G). Bij het aan elkaar koppelen van nucleotideketens wordt bij de
monosacharide de OH verwijdert en koppelt de fosfaatgroep daaraan. Zo ontstaat een lange
slinger nucleotiden. Aan de ene uiteinde zit de fosfaatgroep (5’) en aan de andere kant de desoxyribose (3’). Het DNA wordt
altijd van 3’ naar 5’ afgelezen. De stikstofbase kunnen waterstofbindingen aangaan, hierdoor wordt het dubbelstrengs DNA. De
ketens lopen in tegengestelde richting en hebben een helixstructuur. Bij eukaryoten is het DNA helemaal opgerold om histonen.
Dit wordt helemaal opgerold en opgevouwen waardoor chromosomen ontstaan.
De sequentie van het DNA is de volgorde van de nucleotiden. Doordat hier verschil in
zit kunnen ribosomen verschillende eiwiitten maken van een gen (coderend stuk
DNA). Dit is maar een heel klein deel. 98,5% bestaat uit niet-coderend DNA. Dit zit
tussen de genen of in de genen. Het kan bijvoorbeeld een stuk repitief DNA zijn. Dit
zijn herhalingen. Ook kunnen genen hun functie verliezen waardoor ze ook niet meer
coderend zijn.
2 – DNA REPLICATIE
DNA wordt gerepliceerd tijdens de S-fase van de celcyclus. Er zitten losse
nucleotiden (dTTP, dATP, dGTP, dCTP) in het kernplasma. Hier zitten 3
fosfaatgroepen aan, door er 2 af te splitsen komt er energie vrij. Bij replicatie
wordt eerst de helixstructuur verwijdert en de waterstofbruggen verbroken
door helicase. Hierdoor ontstaat een replicatiebel bij een startpunt.
Als de basisparen zijn verbroken binden er speciale eiwitten zodat de paren
niet weer opnieuw waterstofbruggen vormen. Daarna bindt er een primer
(door primase gesynthetiseerd) waardoor DNA polymerase daar kan binden
en verder kan schuiven overhet DNA. DNA-polymerase werkt van 3’ naar 5’.
De nieuwe streng wordt dus 5’ naar 3’ geproduceerd. De replicatie vindt in 2
richtingen plaats. Bij de lijdende streng kan DNA-polymerase de hele streng
volgen maar bij de andere kant ontstaan er okazaki-fragmenten. Hierbij
worden steeds korte stukjes DNA gerepliceerd. De RNA-primers worden
hierna vervangen door DNA-nucleotiden en aan elkaar gekoppeld door DNA-
ligase. Hierna neemt het DNA weer een helixstructuur aan en zijn er 2
chromatiden.
Doordat aan het uiteinde van DNA een primer bindt, kan dat stukje niet worden gerepliceerd. Hierdoor ontstaat er een kort
stukje enkelstrengs DNA aan het dubbelstrengs DNA. dit wordt met een enzym verwijdert waardoor het DNA bij elke deling iets
korter wordt. De uiteindes van DNA zijn daarom niet-coderend (telomeren) bij iedere celdeling worden deze korter. Na
ongeveer 50 celdelingen is er nog maar een klein deel over en gaat de cel niet meer delen. hij is dan celdood. Dit is bepalend
voor de snelheid van veroudering. Mensen gaan alleen niet dood omdat hun cellen niet meer delen.
Bij PCR testen kan een specifiek stuk DNA worden gekopiëerd voor verder onderzoek. Hierbij worden veel primers gebruikt
waardoor maar een deel van het DNA wordt verdubbelt. Eerst wordt alles verhit tot 95 graden. De waterstofbruggen gaan dan
los. Daarna laten ze het afkoelen tot 65 graden, dan binden de primers. Bij de 72 graden wordt daarna het DNA gerepliceerd.
, Bij het bepalen van de volgorde van DNA maak je ook gebruik van
PCR, en daarna verdeel je het dna over 4 reageerbuizen met 4
verschillende nucleotiden, en primers. Alleen aan de speciale
nucleotiden kunnen geen andere binden, waardoor de streng maar
een stukje wordt gerepliceert. Door de reageerbuizen dan in een
gelelektroforese te doen wordt het DNA op lengte gescheiden.
Hierin zit een gel die als moleculaire zeef werken. Er wordt spanning
op het apparaat gezet waardoor kleine deeltjes als eerste door de
gel heen gaan. Dan kun je ze van beneden naar boven aflezen. Dit
kost alleen veel tijd. Om het genoom van de hele mens te doen ben je 15 jaar bezig. Door nieuwe technieken kan dit
tegenwoordig in 1 dag.
Door niet-coderend DNA te vergelijken kan je worden geïdentificeerd. Dtit is namelijk voor elke persoon uniek. Chromosomen
komen in paren voor dus je hebt altijd een chromosoom van je moeder en een van je vader. De allelen voor een locus kunnen
dus 2 verschillende zijn. Voor het bepalen van een DNA-profiel met loci woordt het DNA eerst met PCR vermeerdert. Daarna
knippen ristrictie-enzymen die het DNA op een bepaalde plaats doorknippen. Hierdoor ontstaan stukjes DNA met verschillende
lengtes. Door dit door een gelelektroforese te laten lopen krijg je een bandenpatroon wat je kan vergelijken.
3 – TRANSCRIPTIE
Alle cellen hebben hetzelfde DNA. Door die informatie kunnen ribosomen eiwitten
synthetiseren. Hiervoor heb je eerst een streng RNA nodig. RNA is een soort kopie van DNA
maar dan met een andere moleculaire structuur. Er zijn verschillende soorten RNA:
mRNA: messenger RNA, brengt de informatie van DNA naar ribosoom
rRNA: ribosomaal RNA, belangrijk bestandsdeel van ribosomen
tRNA: transfer RNA, bindt aan aminozuren en vervoert die naar ribosomen
de vorming van mRNA heet transcriptie. Hierbij bindt RNA-polymerase aan een
promotor. Aan deze promotor zitten transcriptiefactoren zodat het enzym kan
binden. Hierdoor verdwijnt de helixstructuur en worden waterstofbrruggen
verbroken. De ketens met de promotor is de matrijsstreng, de andere is de
coderende streng. De matrijsstreng wordt gekopieërd. RNA-polymerase bindt de
vrije RNA-nucleotiden van 3’ naar 5’ dus het RNA is andersom. RNA-polymerase
stopt bij een bepaalde volgorde van nucleotiden in het DNA.
Bij eukaryoten vindt transcriptie plaats in de cel waardoor het RNA nog niet
meteen de celkern hoeft te verlaten. Hierdoor kan het RNA nog aangepast worden.
Er worden dan stukken RNA-ketens uit gehaald die niet coderend zijn. Dan noem je
het
pre-mRNA en mRNA. Dit noem je ook wel RNA-processing. De introns worden dan
tussen de extrons uit gehaald. Dit gebeurt door een spiceosoom. Het proces wordt
ook wel splicing genoemd. Een spliceosoom kan het RNA op verschillende plaatsen
knippen waardoor ook verschillende soorten eiwitten kunnen worden gevormd als
het bij splicing anders wordt geknipt.
Bij prokaryoten ligt het DNA los in de cel waardoor het RNA na transcriptie niet meer aangepast kan worden.
