H4: DNA
4.1 De bouw en functie van DNA
Tussen het DNA van organismen van dezelfde soort bestaan voor overeenkomsten. Van het DNA in de
chromosomen van mensen komt 99.5% overeen, maar toch zijn mensen heel verschillend.
Het genoom
Het lichaam is opgebouwd uit verschillende cellen die verschillende functies hebben. Bijna elke cel heeft
een celkern met daarin DNA: desoxyribonucleïnezuur. DNA bevat de informatie voor de erfelijke
eigenschappen. Het DNA bepaalt de functie van een cel en levert de instructies waarmee ribosomen in de
cel verschillende eiwitten maken. Het geheel aan erfelijke informatie in de cel heet het genoom. Alle cellen
van een organisme hebben hetzelfde genoom. Bij eukaryoten omvat het genoom het DNA in alle
chromosomen in de celkern (het kernDNA) en het DNA in de mitochondriën (het mtDNA) en chloroplasten.
Bij prokaryoten vormt al het DNA dat los in het cytoplasma van de cel voorkomt het genoom. Prokaryoten
hebben een circulair DNA-molecuul: DNA als het ware met elkaar opgerold in één cirkel. Ook hebben
prokaryoten vaak plasmiden, dat zijn korte stukjes circulair DNA in het cytoplasma.
De bouw van DNA
Een DNA-molecuul is een nucleïnezuur. Een nucleïnezuur molecuul bestaat uit één of twee strengen
nucleotiden die samen polynucleotideketens vormen. DNA bestaat uit twee strengen van aan elkaar
gekoppelde nucleotiden. Een nucleotide is opgebouwd uit een monosacharide genaamd desoxyribose, een
fosfaatgroep en een stikstofbase. De stikstofbasen die voorkomen zijn adenine, thymine, cytosine en
guanine.
Het desoxyribose molecuul heeft vijf C-atomen. De fosfaatgroep zit gebonden aan het vijfde C-atoom en
de stikstofbase zit aan het eerste C-atoom:
Bij binding tussen nucleotiden onderling gaat het derde C-atoom door condensatie een binding aan met
de fosfaatgroep van het volgende nucleotide. De lange keten van nucleotiden die dan ontstaat heet een
polymeer van afwisselend aan elkaar gekoppelde monosachariden en fosfaatgroepen. Beide kanten van
zo’n enkelstrengs DNA-polymeer molecuul zijn verschillend. Aan de ene kant eindigt het molecuul met een
,fosfaatgroep, dat wordt het 5’-uiteinde genoemd. Aan de andere kant eindigt het molecuul met een OH-
groep die aan het desoxyribose-molecuul zit. Dat wordt het 3’-uiteinde genoemd. DNA wordt altijd in de
richting van 3’-uiteinde naar het 5’-uiteinde afgelezen en gekopieerd.
De stikstofbasen steken aan de buitenkant uit en kunnen door basenparing de twee DNA-nucleotiden met
elkaar verbinden. Elke stikstofbase heeft daarbij een vaste partner: adenine vormt altijd een paar met
thymine en guanine met cytosine. De basenparing komt tot stand door waterstofbruggen die vormen
tussen de twee basen. Waterstofbruggen zijn op zichzelf niet heel sterk, maar door het grote aantal
waterstofbruggen dat vormt, wordt het toch een stevige structuur. De twee nucleotiden worden zo bij
elkaar gehouden in een dubbelstrengs DNA-molecuul dat een helixstructuur vormt. De ketens lopen in
tegengestelde richting, eentje van 3’ naar 5’ en de ander van 5’ naar 3’.
Bij eukaryoten is het DNA in de celkern verdeeld over chromosomen. Elk chromosoom bestaat uit een
enkel, zeer lang DNA-molecuul. Een DNA-molecuul heeft een compacte vorm. Afhankelijk van de fase van
de celdeling waarin de cel zich bevindt is het DNA strakker of losser opgerold. Het DNA is eerst rond een
aantal eiwitten gewikkeld, genaamd histonen. Het groepje histonen en het DNA wat eromheen is
gewikkeld heet samen een nucleosoom. Tussen verschillende nucleosomen zit een stukje DNA wat
koppelings-DNA wordt genoemd. Door de afwisseling van nucleosomen en koppelings-DNA gaat het DNA-
molecuul een beetje op een kralenketting lijken. Voorafgaand aan de celdeling wordt die kralenketting
, opgerold tot een spiraal die verder wordt opgerold tot een dikke draad. Door lussen en vouwen kan het
DNA compacter worden.
