BIOLOGIE SAMENVATTING BLOK 5
1. GESCHIEDENIS VAN DNA
- 1859: Charles Darwin publiceert ‘The Origin of Species’. grotere interesse in de
menselijke evolutie en in de overerving van verschillende eigenschappen. Darwin was de
eerste wetenschapper die suggereerde dat humane eigenschappen erfelijk waren. Uit deze
interesse ontstond ook de ‘eugenetica’: onderzoek naar het verbeteren van de genetische
samenstelling in de bevolking. Van deze stroming waren er tot de 20e eeuw veel
voorstanders.
- 1865: Monnik Gregor Mendel bewees dat eigenschappen van een plant bepaald werden
door ‘factoren’. Deze factoren waren erfelijk van cellen waaruit de plant gekweekt was. Om
tot deze ontdekking te komen, kweekte hij jarenlang erwten en onderzocht hij welke
eigenschappen deze vertoonden. Deze ‘factoren’ worden nu gedefinieerd als ‘genen’ en
hoewel dit een wetenschappelijke doorbraak was, kreeg Mendel tot de 20e eeuw weinig
aandacht voor zijn ontdekking.
- 1869: Eerste microscopische stoffen, nu beter bekend als DNA, werden geïdentificeerd
door Friedrich Miescher. Hij noemde deze stoffen ‘nucleïnen’.
- 1900: Mendels werk werd herontdekt en opnieuw bewezen. Vanaf toen werden zijn
ontdekkingen gezien als ‘waar’ door wetenschappers. Er waren nog steeds aanhangers van
Darwin, die geloofden dat erfelijke deeltjes met elkaar samengevoegd werden door nieuwe
variaties.
- 1953: Juiste chemische structuur van DNA werd bepaald door James D. Watson, Francis
Crick, Maurice Wilkins en Rosalind Franklin. Het paper dat hierover gepubliceerd werd, werd
wereldberoemd en leverde een Nobelprijs op. Deze doorbraak leidde uiteindelijk tot nieuwe
onderzoeken en inzichten, zoals het kraken van de genetische code door Marshall
Nirenberg en het definiëren van genetische aandoeningen.
- 1999: Eerste volledige genetische code van een menselijk chromosoom ontrafeld.
- 2003: ‘Human Genome Project’ werd afgesloten 90% van de basenparen zijn ontrafeld.
2. DNA
DNA staat voor desoxyribonucleïnezuur en is het molecuul dat de basis vormt voor de erfelijkheid
en codeert voor alle erfelijke eigenschappen van een organisme. Het DNA bepaalt voor een groot
deel hoe een organisme zich ontwikkelt, gedraagt en functioneert.
DNA is een lang, dubbelstrengs polymeer, dat is opgebouwd uit twee ketens van nucleotiden.
Deze twee nucleotiden zijn in de vorm van een dubbele helix met elkaar verbonden. Een
nucleotide bestaat uit een stikstofbase, suikergroep en fosfaatgroep.
Er zijn vier verschillende stikstofbasen: adenine, thymine, cytosine en guanine. De suikergroep bij
DNA is desoxyribose.
De nucleotiden worden door de desoxyribose en fosfaatgroep aan elkaar verbonden en vormen de
‘ruggengraat’ van het DNA. De stikstofbasen liggen hierbij tegenover elkaar en binden zich door
middel van waterstofbruggen aan elkaar, waarbij A paart met T en G met C. Dit wordt de
complementaire basenparing genoemd. Deze eigenschap is belangrijk voor het repliceren van het
DNA, omdat op deze manier iedere streng als template kan werken.
De volgorde van de stikstofbasen in het DNA zorgt voor een code die een organisme informatie
geeft over de eiwitten die het kan maken. Deze eiwitten bepalen de uiteindelijke werking en
structuur van een cel.
Een gen is een bepaald stuk DNA dat codeert voor een bepaalde eigenschap. De expressie van
een gen verloopt via de transcriptie en translatie.
, In eukaryoten is DNA opgedeeld in chromosomen. In chromosomen is het DNA strak opgerold
rondom eiwitten (histonen).
3. RNA EN EIWITTEN
3.1 EIWITSYNTHESE
Eiwitten zijn essentieel voor de normale werking van een cel. Ze zijn opgebouwd uit aminozuren.
De informatie voor het maken van een eiwit zit in een gen, een deel van het DNA. De vier basen in
het DNA kunnen coderen voor meer dan 20 verschillende aminozuren.
De genetische code wordt gecodeerd door tripletten van basen, ook wel codons genoemd. Hier
zijn er in totaal 64 van. Één codon fungeert als startcodon en drie andere als stopcodons, terwijl
de overige 60 tripletten elk coderen voor een specifiek aminozuur.
Een gen moet worden geactiveerd voordat de code kan worden gelezen en moet worden vertaald
naar een stukje RNA in een proces dat transcriptie wordt genoemd.
