Thema 2: DNA
§1 Wat kun je doen met DNA?
DNA bevat de informatie van erfelijke eigenschappen van een organisme en zorgt voor de
zelforganisatie en zelfregulatie van een organisme tijdens zijn levensloop. DNA bevat ook
informatie voor het reproduceren van een organisme.
Door de toegenomen kennis over DNA is het mogelijk de eigenschappen van bacteriën,
schimmels, planten en dieren te wijzigen. Dit noemen we genetische modificatie. Hierbij
wordt een gen van een bepaald organisme overgebracht naar het DNA van een ander
organisme (transgeen, ggo: genetische gemodificeerd organisme).
Bij erfelijke aandoeningen is er sprake van een afwijkend of ontbrekend gen wat
ziekteverschijnselen veroorzaakt. Bij gentherapie brengt men voor deze eigenschap
gezonde genen in bij de patiënt.
§2 De bouw en functie van DNA
Het genoom is het geheel aan erfelijke informatie in een cel van een organisme. Alle cellen
van een organisme hebben hetzelfde genoom. Mitochondriën en chloroplasten bezitten hun
eigen DNA. Bij mitochondriën heet dit mtDNA. Bij prokaryoten vormt al het DNA dat los in
het cytoplasma van de cel voorkomt het genoom.
Een DNA-molecuul is een nucleïnezuur dat bestaat uit twee ketens van aan elkaar
gekoppelde nucleotiden. Een nucleotide in DNA is opgebouwd uit de monosacharide
desoxyribose, een fosfaatgroep en een stikstofbase. Er komen vier verschillende
stikstofbase voor in DNA-moleculen: adenine (A), thymine (T), cytosine (C) en guanine
(G)
In de afbeelding is te zien dat de beide uiteinden van ene nucleotideketen verschillend zijn.
Aan het ene uiteinde bevindt zich een fosfaatgroep (5’-uiteinde) en aan de andere kant
bevindt zich OH-groep die aan het derde C-atoom van desoxyribose vastzit (3’-uiteinde). Het
onderscheid is belangrijk, doordat DNA altijd in de richting van het 3’-uiteinde naar het 5’-
uiteinde wordt afgelezen en gekopieerd.
De stikstofbasen kunnen door basesparing (waterstofbindingen) twee nucleotideketens aan
elkaar verbinden waarbij elke stikstofbase zijn vaste bindingspartner heeft. Adenine vormt
altijd een paar met thymine en guanine met cytosine. Door deze vaste basenparing noemen
we de twee nucleotideketens van een DNA-molecuul complementair. In een DNA-molecuul
, hebben de ketens een helixstructuur (spiraalvorm). De
ketens lopen in tegengestelde richting (‘3 naar ‘5 en andere
van ‘5 naar ‘3).
In cellen komt DNA voor in een aparte vorm. Een DNA-keten is
rond een aantal eiwitten gewikkeld, die we histonen noemen.
Een aantal histonen met eromheen gewikkeld DNA vormt een
nucleosoom. Tussen twee opeenvolgende nucleosomen
bevndt zich koppelings-DNA. Het DNA krijgt door de
afwisseling van koppelings-DNA en nucleosomen het uiterlijk
van een kralenketting.
Het grote deel van het DNA dat niet
codeert voor eiwitten wordt niet-coderend DNA genoemd. Bij de mens is dit ongeveer
98,5% van het DNA.
De volgorde waarin nucleotiden zijn gerangschikt, noem je een sequentie. In deze
volgorden kunnen variaties voorkomen.
§3 DNA-replicatie
Het kopiëren van DNA vindt plaats tijdens de S-fase van de celcyclus. In het kernplasma
bevinden zich de vrij nucleotiden dATP, dTTP, dGTP en dCTP. Ze bestaan ieder uit
desoxyribose, een base en drie fosfaatgroepen. De bindingen tussen de fosfaatgroepen
bevatten vele chemische energie.
DNA-replicatie begint bij een replicatiestartpunt. In twee richtingen worden de
waterstofbruggen tussen de basenparen verbroken door het enzym helicase, waardoor de
twee DNA-strengen uit elkaar gaan. Hierdoor ontstaat een replicatiebel.