DNA-sequentie
De volgorde waarin nucleotiden in een DNA-molecuul zijn gerangschikt heet een sequentie. Een gen is een
deel van een DNA-molecuul dat de code bevat voor een bepaald eiwit. Doordat in de DNA-sequentie
variaties voorkomen zijn er dus verschillende codes en kunnen er verschillende soorten eiwitten gemaakt
worden.
Niet-coderend DNA
Niet al het DNA codeert voor eiwitten. DNA wat niet codeert voor eiwitten wordt niet-coderend DNA
genoemd. Bij de mens bestaat ongeveer 98,5% van het genoom uit niet-coderend DNA. Ook binnen genen
worden stukken coderend DNA afgewisseld met stukken DNA die niet coderen. Sommige delen van dit
niet-coderende DNA codeert niet voor eiwitten maar wel voor andere moleculen. Ander niet-coderend
DNA heeft zelf een regulerend functie bij eiwitsynthese. Ook een deel van het niet-coderend DNA bestaat
uit repetitief DNA, dat zijn herhalingen van korte nucleotidesequenties. Een ander deel bestaat uit genen
die hun functie hebben verloren.
4.2 DNA-replicatie
Voordat een cel deelt wordt het DNA in de cel gekopieerd, zodat beide dochtercellen hetzelfde DNA
meekrijgen. Elke cel in het lichaam heeft een kopie van het DNA, behalve de rode bloedcellen.
Replicatie
Het kopiëren van DNA heet DNA-replicatie en vindt plaats tijdens de S-fase van de celcyclus. De DNA-
replicatie begint bij een replicatiestartpunt. In twee richtingen worden vanaf daar de waterstofbruggen
tussen de basenparen verbroken door het enzym helicase. De helixstructuur verdwijnt en de twee DNA-
strengen gaan uit elkaar. Daardoor ontstaat een replicatiebel. Op de plaats waar de basenparing is
verbroken binden zogenaamde SSBP’s, single-strand DNA-binding proteins aan de strengen. Daardoor
wordt voorkomen dat de vrije basen opnieuw waterstofbruggen gaan vormen.
4.1 De bouw en functie van DNA
Tussen het DNA van organismen van dezelfde soort bestaan voor overeenkomsten. Van het DNA in de
chromosomen van mensen komt 99.5% overeen, maar toch zijn mensen heel verschillend.
Het genoom
Het lichaam is opgebouwd uit verschillende cellen die verschillende functies hebben. Bijna elke cel heeft
een celkern met daarin DNA: desoxyribonucleïnezuur. DNA bevat de informatie voor de erfelijke
eigenschappen. Het DNA bepaalt de functie van een cel en levert de instructies waarmee ribosomen in de
cel verschillende eiwitten maken. Het geheel aan erfelijke informatie in de cel heet het genoom. Alle cellen
van een organisme hebben hetzelfde genoom. Bij eukaryoten omvat het genoom het DNA in alle
chromosomen in de celkern (het kernDNA) en het DNA in de mitochondriën (het mtDNA) en chloroplasten.
Bij prokaryoten vormt al het DNA dat los in het cytoplasma van de cel voorkomt het genoom. Prokaryoten
hebben een circulair DNA-molecuul: DNA als het ware met elkaar opgerold in één cirkel. Ook hebben
prokaryoten vaak plasmiden, dat zijn korte stukjes circulair DNA in het cytoplasma.
De bouw van DNA
Een DNA-molecuul is een nucleïnezuur. Een nucleïnezuur molecuul bestaat uit één of twee strengen
nucleotiden die samen polynucleotideketens vormen. DNA bestaat uit twee strengen van aan elkaar
gekoppelde nucleotiden. Een nucleotide is opgebouwd uit een monosacharide genaamd desoxyribose, een
fosfaatgroep en een stikstofbase. De stikstofbasen die voorkomen zijn adenine, thymine, cytosine en
guanine.
