Opdracht DNA - rshbiologie

Opdracht DNA, periode ontwikkelingsbiologie en moleculaire
biologie, klas 11. (2015)
Moderne Moleculaire Genetica.
OPDRACHT: Elke deelvraag beantwoorden in overleg in tweetallen.
Toevoegen aan je Periodeverslag. Titel: Opdrachten DNA
Situatie 1. DNA-opbouw
Als het goed is, weet je een aantal dingen nu van DNA:
1.
Het is in ELKE cel aanwezig.
2.
Het DNA in elke cel is identiek.
3.
DNA werkt regulerend op de cel-processen en dus zal het DNA in je oog een andere rol
moeten vervullen dan de cellen van je lever, darm, blaas, etc…
4.
DNA is de matrijs (blauwdruk, voorschrift) voor de eiwitten die de cel maakt.
5.
Eiwitten vormen grotendeels je lichaam (celmateriaal, haren, nagels, huid, etc), naast andere
stoffen als water en vet bijvoorbeeld.
6.
Eiwitten bestaan (moleculair) uit bouwstenen: aminozuren. In de natuur zijn 20 aminozuren
bekend waarmee miljarden soorten eiwitten worden gevormd. De volgorde wordt gedicteerd
door het DNA.
7.
DNA in elke cel wordt in de kern 'overgeschreven/gekopieerd' in RNA. dit RNA vormt het
'voorschrift' aan de hand waarvan eiwitten worden gemaakt.
transcriptie is het overschrijfproces in de kern van de cel (DNA->RNA)
translatie is het vertaalproces van RNA-> aminozuurvolgorden = productie van het eiwit.
8.
Eiwitten:
a)
Structuur: haren, nagels, alle eiwitten in de cel die verstevigend werken, de
trekdraden van de celdeling.. de verbindingen waarmee cellen elkaar vasthouden
b)
Enzymen: in elke cel zijn honderden enzymen werkzaam die chemische processen
doen laten plaatsvinden, die zonder die enzymen niet gebeuren. De hele vertering in
ons lichaam is van enzymen afhankelijk.
c)
Afweer: ons afweermechanisme is totaal afhankelijk van eiwitten die cellen
herkennen d.m.v. een match. Lichaamsvreemde cellen hebben eiwitten op de
buitenkant die niet herkend worden en dus moeten worden opgeruimd.
Beantwoord (met elkaar) de volgende vragen
1.
Wat kan het effect zijn als er - door wat voor oorzaak dan ook - fouten ontstaan in het DNA?
2.
Wat kan er in een cel gebeuren als een virus binnendringt en zijn (?) DNA bij dat van de cel
voegt?
3.
Wat kan de oorzaak zijn dat bepaalde bacteriën niet worden bestreden in een lichaam?
4.
Zoek op (Google..) hoe DNA in de cel (deels) tot zwijgen wordt gebracht: in een levercel
hoeven immers geen eiwitten worden gemaakt die voor je oog van belang zijn..
Situatie 2. De ontdekking van het DNA
1.
2.
3.
Zoek uit wanneer DNA als 'stof' is ontdekt.
Zoek uit wie de structuur van het DNA (vorm van het molecuul) heeft ontdekt en wanneer
dát was.
DNA blijkt te bestaan uit twee in elkaar gedraaide strengen
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Zoek een goede tekening van het DNA op (Google) en beschrijf welke kenmerkende
onderdelen aanwezig zijn. (Ook mogelijk als je geen scheikunde en/of bio hebt).
James Watson benadrukt in 1963 dat het dubbelstrengs-zijn van het DNA enorme
consequenties leek te hebben. Hij had (toen al) gelijk. Wat bedoelde hij?
(Bron: rshbiologie -> dnalinks -> Watson & Crick original article )
Wat is een mutatie? (weet je het niet? OPZOEKEN!)
Iemand die een uur in de zon licht, doet 5000 mutaties in zijn huidcellen op.
