H17 - DNA
17.1 - DNA in je cellen
DNA bestaat uit nucleotiden. DNA-nucleotiden bestaan uit fosfaatgroet, suikermolecuul en
stikstofbase. In het DNA komen vier verschillende stikstofbasen voor: A, C, G en T. A bindt
met T en C bindt met G. Door deze vaste combinatie van basenparen zijn beide strengen in
een DNA-molecuul complementair: volgorde ene streng (leidende streng) bepaalt die in de
andere (volgende streng). Het 5'-einde (met vrije fosfaatgroep) ligt naar het 3'-einde (met
vrije OH-groep. (Binas 71C)
Eiwitten genaamd histonen verstevigen en
beschermen DNA-moleculen bij eukaryoten in de
kern. Acht histonen vormen bolletje waaromheen
DNA-molecuul is gewonden. Het geheel van de
histonen en het eromheengerolde DNA heet een
nucleosoom. De histonen van verschillende
nucleosomen koppelen met elkaar waardoor
chromatinedraad ontstaat. Zo wordt DNA
compact opgeslagen in de celkern.
Een deel van het menselijke DNA zit in de mitochondrium: mtDNA (mitochondriaal DNA).
Het mtDNA bevat onder andere genen voor eiwitten die nodig zijn bij de aerobe dissimilatie.
Dit erft over van moeder naar zowel zonen als dochters. In de eicel zitten immers
mitochondriën die energie leveren voor de instandhouding van deze cel. Bij de zaadcellen
zitten de mitochondriën in de propellor om energie te leveren voor de beweging. Dit mtDNA
wordt vervolgens niet overgeërfd, dat van de moeder wel.
Totale DNA mens (genoom) bevat zo'n 19 000 genen. Een gen is een stuk DNA met
informatie voor de productie van een of meerdere eiwitten die rol spelen bij erfelijkheid. Alle
cellen hebben hetzelfde DNA, maar in sommige cellen komen bepaalde genen niet tot
uitdrukking. Cellen reageren op hun omgeving, wat de variatie in het aanschakelen van
genen vergroot. Ieder gen heeft zijn eigen sequentie van afwisselende stikstofbasen.
Groot deel DNA is niet-coderend DNA, dat niet voor eiwitten codeert maar een andere
functie heeft, bijvoorbeeld productie rRNA of tRNA, of het regelt aan- en uitschakelen van
genen in het coderende DNA. Repetitief DNA zijn herhalingen van series nucleotiden.
Korte repeats van twee tot tien nucleotiden (STR's, short tandem repeats) spelen een rol bij
verwantschapsonderzoek of forensisch onderzoek. Het aantal aaneengekoppelde STR's
verschilt per persoon. Omdat chromosomen in cellen in paren voorkomen, heeft iedereen
van een bepaalde STR twee exemplaren, soms gelijk, meestal verschillend. In de meeste
landen brengen de laboratoria de STR's van 13 loci (plaatsen in het DNA) in kaart, wat een
DNA-profiel oplevert.
1
, 17.2 - DNA kopiëren
In een celcyclus verdubbelen de
DNA-moleculen zich via DNA-replicatie.
Een enzymencomplex verbreekt de
H-bruggen tussen beide DNA-strengen.
Helicasen 'ritsen' naar beide kanten toe het
DNA verder open. Zo ontstaan twee
openingen, de replicatievorken. Het
RNA-polymerase primase maakt op
startpunt een primer vast. Vanaf de primer
vormt het enzym DNA-polymerase een
nieuwe streng. Het leest alleen in de 3' → 5'
richting en vormt in 5' → 3' richting een
leidende streng.
In de andere richting kan het DNA-polymerase geen continue streng vormen, omdat dit
tegen zijn leesrichting ingaat. Daar verloopt het in kleine stukjes, wat volgende streng
oplevert. In vergelijking met de leidende streng wordt er hier achterwaarts gekopieërd. Het
nieuwe stukje heet een Okazaki-fragment. (Binas 71D) 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. Ten slotte controleren
enzymen of de replicatie foutenvrij is. Dit proces van DNA-verdubbeling is
semi-conservatief; elk nieuw molecuul bestaat uit een oorspronkelijke en nieuwe streng.