RNA is een belangrijke speler bij het vertalen van de genetische code naar eiwitten en er zijn drie
belangrijke vormen van RNA:
- Messenger-RNA (mRNA)
- Transfer-RNA (tRNA)
- Ribosomaal RNA (rRNA)
De informatie in RNA, hoewel gekopieerd in een andere chemische vorm, is nog steeds
geschreven in wezenlijk dezelfde taal als in DNA. Net als DNA is RNA een lineair polymeer. Het
verschilt in drie opzichten chemisch van DNA:
1. RNA bevat de suiker ribose in plaats van desoxyribose.
2. RNA bevat uracil (U) i.p.v. thymine (T).
3. RNA is een enkelstrengs molecuul.
3.2 TRANSCRIPTIE
Bij de transcriptie wordt DNA als sjabloon gebruikt om RNA te maken die de kern kan verlaten.
RNA wordt uit het dubbelstrengs DNA gesynthetiseerd met behulp van een enzym dat RNA-
polymerase heet, plus magnesium of mangaanionen en energie in de vorm van fosfaatbindingen
(ATP, etc).
Een promotorgebied dat aan het gen voorafgaat, moet worden geactiveerd voordat de transcriptie
kan beginnen. Regulerende eiwit-transcriptiefactoren (activatoren) binden zich aan het DNA en
activeren de promotor. De actieve promotor vertelt de RNA polymerase waar aan het DNA te
binden. RNA-polymerase beweegt langs de DNA-moleculen en "wikkelt" de dubbele streng af door
de waterstofbruggen tussen de gepaarde basen te verbreken.
Eén streng van het DNA (de template streng) dient als gids voor de RNA-synthese. Het
promotorgebied wordt niet getranscribeerd in RNA. Tijdens de transcriptie maakt elke base in de
DNA-template streng paren met de complementaire RNA-base. Zo wordt een DNA-segment met de
basenvolgorde AGTAC getranscribeerd in de RNA-sequentie UCAUG. Terwijl de RNA-basen zich
binden aan de DNA-streng, verbinden ze zich ook met elkaar tot één streng RNA. Als RNA-
polymerase het stopcodon bereikt, stopt het met het toevoegen van basen aan de groeiende RNA-
streng en laat de streng los.
De volgende stap van de eiwitsynthese is de verwerking van mRNA, die twee vormen kan
aannemen: RNA-interferentie en alternatieve splicing.
- RNA-interferentie: nieuw gesynthetiseerd mRNA wordt geïnactiveerd of vernietigd voordat
het kan worden omgezet in eiwitten.
1. GESCHIEDENIS VAN DNA
- 1859: Charles Darwin publiceert ‘The Origin of Species’. grotere interesse in de
menselijke evolutie en in de overerving van verschillende eigenschappen. Darwin was de
eerste wetenschapper die suggereerde dat humane eigenschappen erfelijk waren. Uit deze
interesse ontstond ook de ‘eugenetica’: onderzoek naar het verbeteren van de genetische
samenstelling in de bevolking. Van deze stroming waren er tot de 20e eeuw veel
voorstanders.
- 1865: Monnik Gregor Mendel bewees dat eigenschappen van een plant bepaald werden
door ‘factoren’. Deze factoren waren erfelijk van cellen waaruit de plant gekweekt was. Om
tot deze ontdekking te komen, kweekte hij jarenlang erwten en onderzocht hij welke
eigenschappen deze vertoonden. Deze ‘factoren’ worden nu gedefinieerd als ‘genen’ en
hoewel dit een wetenschappelijke doorbraak was, kreeg Mendel tot de 20e eeuw weinig
aandacht voor zijn ontdekking.
- 1869: Eerste microscopische stoffen, nu beter bekend als DNA, werden geïdentificeerd
door Friedrich Miescher. Hij noemde deze stoffen ‘nucleïnen’.
- 1900: Mendels werk werd herontdekt en opnieuw bewezen. Vanaf toen werden zijn
ontdekkingen gezien als ‘waar’ door wetenschappers. Er waren nog steeds aanhangers van
Darwin, die geloofden dat erfelijke deeltjes met elkaar samengevoegd werden door nieuwe
variaties.
- 1953: Juiste chemische structuur van DNA werd bepaald door James D. Watson, Francis
Crick, Maurice Wilkins en Rosalind Franklin. Het paper dat hierover gepubliceerd werd, werd
wereldberoemd en leverde een Nobelprijs op. Deze doorbraak leidde uiteindelijk tot nieuwe
onderzoeken en inzichten, zoals het kraken van de genetische code door Marshall
Nirenberg en het definiëren van genetische aandoeningen.
- 1999: Eerste volledige genetische code van een menselijk chromosoom ontrafeld.
- 2003: ‘Human Genome Project’ werd afgesloten 90% van de basenparen zijn ontrafeld.
2. DNA
DNA staat voor desoxyribonucleïnezuur en is het molecuul dat de basis vormt voor de erfelijkheid
en codeert voor alle erfelijke eigenschappen van een organisme. Het DNA bepaalt voor een groot
deel hoe een organisme zich ontwikkelt, gedraagt en functioneert.