Waarom heeft dergelijke celschade toch niet meteen grote gevolgen?
Onderstaand plaatje is een model van het DNA=molecuul:
Leg in een paar zinnen uit wat hier te zien is. Tegenover A zit altijd … en tegenover een C zit
altijd…
Als het DNA maar vier soort 'basen' heeft (A,T,C en G), hoe kan het dat de DNA-code
van mensen zo uniek is dat geen twee mensen (op eeneiige tweelingen na) gelijk zijn.
Als ik als mens van elk paar chromosomen de helft van mijn moeder kreeg en de andere helft
van mijn vader, dan is dus de helft van mijn DNA van ma en de helft van mijn pa afkomstig.
Dat DNA verknipt is tot 23 chromosomen doet er eigenlijk niet zo toe.
Klopt deze redenering?
Als je deze dubbelstreng ziet en je weet dat ons genoom per cel uit 3 miljard baseparen
bestaat, hoe snel gaat de DNA-verdubbeling dan als de voorbereidende fase voorafgaand aan
de mitose misschien maar acht uur duurt?
We weten dat de replicatiesnelheid ca 50 baseparen (bp) per seconde is. Welke conclusie
moet je dan trekken over het replicatieproces? Wat heeft dit met het onderstaande plaatje
te maken?
11.
Als bij elke celdeling het gehele DNA wordt verdubbeld, moet het daarvoor
verantwoordelijke enzym vrijwel foutloos werken. Hier gaan we even vanuit.
Onderstaande strengen DNA zijn uiteen geweken, opdat het enzym dat DNA dupliceert de
ontbrekende basen weer kan toevoegen.
Old streng:
New
New
old streng
A C C T A G G C T A A A T G T A A G C C C G C G C C T G ---------T G G A…
A C C T ….
T G G A T C C G A T T T A C A T T C G G G C G C G G A C ---------
Vul de rode strengen aan.
12.
Het enzym DNApolymerase dat voor de DNA-replicatie verantwoordelijk is, maakt maar 1
fout op de 100 miljoen baseparen.
Hoeveel fouten (verkeerde base) ontstaan zo in een cel met het gewone genoom?
Niet elke fout leidt tot een mutatie: slechts 2% van ons genoom heeft een daadwerkelijk
bekende functie. Van de overige 98% is de functie nog niet goed bekend.
Hoe groot is de kans op fouten in het effectieve deel van het genoom?
13.
Maak onderscheid tussen de gewone celdeling: (vindt elke dag duizenden keren in je lichaam
plaats, maar is beperkt tot delend weefsel) en het aflezen van het DNA in RNA, wat in ELKE
cel gebeurd om biochemische processen gaande te houden.
Gewone celdeling: DNApolymerase (een enzym) maakt nieuw DNA aan de hand van het oude
Celprocessen: RNApolymerase (ook een enzym) maakt RNA op basis van DNA . Dat product is
uitgangspunt voor de eiwitsynthese (enzymen, bloedeiwitten, structuureiwitten etc etc).
Bij een patient met Cistische Fibrose, is iets mis met eiwitten. De ziekte wordt ook taaislijmziekte genoemd, afgekort CF.
Gebruik Google en handige sleutelwoorden om de volgende vraag te beantwoorden:
a)
Is CF een erfelijke ziekte?
b)
Wat gaat er bij deze patiënten mis?
14.
DNA is dus een lange sliert met een wisselende aaneenschakeling van de vier bases A,T.C en
G. Bovendien is DNA opgebouwd als een soort rits: het kan op en en dicht. Open omdat het
dan afgelezen en gedupliceerd kan worden en dicht omdat het zo beter beschermd is.
Een dader van een misdrijf laat - ongewild - altijd sporen na, DNA-sporen.
Onderzoek in tweetallen op welke wijze het forensisch instituut aan de hand van DNA-sporen
kan komen tot het opsporen van de dader.