WC01
Britse medische officier, Frederick Griffith ontwikkelede een vaccin tegen longontsteking. Hij
bestudeerde Streptococcus pneumoniae, een bacterie die bij zoogdieren een longontsteking
veroorzaakt. Er waren twee stammen van de bacterie, één pathogeen en één niet-pathogeen. Door
hitte dode Griffith de pathogene bacterie. Vervolgens mengde hij de cel resten met levende
bacteriën van de niet-pathogene stam, sommige levende bacteriën werden pathogeen. De nieuwe
verworven eigenschap van pathogeniteit werd geërfd door alle afstammelingen van de
getransformeerde bacteriën. Het fenomeen transformatie, verandering in het genotype en fenotype
als gevolg van de assimilatie van extern DNA door een cel.
Aanvullend bewijs dat DNA het genetisch materiaal was, kwam uit studies van virussen die bacteriën
infecteerden. Deze virussen worden bacteriofagen genoemd. Een virus is niet meer dan DNA
omgeven door een beschermende laag eiwit. Om meer virussen te produceren moet een virus een
cel infecteren en de metabolische machinerie van de cel overnemen. Het was nog niet bekent welk
virale component, eiwit of DNA verantwoordelijk hiervoor was. Uit het Hershey-Chase-experiment
bleek dat het faag-DNA de gastheercellen binnenging, maar de faag eiwit niet.
Verder bewijs dat DNA het genetische materiaal is, kwam uit het laboratorium van biochemicus
Erwin Charaff. In 1950 rapporteerde hij dat de basissamenstelling van DNA verschilt van soort tot
soort. Charaff’s bewijs van moleculaire diversiteit tussen soorten maakte DNA een geloofwaardiger
kandidaat voor het genetische materiaal. Uit dit onderzoek kwam ook de regelmaat van de
verhouding tussen nucleotidenbasen naar voren. Tegenover een A ligt een T en tegenover een C ligt
een G.
Adenine en guanine zijn purines, stikstofbasen met twee organische ringen. Cytosine en thymine
stikstofbasen zijn die pyrimidine worden genoemd en die een enkele ring hebben. Het koppelen van
een purine met een pyrimidine is de enige combinatie die resulteert in een uniforme diameter voor
de dubbele helix. Elke basen heeft chemische zijgroepen die waterstofbruggen kunnen vormen met
de juiste partner. Adenine kan twee waterstofbruggen vormen met thymine. Guanine vormt drie
waterstofbruggen met cytosine. Overal waar een streng van een DNA-molecuul een A heeft, heeft de
partnerstreng een T. evenzo is een G in een streng altijd gepaard met een C in een complementaire
streng.
De replicatie van chromosomaal DNA begint op bepaalde plaatsen die replicatieoorsprongen
worden genoemd. Dit zijn korte stukken DNA met een specifieke sequentie van nucleotiden. Eiwitten
die DNA-replicatie initiëren, herkennen deze sequentie en hechten zich aan het DNA, scheiden de
twee strengen open en er ontstaat een replicatie bubbel. Replicatie van DNA gaat in beide richtingen
totdat het hele molecuul is gekopieerd. In tegenstelling tot een bacterieel chromosoom, kan een
eukaryoot chromosoom honderden of zelfs een paar duizend replicatieoorsprongen hebben.
Meerdere replicatiebubbels vormen zich en versmelten uiteindelijk, waardoor het kopiëren van de
zeer lange DNA-moleculen wordt versneld. Aan elk uiteinde van een replicatiebel bevindt zich een
replicatievork, een Y-vormig gebied waar de ouderlijke DNA-strengen worden afgewikkeld.