DNA is een lang, dubbelstrengs polymeer, dat is opgebouwd uit twee ketens van nucleotiden.
Deze twee nucleotiden zijn in de vorm van een dubbele helix met elkaar verbonden. Een
nucleotide bestaat uit een stikstofbase, suikergroep en fosfaatgroep.
Er zijn vier verschillende stikstofbasen: adenine, thymine, cytosine en guanine. De suikergroep bij
DNA is desoxyribose.
De nucleotiden worden door de desoxyribose en fosfaatgroep aan elkaar verbonden en vormen de
‘ruggengraat’ van het DNA. De stikstofbasen liggen hierbij tegenover elkaar en binden zich door
middel van waterstofbruggen aan elkaar, waarbij A paart met T en G met C. Dit wordt de
complementaire basenparing genoemd. Deze eigenschap is belangrijk voor het repliceren van het
DNA, omdat op deze manier iedere streng als template kan werken.
De volgorde van de stikstofbasen in het DNA zorgt voor een code die een organisme informatie
geeft over de eiwitten die het kan maken. Deze eiwitten bepalen de uiteindelijke werking en
structuur van een cel.
Een gen is een bepaald stuk DNA dat codeert voor een bepaalde eigenschap. De expressie van
een gen verloopt via de transcriptie en translatie.
, In eukaryoten is DNA opgedeeld in chromosomen. In chromosomen is het DNA strak opgerold
rondom eiwitten (histonen).
3. RNA EN EIWITTEN
3.1 EIWITSYNTHESE
Eiwitten zijn essentieel voor de normale werking van een cel. Ze zijn opgebouwd uit aminozuren.
De informatie voor het maken van een eiwit zit in een gen, een deel van het DNA. De vier basen in
het DNA kunnen coderen voor meer dan 20 verschillende aminozuren.
De genetische code wordt gecodeerd door tripletten van basen, ook wel codons genoemd. Hier
zijn er in totaal 64 van. Één codon fungeert als startcodon en drie andere als stopcodons, terwijl
de overige 60 tripletten elk coderen voor een specifiek aminozuur.
Een gen moet worden geactiveerd voordat de code kan worden gelezen en moet worden vertaald
naar een stukje RNA in een proces dat transcriptie wordt genoemd.
RNA is een belangrijke speler bij het vertalen van de genetische code naar eiwitten en er zijn drie
belangrijke vormen van RNA:
- Messenger-RNA (mRNA)
- Transfer-RNA (tRNA)
- Ribosomaal RNA (rRNA)
De informatie in RNA, hoewel gekopieerd in een andere chemische vorm, is nog steeds
geschreven in wezenlijk dezelfde taal als in DNA. Net als DNA is RNA een lineair polymeer. Het
verschilt in drie opzichten chemisch van DNA:
1. RNA bevat de suiker ribose in plaats van desoxyribose.
2. RNA bevat uracil (U) i.p.v. thymine (T).
3. RNA is een enkelstrengs molecuul.
3.2 TRANSCRIPTIE
Bij de transcriptie wordt DNA als sjabloon gebruikt om RNA te maken die de kern kan verlaten.
RNA wordt uit het dubbelstrengs DNA gesynthetiseerd met behulp van een enzym dat RNA-
polymerase heet, plus magnesium of mangaanionen en energie in de vorm van fosfaatbindingen
(ATP, etc).
Een promotorgebied dat aan het gen voorafgaat, moet worden geactiveerd voordat de transcriptie
kan beginnen. Regulerende eiwit-transcriptiefactoren (activatoren) binden zich aan het DNA en
activeren de promotor. De actieve promotor vertelt de RNA polymerase waar aan het DNA te
binden. RNA-polymerase beweegt langs de DNA-moleculen en "wikkelt" de dubbele streng af door
de waterstofbruggen tussen de gepaarde basen te verbreken.
Eén streng van het DNA (de template streng) dient als gids voor de RNA-synthese. Het
promotorgebied wordt niet getranscribeerd in RNA. Tijdens de transcriptie maakt elke base in de
DNA-template streng paren met de complementaire RNA-base. Zo wordt een DNA-segment met de
basenvolgorde AGTAC getranscribeerd in de RNA-sequentie UCAUG. Terwijl de RNA-basen zich
binden aan de DNA-streng, verbinden ze zich ook met elkaar tot één streng RNA. Als RNA-
polymerase het stopcodon bereikt, stopt het met het toevoegen van basen aan de groeiende RNA-
streng en laat de streng los.
De volgende stap van de eiwitsynthese is de verwerking van mRNA, die twee vormen kan
aannemen: RNA-interferentie en alternatieve splicing.
- RNA-interferentie: nieuw gesynthetiseerd mRNA wordt geïnactiveerd of vernietigd voordat
het kan worden omgezet in eiwitten.
