H13 – DNA - katrijns

H13 – DNA
Centriolen en microtubili bevatten eiwitten die dienen als trekdraden. Zij spelen
bijvoorbeeld een rol bij de celdeling; het scheiden van de chromatide. Microtubili zijn ook de
basis van het celskelet. Histonen zijn eiwitten in chromatinedraden.
Mitochondrieen zijn de energiecentrales van de cel. Ze bevatten enzymen die energie uit
energierijke brandstoffen zoals vet en suiker kunnen omzetten in ATP en enzymen die een rol
spelen van het verdubbelen van DNA en bij het vertalen van DNA naar eiwitten.
Op ribosomen vindt eiwitsynthese plaats: uit aminozuren worden eiwitten samengesteld. In
het Endoplasmatisch Reticulum ofwel ER krijgen eiwitten die op ribosomen zijn gevormd
hun laatste bewerking. Daarna worden ze vervoerd naar het Golgi-apparaat: een systeem van
platte, holle schijven, gevuld met plasma. Daar worden de eiwitten nogmaals bewerkt en
verpakt in blaasjes zoal lysosomen, die op elke plaats in de cel hun eiwitten kunnen afgeven
en ook buiten de cel.
Een eiwit kan zich opvouwen en dan allemaal verschillende vormen aan nemen:
De structuur die een eiwit aanneemt hangt af van een aantal factoren. Waterstofbruggen,
bijvoorbeeld, zwakke bindingen tussen waterstof en een ander atoom. Of zwavelbruggen. De
vorm van een eiwit bepaald voor een groot deel zijn werkzaamheid.
Knip-enzymen zijn in staat om moleculen in stukken te knippen. Het actieve centrum is de
plaats waar het enzym aan het molecuul bindt. Het substraat is het molecuul dat omgezet
wordt. Het enzymsubstraatcomplex is de combinatie die ontstaat als het substraat aan het
enzym vast zit.
Een plak-enzym bevestigt moleculen juist aan elkaar.
Op de ruimtelijke structuur van een enzym past maar een substraat. Het werkt volgens het
sleutel-slot principe): een enzym is substraatspecifiek (en reactiespecifiek; het voort maar
een reactie uit). Veel enzymen bestaan niet alleen uit een eiwitdeel maar ook nog uit een co-
factor; een niet-eiwitdeel. Een co-enzym is een klein organisch molecuul en is vaak een
vitamine.
Als een andere stof de plaats in neemt van het substraat dat normaal met het enzym bindt,
raakt een deel van de enzymen bezet. Hoe groot dit deel is hangt af van de concentratie van de
competatieve remmer/inhibitor: de concurrerende stof. Er is ook nog een ander soort
remmer, de niet-competatieve remmer. Deze bindt aan het enzym zodat het substraat er niet
meer op past. Hoe groot dit deel is hangt niet af van de concentratie.
Transporteiwitten zorgen ervoor dat sommige stoffen wel de cel in kunnen en welke niet.
Ook wordt de snelheid gereguleerd door de poortjes. Transporteiwitten kunnen gereguleerd
worden doordat cellen kunnen reageren op boodschappersstoffen. Ze kunnen dat zelfstandig
doen, dan zijn ze tegelijkertijd ook receptoreiwit. Kunnen ze dat niet zelf, dan krijgen ze
signalen van een ander receptoreiwit.
De natrium-kaliumpomp bestaat uit eiwitten in het celmembraan die tegelijkertijd twee
natriumionen en drie kaliumionen naar buiten en naar binnen transporteert. De pomp kost veel
ATP, omdat het tegen de concentratie in gaat.
Hemoglobine is een transporteiwit dat zuurstof vervoert. De zuurstof bindt zich aan het
ijzerion in het midden van een hemoglobinemolecuul.
In het celmembraan bevinden zich naast transporteiwitten ook receptoreiwitten. Zij krijgen
signalen van buiten af en geven die door naar de binnen kant van de cel.
Bloed bestaat voor 7% uit plasma-eiwitten. Een plasma-eiwit is bijvoorbeeld fibrinogeen.
Bij een bloeding verandert fibrinogeen in het onoplosbare fibrine. Het vormt draden, waarin
de bloedplaatjes vast komen te zitten. De veranering van fibrinogeen tot fibrine gebeurd door
het enzym trombine, dat ontstaat uit protrombine door stoffen die vrijkomen als een bloedvat
kapot gaat.
Antistoffen in bloed passen precies op eiwitten in ziekteverwekkers. Daardoor kunnen ze die
onschadelijk maken.
Een RNA-polymeer bestaat uit een keten van aan elkaar gekoppelde nucleotiden rA, rG, rC
en rU. Deze nucleotiden zijn met elkaar verboden doordat de fosfaatgroep van de ene
verbonden is met het derde koolstofatoom van de ribose van de volgende. Daarbij ontstaat een
esterverbinding. RNA moleculen zijn altijd zo verbonden.
