Hoofdstuk 2 DNA
1. Wat kun je doen met DNA?
DNA bevat de informatie voor de 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
Tussen het DNA van verschillende soorten organismen bestaan verschillen, maar ook
overeenkomsten, zelfs het DNA van twee organismen van dezelfde soort vertoont
verschillen.
Genetische modificatie:
Is een techniek om de eigenschappen van een plant, dier of micro-organisme aan te passen
door een stukje DNA van het ene organisme over te brengen naar een ander organisme.
- Transgeen, ggo (genetisch gemodificeerd organisme) of gmo (genetically modified
organism), zijn allemaal benamingen voor organismen waarbij het DNA is veranderd
Voorbeelden:
- transgene micro-organismen (bacteriën & gisten) kunnen geneesmiddelen produceren,
zoals antibiotica, insuline, epo, FSH en vaccins tegen onder andere hepatitis B en kinkhoest
- transgene micro-organismen kunnen ook enzymen produceren die de werking van
wasmiddelen verbeteren, doordat ze bij lage temperaturen vetten en eiwitten afbreken.
- in sommige wasmiddelen zit een enzym dat kleine cellulosevezeltjes afbreekt. De vezeltjes
ontstaan bij wrijving in de wasmachine en droger, en steken naar buiten waardoor de
kleding er afgedragen uitziet. Door ze met enzymen af te breken, blijft kleding er beter
uitzien
- Bij de productie van vruchtsappen worden enzymen van ggo’s gebruikt die een stof in de
celwand afbreken, hierdoor komt er meer sap vrij bij het persen
- bij erfelijke aandoeningen is er sprake van een afwijkend of ontbrekend gen. Bij
gentherapie brengt men voor deze eigenschap gezonde genen in bij een patiënt.
- landbouwgewassen worden genetisch gemodificeerd om ze resistent te maken tegen
ziekten of bestand tegen bepaalde bestrijdingsmiddelen. Men past dit ook toe om gewassen
onder slechtere omstandigheden (te droog of te zout) te laten groeien. Ze kunnen ook meer
voedingstoffen bevatten door genetische modificatie
In synthetische biologie maken wetenschappers zelf DNA. De stukjes DNA worden biobricks
genoemd. De wetenschapper bouwt hiermee een bestaand gen na of bedenkt zelf een
goede volgorde van DNA-bouwstenen om een compleet nieuwe eigenschap te creëren.
2. De bouw en functie van DNA
Het DNA levert instructies waardoor ribosomen verschillende soorten eiwitten kunnen
synthetiseren, enkele van deze eiwitten zijn verantwoordelijk voor de kleur en de vorm. De
bouw van een eiwit bepaalt de eigenschappen en functie(s) van het eiwit
Genoom: geheel aantal erfelijke informatie in een cel van een organisme
,- alle cellen hebben hetzelfde genoom
- het genoom omvat bij eukaryoten het DNA in alle chromosomen in de celkern en in
sommige organellen (mitochondriën en chloroplasten)
Het DNA in mitochondriën wordt mtDNA genoemd.
- mitochondriën en chloroplasten functioneren onafhankelijk van de rest van de cel → ze
gebruiken de informatie die vastligt in hun eigen DNA
Bij prokaryoten vormt al het DNA dat los in het cytoplasma van de cel voorkomt het genoom
- prokaryoten hebben een circulair DNA
- sommige prokaryoten bezitten plasmiden, dat zijn korte stukjes circulair DNA
Een DNA-molecuul is een nucleïnezuur dat bestaat uit twee ketens van aan elkaar
gekoppelde nucleotiden.
