DNA

DNA
• Erfelijke materiaal.
– Twee nucleotiden ketens
– Elke keten bestaat uit vele duizenden aan elkaar gekoppelde
nucleotiden
– Nucleotide bestaat uit:
• Fosfaat groep
• Desoxyribose
• Stikstofbase: Adenine (A), Thymine (T), Guanine (G) en
Cytosine (C)
Stikstofbasen vormen vaste paren met elkaar:
A met T
en
G met C
Opbouw DNA
• Desoxyribose is een monosacharide (enkelvoudige
suiker).
• Desoxyribose vormt samen met een fosfaatgroep en één
base (Adenine, Thymine, Guanine of Cytosine) een
nucleotide (vandaar ook de naam DNA:
DesoxyriboNucleic Acid).
• Nucleotide = Desoxyribose + Fosfaatgroep + Base
• Verschillende volgorden van deze basen coderen voor
verschillende eigenschappen.
DNA Replicatie
1. Origineel DNA molecuul: dubbele streng
2. Initiatie eiwitten binden aan het DNA molecuul.
Hieraan kan Helicase zich gaan hechten.
3. Het eiwit Helicase bindt aan initiatie eiwitten en draait de
DNA spiraal uit elkaar. Er kan nu met de replicatie begonnen
worden.
4. Het eiwit Helicase denatureert het DNA molecuul. Er
ontstaan twee losse strengen.
5. Het primer molecuul bindt zich op een bepaalde plek
aan de DNA streng. De primer is een kort stukje RNA.
Hier vandaan begint DNA polymerase met het kopiëren van
het DNA.
Na de replicatie
Transcriptie en translatie van het DNA
-DNA wordt
gedespiraliseerd
-De matrijsstreng wordt gekopieerd
-RNA Polymerase bindt zich
-RNA nucleotiden uit het cytoplasma worden aan de DNA
streng gekoppeld
DNA
RNA
Desoxiribose
Suiker
Ribose
Adenine
Basen
Adenine
Cytosine
Cytosine
Guanine
Guanine
Thymine
Uracil
Dubbele streng
Keten
Enkele streng
Code
• Start code: stukje DNA gedespiraliseerd
• Keten verlenging door RNA polymerase
• Eind code: RNA polymerase koppelt af en
kopie is klaar
Eiwit synthese
Transcriptie speelt
zich af in de kern
Translatie speelt zich
af in het cytoplasma
Transcriptie
Hoe wordt de DNA-code
overgebracht?
Aanmaak van mRNA
(Messenger RNA, boodschapper)
Benodigdheden:
DNA
TACCATACTTATATATGCTTTTGTGGGAATT
ATGGTATGAATATATACGAAAACACCCTTAA
m-RNA-polymerase
DNA bestaat uit een aaneenschakeling van nucleotiden
(Nucleotide = desoxyribose + fosfaat + organische base).
Alleen de organische basen zijn afgebeeld.
Waterstofbruggen worden verbroken.
TACCATACTTATATATGCTTTTGTGGGAATT
ATGGTATGAATATATACGAAAACACCCTTAA

m-RNA-polymerase schuift over DNA-enkelstreng
en maakt primair m-RNA via een polymerisatieproces.
TACCATACTTATATATGCTTTTGTGGGAATT
AUGGUAUGAAUAUAUACGAAAACACCGUUAA
ATGGTATGAATATATACGAAAACACCCTTAA
De m-RNA streng wordt losgeknipt van de DNA-streng
TACCATACTTATATATGCTTTTGTGGGAATT
AUGGUAUGAAUAUAUACGAAAACACCGUUAA
ATGGTATGAATATATACGAAAACACCCTTAA