De DNA-replicatie in de cel is uitgangspunt voor PCR-methode. Bij 95 graden worden de
H-bruggen verlaagd, waarna de temperatuur omlaag gaat zodat de speciaal gebouwde
DNA-primers kunnen binden aan bede DNA-strengen. Een hittebestendig DNA-polymerase
(Taq-polymerase) verlengt de nieuwe ketens van 5' → 3' met complementaire
DNA-nucleotiden. Na genoeg kopieën gemaakt te hebben, kan men onderzoek doen via
gelelektroforese. Hierbij worden DNA-fragmenten gescheiden op basis van groten.
Capillairelektroforese is hierop een variant. Het principe van trage beweging bij kleinere
moleculen wordt ook hier toegepast. Een detector geeft een piek waneer moleculen van een
bepaalde grootte passeren. Hierbij is een referentiemonster nodig.
17.3 - Het maken van polypeptideketens
mRNA brengt informatie van een enkel gen naar de ribosomen waar eiwitten kunnen worden
gevormd. Het overschrijven van een gen naar mRNA, de transcriptie, start met het
aankoppelen van RNA-polymerase. Dit begint bij de promotor, die het activeren van het
gen regelt. De koppelplaats van het RNA-polymerase ligt bij de volgorde 3'-TATAA-5', de
zogeheten TATA-box. Door de promotor vindt transcriptie altijd plaats aan dezelfde
DNA-streng: de matrijsstreng of template. RNA-polymerase stopt bij het eindsignaal van
de transcriptie, de sequentie 3'-TTATTT-5'. Beide einden van het gevormde mRNA hebben
nu nog niet-coderende delen (UTR's). Het begin van het coderende deel vindt men bij het
startcodon, het einde van het coderende deel vindt men bij het stopcodon.
2
17.1 - DNA in je cellen
DNA bestaat uit nucleotiden. DNA-nucleotiden bestaan uit fosfaatgroet, suikermolecuul en
stikstofbase. In het DNA komen vier verschillende stikstofbasen voor: A, C, G en T. A bindt
met T en C bindt met G. Door deze vaste combinatie van basenparen zijn beide strengen in
een DNA-molecuul complementair: volgorde ene streng (leidende streng) bepaalt die in de
andere (volgende streng). Het 5'-einde (met vrije fosfaatgroep) ligt naar het 3'-einde (met
vrije OH-groep. (Binas 71C)
Eiwitten genaamd histonen verstevigen en
beschermen DNA-moleculen bij eukaryoten in de
kern. Acht histonen vormen bolletje waaromheen
DNA-molecuul is gewonden. Het geheel van de
histonen en het eromheengerolde DNA heet een
nucleosoom. De histonen van verschillende
nucleosomen koppelen met elkaar waardoor
chromatinedraad ontstaat. Zo wordt DNA
compact opgeslagen in de celkern.
Een deel van het menselijke DNA zit in de mitochondrium: mtDNA (mitochondriaal DNA).
Het mtDNA bevat onder andere genen voor eiwitten die nodig zijn bij de aerobe dissimilatie.
Dit erft over van moeder naar zowel zonen als dochters. In de eicel zitten immers
mitochondriën die energie leveren voor de instandhouding van deze cel. Bij de zaadcellen
zitten de mitochondriën in de propellor om energie te leveren voor de beweging. Dit mtDNA
wordt vervolgens niet overgeërfd, dat van de moeder wel.
Totale DNA mens (genoom) bevat zo'n 19 000 genen. Een gen is een stuk DNA met
informatie voor de productie van een of meerdere eiwitten die rol spelen bij erfelijkheid. Alle
cellen hebben hetzelfde DNA, maar in sommige cellen komen bepaalde genen niet tot
uitdrukking. Cellen reageren op hun omgeving, wat de variatie in het aanschakelen van
genen vergroot. Ieder gen heeft zijn eigen sequentie van afwisselende stikstofbasen.