Het desoxyribose molecuul heeft vijf C-atomen. De fosfaatgroep zit gebonden aan het vijfde C-atoom en
de stikstofbase zit aan het eerste C-atoom:
Bij binding tussen nucleotiden onderling gaat het derde C-atoom door condensatie een binding aan met
de fosfaatgroep van het volgende nucleotide. De lange keten van nucleotiden die dan ontstaat heet een
polymeer van afwisselend aan elkaar gekoppelde monosachariden en fosfaatgroepen. Beide kanten van
zo’n enkelstrengs DNA-polymeer molecuul zijn verschillend. Aan de ene kant eindigt het molecuul met een
,fosfaatgroep, dat wordt het 5’-uiteinde genoemd. Aan de andere kant eindigt het molecuul met een OH-
groep die aan het desoxyribose-molecuul zit. Dat wordt het 3’-uiteinde genoemd. DNA wordt altijd in de
richting van 3’-uiteinde naar het 5’-uiteinde afgelezen en gekopieerd.
De stikstofbasen steken aan de buitenkant uit en kunnen door basenparing de twee DNA-nucleotiden met
elkaar verbinden. Elke stikstofbase heeft daarbij een vaste partner: adenine vormt altijd een paar met
thymine en guanine met cytosine. De basenparing komt tot stand door waterstofbruggen die vormen
tussen de twee basen. Waterstofbruggen zijn op zichzelf niet heel sterk, maar door het grote aantal
waterstofbruggen dat vormt, wordt het toch een stevige structuur. De twee nucleotiden worden zo bij
elkaar gehouden in een dubbelstrengs DNA-molecuul dat een helixstructuur vormt. De ketens lopen in
tegengestelde richting, eentje van 3’ naar 5’ en de ander van 5’ naar 3’.
Bij eukaryoten is het DNA in de celkern verdeeld over chromosomen. Elk chromosoom bestaat uit een
enkel, zeer lang DNA-molecuul. Een DNA-molecuul heeft een compacte vorm. Afhankelijk van de fase van
de celdeling waarin de cel zich bevindt is het DNA strakker of losser opgerold. Het DNA is eerst rond een
aantal eiwitten gewikkeld, genaamd histonen. Het groepje histonen en het DNA wat eromheen is
gewikkeld heet samen een nucleosoom. Tussen verschillende nucleosomen zit een stukje DNA wat
koppelings-DNA wordt genoemd. Door de afwisseling van nucleosomen en koppelings-DNA gaat het DNA-
molecuul een beetje op een kralenketting lijken. Voorafgaand aan de celdeling wordt die kralenketting
, opgerold tot een spiraal die verder wordt opgerold tot een dikke draad. Door lussen en vouwen kan het
DNA compacter worden.
DNA-sequentie
De volgorde waarin nucleotiden in een DNA-molecuul zijn gerangschikt heet een sequentie. Een gen is een
deel van een DNA-molecuul dat de code bevat voor een bepaald eiwit. Doordat in de DNA-sequentie
variaties voorkomen zijn er dus verschillende codes en kunnen er verschillende soorten eiwitten gemaakt
worden.
Niet-coderend DNA
Niet al het DNA codeert voor eiwitten. DNA wat niet codeert voor eiwitten wordt niet-coderend DNA
genoemd. Bij de mens bestaat ongeveer 98,5% van het genoom uit niet-coderend DNA. Ook binnen genen
worden stukken coderend DNA afgewisseld met stukken DNA die niet coderen. Sommige delen van dit
niet-coderende DNA codeert niet voor eiwitten maar wel voor andere moleculen. Ander niet-coderend
DNA heeft zelf een regulerend functie bij eiwitsynthese. Ook een deel van het niet-coderend DNA bestaat
uit repetitief DNA, dat zijn herhalingen van korte nucleotidesequenties. Een ander deel bestaat uit genen
die hun functie hebben verloren.
4.2 DNA-replicatie
Voordat een cel deelt wordt het DNA in de cel gekopieerd, zodat beide dochtercellen hetzelfde DNA
meekrijgen. Elke cel in het lichaam heeft een kopie van het DNA, behalve de rode bloedcellen.
Replicatie
Het kopiëren van DNA heet DNA-replicatie en vindt plaats tijdens de S-fase van de celcyclus. De DNA-
replicatie begint bij een replicatiestartpunt. In twee richtingen worden vanaf daar de waterstofbruggen
tussen de basenparen verbroken door het enzym helicase. De helixstructuur verdwijnt en de twee DNA-
strengen gaan uit elkaar. Daardoor ontstaat een replicatiebel. Op de plaats waar de basenparing is
verbroken binden zogenaamde SSBP’s, single-strand DNA-binding proteins aan de strengen. Daardoor
wordt voorkomen dat de vrije basen opnieuw waterstofbruggen gaan vormen.