Helicases zijn enzymen die de dubbele helix bij de replicatievorken losdraaien. Nadat de
ouderstrengen zijn gescheiden, binden enkelstrengs bindende eiwitten zich aan de ongepaarde DNA-
strengen, waardoor ze niet opnieuw kunnen paren. De afgewikkelde secties van ouderlijke DNA-
strengen zijn nu beschikbaar om te dienen als sjablonen voor de synthese van nieuwe
complementaire DNA-strengen. De initiële nucleotideketen die tijdens de DNA-synthese wordt
, geproduceerd, is een kort stuk RNA. Deze RNA-keten wordt een primer genoemd en wordt
gesynthetiseerd door het enzym primase. Primase start een complementaire RNA-keten met een
enkele RNA-nucleotiden en voegt deze één voor één toe, waarbij de ouderlijke streng als sjabloon
wordt gebruikt. Enzymen die de synthese van nieuw DNA katalyseren wordt DNA-polymerase
genoemd. Er worden steeds nucleotiden aan het 3’-uiteinde toegevoegd. Langs één matrijsstreng kan
DNA-polymerase continu een complementaire streng synthetiseren door het nieuwe DNA in de
verplichte 5’S 3’- richting te verlengen, dit wordt de leading strand genoemd. Op de andere nieuwe
streng in de richting 3’S 5’-richting te verlengen, moet DNA-polymerase langs de matrijsstreng
werken. Deze streng wordt discontinu gesynthetiseerd, als een reeks segmenten. Deze segmenten
van de lagging strand worden Okazaki-fragmenten genoemd. Om fouten tijdens de DNA replicatie te
herstellen wordt exonuclease gebruikt.
Op de DNA-strang dat van 3’ naar 5’ loopt wordt het laatste stukje dat een RNA primer is, eraf
gehaald. Omdat daarvoor niks zit kan er geen DNA-polymerase aan binden. Hierdoor ontstaat een
stukje enkelstrengs DNA. Dit kan zorgen dat na elke celdeling er DNA verloren gaat. Dit wordt door
middel van telomeren opgelost. De uiteindes van de chromosomen worden telomeren genoemd. Dit
is een specifieke sequentie waar geen erfelijke informatie op ligt. De specifieke sequentie wordt
herkent door het enzym telomerase (RNA template met eiwit). Telomerase kan de uiteinden van de
chromosomen verlengen. Telomerase bevat een RNA primer dat bindt aan de telomeersequentie.
Dit komt alleen voor bij lineaire genomen, omdat zij lossen uiteindes hebben.
Een codon bestaat uit drie nucleotiden. Een tRNA heeft een anticodon loop. Aan de andere kant zit
een aminozuur. Met het anticodon kan het tRNA een codon op het mRNA herkennen en binden. Op
deze manier worden aminozuren aan bepaalde codons gekoppeld. Op deze manier wordt mRNA
omgezet naar aminozuren.
Ons DNA wordt de hele dag beschadig, dit kan komen door; DNA replicatie, metabolisme, UV
straling, roken, X-straling, enzo (DNA schade is geen mutatie). DNA kan op verschillende manieren
worden gerepareerd:
Nucleotide Excision Repair
Homologoud recombinantion
Non-homoloug end-joining
DNA schade kan leiden tot een mutatie. Er zijn drie soorten mutaties substitutie, insertie en deletie.
Door insertie en deletie ontstaat frame shift. Hierdoor wordt alles na de mutatie niet meer juist
afgelezen. Een silent mutatie houdt in dat er een mutatie is, maar dit codeert nog steeds voor
hetzelfde aminozuur. Een nonsense mutatie houdt in dat het nieuwe codon leidt tot een stopcodon.
Hierdoor kan je nooit een functioneel eiwit krijgen. Een missense mutatie houdt in dat er een
mutatie heeft plaatsgevonden dat leidt tot een ander aminozuur. Van de missense mutatie zijn er
twee soorten; conservative en non-conservative. Bij een conservative mutatie heeft het nieuwe
aminozuur ongeveer dezelfde eigenschappen. Bij een non-conservative mutatie heeft het nieuwe
aminozuur totaal andere eigenschappen. Deze mutatie heeft de meeste gevolgen.
Er zijn ook mutaties in grote chromosoom stukken plaatsvinden;
Duplicatie, een heel stuk van het DNA kan verdubbeld worden, waardoor hetzelfde stuk twee
keer voorkomt op het chromosoom.
Deletie, een stuk DNA wordt verwijdert.
Inversie, een stuk van het DNA wordt omgekeerd.
Insertie, een stuk DNA wordt toegevoegd. ‘