TACCATACTTATATATGCTTTTGTGGGAATT
AUGGUAUGAAUAUAUACGAAAACACCGUUAA
ATGGTATGAATATATACGAAAACACCCTTAA
De nucleotidenketens van de DNA-streng komen weer tegen elkaar aan
te liggen. Product: m-RNA
TACCATACTTATATATGCTTTTGTGGGAATT
ATGGTATGAATATATACGAAAACACCCTTAA
DNA
messenger-RNA
AUGGUAUGAAUAUAUACGAAAACACCGUUAA
Messenger-RNA
m-RNA bestaat uit aan elkaar geschakelde nucleotiden
AUGGUAUGAAUAUAUACGAAAACACCGUUAA
De stikstofbasen zijn:
U: uracil (i.p.v. thymine bij DNA)
A: adenine
G: guanine
C: cytosine
Translatie
Vertaling van mRNA tot eiwit.
Hoe worden eiwitten gemaakt?
m-RNA:
Benodigdheden:
Codon
Codon
Codon
Codon
Codon
Codon
Codon
AUG GUA CGA AAA CAC CGU UAA
RF = Release Factor:
Aminozuren
RF
Ribosoom:
30 S
50 S
Aminozuur
Een codon (triplet) komt overeen met
een bepaald aminozuur of duidt start
en stop aan.
AUG GUA CGA AAA CAC CGU UAA
P
UAA =
stopcodon
A
Arginine
Histidine
Lysine
Arginine
Valine
Methionine
AUG = startcodon
EIWIT
Arginine
Histidine
Lysine
Valine
Methionine
Arginine
EIWIT
Aan elkaar geschakelde aminozuren
Arginine
m-RNA codons Aminozuur
UAA Stop
CGU Arginine
CAC Histidine
AAA Lysine
CGA Arginine
GUA Valine
AUG Methionine / Start
Histidine
Lysine
Valine
Arginine
Genregulatie
5HAVO
Genoom
• Kern DNA
• DNA in de mitochondriën (mt-DNA)
• DNA in de bladgroenkorrels
Genregulatie
• Alle cellen zelfde DNA maar niet zelfde functie
– Daarom komt in verschillende typen cellen ander
DNA tot uiting
• Dit gebeurt door regulatorgenen
Prokaryoten
• Stuctuurgenen bevatten informatie voor de
vorming van eiwitten
• Deze genen kunnen coderen voor
‘samenwerkende producten’ en liggen daarom
vaak naast elkaar in het DNA  expressie
wordt tegelijk beïnvloed
Voorbeeld Lactose
• Geen lactose aanwezig in milieu van bacterie:
– Een repressor (onderdrukker) zit gebonden aan de
plaats in het DNA vlak voor het gen dat de code
bevat voor het enzym dat lactose afbreekt
Voorbeeld Lactose
• Wel lactose aanwezig in milieu van bacterie:
– Lactose bindt aan de repressor waardoor deze niet
meer kan binden aan de plek vlak voor het stukje
DNA dat codeert voor het enzym dat lactose
afbreekt. Gevolg: enzym wordt gevormd
Voorbeeld Tryptofaan
• Wanneer er geen aminozuren in de voeding
van bacteriën aanwezig is kunnen ze zelf alle
aminozuren aanmaken m.b.v. bepaalde genen.
– Wanneer zal repressor actief en inactief zijn?
Eukaryoten
• Embryonale stamcellen worden beïnvloed in
hun ontwikkeling door de plek waar ze zich
bevinden
– Regulatorgenen aan of uit in cel bepalen aanmaak
eiwitten van die cel
– Eiwitten van deze cellen beïnvloeden ontwikkeling
naburige cellen
– In deze cellen regulatorgenen aan of uit gezet
Ontwikkeling organisme
• Tijdens de ontwikkeling van een organisme
kunnen in stamcellen andere genen tot
expressie worden gebracht
• Hierdoor verschillende cellen waaruit nieuwe
weefsels en organen kunnen ontwikkelen
Fruitvlieg
• In het embryonale stadium: de genen voor de
vleugelvorming zijn uitgeschakeld
• In het volwassen stadium ingeschakeld
Hoe kan dit?
• In embryonale stadium worden eiwitten
gevormd
• Deze eiwitten hebben zetten bepaalde genen
“aan” of “uit” waardoor deze genen juist wel
of niet tot uiting komen in het volwassen
stadium
Genregulatie volwassen organisme
• De aanwezigheid of afwezigheid van bepaalde
stoffen bepalen of repressors actief of inactief
worden.
• Wanneer repressors binden aan stukjes DNA
blokkeren zij de vorming van mRNA en dus
blokkeren zij de genexpressie
Genregulatie volwassen organisme
• DNA kan ook ‘inactief’ worden gemaakt door
een bepaalde chemische stof te binden aan de
stikstofbasen van het DNA
• Dit zijn methylgroepen
• DNA wordt compact gemaakt
• Bij DNA-replicatie en celdeling wordt dit
doorgegeven
DNA Methylering
Epigenetica
• Bepaalde invloeden van buitenaf kunnen
invloed hebben op genexpressie
– Stress
– Voeding
– Drugs
• Genen worden aan of uitgezet door DNA
losser of steviger te binden om eiwitten of
door DNA methylering
Mutaties
5HAVO
Gennoommutatie
• Het aantal chromosomen in een cel is
veranderd. Dit kan gebeurd zijn tijdens de
meiose doordat er chromosomen bij elkaar
blijven en samen in 1 cel terecht komen.
• Hierdoor geslachtscellen met 1 chromosoom
teveel en 1 chromosoom te weinig
Genoommutatie
Puntmutatie
• Door verandering in stikstofbase verandert de
code voor een bepaald eiwit. Hierdoor wordt
niet meer het juiste eiwit gemaakt
Oorzaken mutaties
• Mutagene stoffen:
– Radioactieve straling
– Röntgenstraling
– UV-straling
– Chemische stoffen (asbest, sigarettenrook)
– Virussen
DNA reparatie
• Enzymen checken of DNA goed gekopieerd is
en vervangen ‘foute’ stikstofbasen voor ‘juiste’
• Toch kan DNA schade optreden doordat de
enzymen ‘te laat’ zijn en het DNA zonder
controle verdeeld wordt over de dochtercellen
• Cellen automatisch dood door tot uiting
komen van tumorsupressorgen
• Deze genen zorgen voor eiwitten die de
celdood aansturen
Effecten mutaties
•
•
•
•
•
•
•
In een niet-coderend deel van het DNA
In een recessief gen
Bijdrage aan overlevingskans soort
In geslachtscellen
In bevruchte eicel
In cel van embryo
Kanker
Kanker
• Mutatie in tumorsupressorgen (zorgt voor
automatische celdood)
• Mutatie in proto-oncogen (stimuleren celgroei
en celdifferentiatie)  verandert in oncogen
• Reageren niet meer op stoffen die celdeling
remmen
• Primaire en secundaire tumor
DNA toepassingen
• Oplossen van politie zaken
• Organismen “creëren” met gunstige genen
(genetische modificatie)
– Recombinant DNA techniek
cDNA
• Bepaald gen uit organisme verkrijgen:
– RNA isoleren van het gen dat interessant is
– Vanuit het RNA DNA maken (complementair DNA
of copie DNA ook wel cDNA)
– Dit cDNA kan in de plasmide van een bacterie
gebracht worden