Een DNA-polymeer bestaat uit een keten van aan elkaar gekoppelde nucleotiden dA, dG, dC
en dT die op precies dezelfde manier als RNA met elkaar verbonden zijn, alleen is hier de
fosfaatgroep verbonden met het derde koolstofatoom van de desoxyribose.
De stikstof basen in het DNA steken voor een deel uit het DNA. Door middel van
waterstofbruggen ontstaat er een losse verbinding tussen de DNA strengen. Zo ontstaat er een
dubbelstrengs nucleotideketen. In een dubbele streng DNA hebben de nucleotiden vaste
paren. A zit altijd tegenover T en C altijd tegenover G. De waterstofbruggen zorgen ook voor
de structuur van een helix. Dubbelstrengs RNA komt niet vaak voor. DNA komt juist weer
niet vaak enkelstrengs voor.
DNA heeft 64 verschillende triplets: codes om aan te geven welk eiwit (bestaande uit welke
aminozuren) er moet worden ‘gemaakt’. Tripletten bestaan uit drie verschillende nucleotiden,
dus bijvoorbeeld GTG. Omdat er maar 20 aminozuren zijn en 64 triplets zijn er voor somigge
aminozuren meerdere triplets. Een stuk DNA dat de code bevat voor 1 eiwit heet een gen. Een
mens heeft ongeveer 2 keer 25000 genen.
Om van DNA naar eiwit te gaan worden er een aantal stappen gezet. De eerste is
transcriptie. Daar worden de triplets vertaald naar een codon en heten samen het
boodschappermolecuul mRNA. Dat is nodig omdat DNA de kern niet kan verlaten en het
eiwit buiten de kern wordt gemaakt. Om de triplets te kopieren moet het dubbelstrengs DNA
eerst enkelstrengs worden. Daarna stelt het enzym RNA-polymerase het mRNA samen. Er is
altijd een specifieke plek waar het RNA enzym begint (de TATA (volgorde nulceotiden)box)
en eindigt (de polyadenyliseringssequentie). Het pre-mRNA is nog niet gereed om verder
vertaald te worden, omdat er nog introns in het premRNA zitten; stukken die geen belangrijk
deel van het DNA waren. Die stukken worden er uit geknipt zodat er alleen extrons
overblijven; stukken wel nuttig DNA. Samen met een voorstukje en een achterstukje dat er
aan wordt geplakt zodat het niet meteen in de cel wordt afgebroken vormt het het mRNA.
Transfer DNA bestaat uit een klaverblad van RNA. Het heeft twee belangrijke
bindingsplekken: aan de ene kan een aminozuur binden en de andere kant bevat een
anticodon; een triplet wat kan binden aan een type codon.
Het mRNA en tRNA komen samen in een ribosoom, dat ook opgebouwd is uit RNA. Een
ribosoom bestaat uit een kleiner en een groter deel. Beide delen hechten pas aan elkaar op het
moment dat er translatie (het proces waarbij de codonvolgorde van het mRNA omgezet
wordt in een aminozuurvolgorde van het eiwit) plaatsvindt van codon naar acticodon, dus van
mRNA naar tRNA. De p-plaats is de plaats waar het tRNA aan het ribosoom hecht. Het
tRNA neemt elke keer een aminozuur mee. Het mRNA schuift steeds een stukje op in het
ribosoom en zo komt er steeds een nieuw tRNA met een nieuw aminozuur aan. Er ontstaat
een keten van aminozuren.
Sommige eiwitten worden gemaakt door in de cel vrij rondzwervende ribosomen. Deze
eiwitten ondergaan hun verdere bewerkingen in het grondplasma.
Andere eiwitten ondergaan hun behandeling in het enodplasmatisch reticulum. Daar worden
de eiwitten verpakt in blaasjes en losgelaten in het grondplasma. Daarna gaan ze naar het
Golgi-systeem, waar zich enzymen bevinden die de eiwitten verder bewerken. Daarna kunnen
de blaasjes hun eiwitten in de cel afgeven maar ook kunnen ze hun inhoud buiten de cel
afgeven (secretie).
Een DNA-molecuul in een chromatine is constant bezig met transcriptie. Als het een signaal
krijgt, van verschillende moleculen, dat het zichzelf moet vermenigvuldigen stopt de
transcriptie. De replicatie begint op vaste delen in het DNA: de origin of replication, een AT
rijke sequentie van ongeveer 250 moleculen. Door helicase wordt de dubbele helix open
geknipt zodat er twee stukken enkelstrengs DNA ontstaan. DNA-primase plakt nu RNAnucleotiden vast aan het openliggende DNA en zo ontstaat er een primer. Daarna hecht
DNA-polymerase zich vast aan de RNAnucleotiden en koppelt daar DNA-nuleotiden aan
vast.
Waarom wordt de ene cel een enzym en de andere gaat weer delen? Een van de
mogelijkheden is dat bij een celdeling de eiwitten niet gelijk verdeeld worden over de
dochtercellen en dat deze dus ook niet identiek zijn. Ook stoffen als hormonen spelen een
belangrijke rol.