Groot deel DNA is niet-coderend DNA, dat niet voor eiwitten codeert maar een andere
functie heeft, bijvoorbeeld productie rRNA of tRNA, of het regelt aan- en uitschakelen van
genen in het coderende DNA. Repetitief DNA zijn herhalingen van series nucleotiden.
Korte repeats van twee tot tien nucleotiden (STR's, short tandem repeats) spelen een rol bij
verwantschapsonderzoek of forensisch onderzoek. Het aantal aaneengekoppelde STR's
verschilt per persoon. Omdat chromosomen in cellen in paren voorkomen, heeft iedereen
van een bepaalde STR twee exemplaren, soms gelijk, meestal verschillend. In de meeste
landen brengen de laboratoria de STR's van 13 loci (plaatsen in het DNA) in kaart, wat een
DNA-profiel oplevert.
1
, 17.2 - DNA kopiëren
In een celcyclus verdubbelen de
DNA-moleculen zich via DNA-replicatie.
Een enzymencomplex verbreekt de
H-bruggen tussen beide DNA-strengen.
Helicasen 'ritsen' naar beide kanten toe het
DNA verder open. Zo ontstaan twee
openingen, de replicatievorken. Het
RNA-polymerase primase maakt op
startpunt een primer vast. Vanaf de primer
vormt het enzym DNA-polymerase een
nieuwe streng. Het leest alleen in de 3' → 5'
richting en vormt in 5' → 3' richting een
leidende streng.
In de andere richting kan het DNA-polymerase geen continue streng vormen, omdat dit
tegen zijn leesrichting ingaat. Daar verloopt het in kleine stukjes, wat volgende streng
oplevert. In vergelijking met de leidende streng wordt er hier achterwaarts gekopieërd. Het
nieuwe stukje heet een Okazaki-fragment. (Binas 71D) 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. Ten slotte controleren
enzymen of de replicatie foutenvrij is. Dit proces van DNA-verdubbeling is
semi-conservatief; elk nieuw molecuul bestaat uit een oorspronkelijke en nieuwe streng.
De DNA-replicatie in de cel is uitgangspunt voor PCR-methode. Bij 95 graden worden de
H-bruggen verlaagd, waarna de temperatuur omlaag gaat zodat de speciaal gebouwde
DNA-primers kunnen binden aan bede DNA-strengen. Een hittebestendig DNA-polymerase
(Taq-polymerase) verlengt de nieuwe ketens van 5' → 3' met complementaire
DNA-nucleotiden. Na genoeg kopieën gemaakt te hebben, kan men onderzoek doen via
gelelektroforese. Hierbij worden DNA-fragmenten gescheiden op basis van groten.
Capillairelektroforese is hierop een variant. Het principe van trage beweging bij kleinere
moleculen wordt ook hier toegepast. Een detector geeft een piek waneer moleculen van een
bepaalde grootte passeren. Hierbij is een referentiemonster nodig.
17.3 - Het maken van polypeptideketens
mRNA brengt informatie van een enkel gen naar de ribosomen waar eiwitten kunnen worden
gevormd. Het overschrijven van een gen naar mRNA, de transcriptie, start met het
aankoppelen van RNA-polymerase. Dit begint bij de promotor, die het activeren van het
gen regelt. De koppelplaats van het RNA-polymerase ligt bij de volgorde 3'-TATAA-5', de
zogeheten TATA-box. Door de promotor vindt transcriptie altijd plaats aan dezelfde
DNA-streng: de matrijsstreng of template. RNA-polymerase stopt bij het eindsignaal van
de transcriptie, de sequentie 3'-TTATTT-5'. Beide einden van het gevormde mRNA hebben
nu nog niet-coderende delen (UTR's). Het begin van het coderende deel vindt men bij het
startcodon, het einde van het coderende deel vindt men bij het stopcodon.
2