- bevinden zich in de celkern, maar ook in het cytoplasma
- een nucleotide is opgebouwd uit de monosacharide desoxyribose (5 C-atomen), een
fosfaatgroep en een stiktofbase
- er komen 4 verschillende stikstofbasen voor in DNA-moleculen: Adenine (A), Thymine (T),
Cytosine (C) en Guanine (G)
- de fosfaatgroep zit in een nucleotide gebonden aan het 5e C-atoom en de stikstofbase aan
het eerste C-atoom
- Bij het aan elkaar koppelen van nucleotiden (polymerisatie), gaat het derde C-atoom van
desoxyribose door een condensatiereactie een binding aan met de fosfaatgroep van de
volgende nucleotide → de lange keten die ontstaat, is een polymeer van afwisselend aan
elkaar gekoppelde monosachariden en fosfaatgroepen
- beide uiteindes van de nucleotideketen zijn verschillend → aan het ene uiteinde bevindt
zich een fosfaatgroep (5’- uiteinde) en aan het andere uiteinde een OH-groep. Die aan het 3e
C-atoom van desoxyribose vastzit (3’- uiteinde)
- DNA wordt altijd in de richting van het 3’ uiteinde naar het 5’ uiteinde afgelezen en
gekopieerd
De stikstofbasen maken geen deel uit van
de keten. Ze steken er aan de zijkant uit en
kunnen door basenparing twee
nucleotideketens met elkaar verbinden →
Adenine met thymine en guanine met
cytosine
Complementair: twee nucleotideketens van
een DNA-molecuul, de vaste basenparing
De basenparing komt tot stand door waterstofbruggen
- A met T hebben 2 H-bruggen, en G met C 3 H-bruggen
In een DNA-molecuul hebben de ketens een helixstructuur (spiraalvorm): de ketens lopen in
tegengestelde richting → de ene keten van 3’ naar 5’ en de andere van 5’ naar 3’
, Bij eukaryoten is het DNA in de celkern verdeeld over verschillende chromosomen. Elk
chromosoom bestaat uit een enkel, en lang DNA-molecuul.
- een dubbelstrengs DNA-keten is rond een aantal eiwitten gewikkeld (histonen)
- nucleosoom: een aantal histonen met eromheen gewikkeld DNA
- koppelings-DNA: bevindt zich tussen twee opeenvolgende nucleosomen
- door afwisseling van koppelings-DNA en nucleosomen krijgt het DNA-molecuul het uiterlijk
van een kralenketting en die wordt opgerold tot een spiraal die verder wordt opgerold tot
een dikkere draad → door lussen en vouwen kan het DNA nog compacter worden
Chromosomen zijn alleen te zien tijdens de mitose en de meiose, als het een spiraal vormt,
anders is het te klein om waar te nemen met een microscoop
Niet – coderend DNA: al het DNA dat niet codeert voor eiwitten
- bij eukaryoten bestaat maar een klein deel van al het DNA in een cel uit genen het overige
DNA is het niet-coderend DNA
- wordt ook wel “junk-DNA” genoemd, maar heeft een regulerende functie bijde synthese
van eiwitten
Sequentie: de volgorde waarin nucleotiden zijn gerangschikt
- de volgorde van de nucleotiden bevat de informatie voor de synthese van eiwitten
- zo bevatten sommige van de genen die verantwoordelijk zijn voor de rode kleur bij
tomaten een andere sequentie van stikstofbasen dan de genen voor een gele kleur bij
tomaten. Hierdoor worden bij een rode tomaat andere eiwitten (enzymen) gesynthetiseerd
dan bij een gele tomaat
3. DNA-replicatie
Bijna alle lichaamscellen (2n) delen zich door mitose. Voordat de mitose start, vindt er een S-
fase plaats. Tijdens de S-fase wordt DNA verdubbeld, dit heet DNA- replicatie
- in het kernplasma bevinden zich vrije nucleotiden dATP, dTTP, dGTP en dCTP. Ze bestaan
ieder uit desoxyribose (d), een base (A,T,C,G) en drie fosfaat groepen (TP).
- De bindingen tussen de fosfaatgroepen bevatten veel chemische energie. Door twee
fosfaatgroepen af te splitsen, komt energie vrij
1. start van DNA-replicatie