§1 Wat kun je doen met DNA?
DNA bevat de informatie van erfelijke eigenschappen van een organisme en zorgt voor de
zelforganisatie en zelfregulatie van een organisme tijdens zijn levensloop. DNA bevat ook
informatie voor het reproduceren van een organisme.
Door de toegenomen kennis over DNA is het mogelijk de eigenschappen van bacteriën,
schimmels, planten en dieren te wijzigen. Dit noemen we genetische modificatie. Hierbij
wordt een gen van een bepaald organisme overgebracht naar het DNA van een ander
organisme (transgeen, ggo: genetische gemodificeerd organisme).
Bij erfelijke aandoeningen is er sprake van een afwijkend of ontbrekend gen wat
ziekteverschijnselen veroorzaakt. Bij gentherapie brengt men voor deze eigenschap
gezonde genen in bij de patiënt.
§2 De bouw en functie van DNA
Het genoom is het geheel aan erfelijke informatie in een cel van een organisme. Alle cellen
van een organisme hebben hetzelfde genoom. Mitochondriën en chloroplasten bezitten hun
eigen DNA. Bij mitochondriën heet dit mtDNA. Bij prokaryoten vormt al het DNA dat los in
het cytoplasma van de cel voorkomt het genoom.
Een DNA-molecuul is een nucleïnezuur dat bestaat uit twee ketens van aan elkaar
gekoppelde nucleotiden. Een nucleotide in DNA is opgebouwd uit de monosacharide
desoxyribose, een fosfaatgroep en een stikstofbase. Er komen vier verschillende
stikstofbase voor in DNA-moleculen: adenine (A), thymine (T), cytosine (C) en guanine
(G)
In de afbeelding is te zien dat de beide uiteinden van ene nucleotideketen verschillend zijn.
Aan het ene uiteinde bevindt zich een fosfaatgroep (5’-uiteinde) en aan de andere kant
bevindt zich OH-groep die aan het derde C-atoom van desoxyribose vastzit (3’-uiteinde). Het
onderscheid is belangrijk, doordat DNA altijd in de richting van het 3’-uiteinde naar het 5’-
uiteinde wordt afgelezen en gekopieerd.
De stikstofbasen kunnen door basesparing (waterstofbindingen) twee nucleotideketens aan
elkaar verbinden waarbij elke stikstofbase zijn vaste bindingspartner heeft. Adenine vormt
altijd een paar met thymine en guanine met cytosine. Door deze vaste basenparing noemen
we de twee nucleotideketens van een DNA-molecuul complementair. In een DNA-molecuul
, hebben de ketens een helixstructuur (spiraalvorm). De
ketens lopen in tegengestelde richting (‘3 naar ‘5 en andere
van ‘5 naar ‘3).
In cellen komt DNA voor in een aparte vorm. Een DNA-keten is
rond een aantal eiwitten gewikkeld, die we histonen noemen.
Een aantal histonen met eromheen gewikkeld DNA vormt een
nucleosoom. Tussen twee opeenvolgende nucleosomen
bevndt zich koppelings-DNA. Het DNA krijgt door de
afwisseling van koppelings-DNA en nucleosomen het uiterlijk
van een kralenketting.
Het grote deel van het DNA dat niet
codeert voor eiwitten wordt niet-coderend DNA genoemd. Bij de mens is dit ongeveer
98,5% van het DNA.
De volgorde waarin nucleotiden zijn gerangschikt, noem je een sequentie. In deze
volgorden kunnen variaties voorkomen.
§3 DNA-replicatie
Het kopiëren van DNA vindt plaats tijdens de S-fase van de celcyclus. In het kernplasma
bevinden zich de vrij nucleotiden dATP, dTTP, dGTP en dCTP. Ze bestaan ieder uit
desoxyribose, een base en drie fosfaatgroepen. De bindingen tussen de fosfaatgroepen
bevatten vele chemische energie.
DNA-replicatie begint bij een replicatiestartpunt. In twee richtingen worden de
waterstofbruggen tussen de basenparen verbroken door het enzym helicase, waardoor de
twee DNA-strengen uit elkaar gaan. Hierdoor ontstaat een replicatiebel.
