Samenvatting Biologie Thema 4: DNA

Samenvatting Biologie Thema 4: DNA
Basisstof 1:
Eiwitmolecuul bestaan uit een groot aantal aan elkaar gekoppelde
aminozuren. In het lichaam zijn er 20 verschillende aminozuren. Vrijwel
alle erfelijke eigenschappen komen tot uitin in fenotype door de werking
van bepaalde eiwitten (enzymen). Synthese van enzymen en andere
eiwitten plaatsvinden in ribosomen. Een chromosoom bevat 1 zeer lang
molecuul van de stof DNA. Een DNA-molecuul ligt opgerold om
eiwitmoleculen. Een keten bestaat uit vele duizenden aan elkaar
gekoppelde nucleotiden. Een nucleotide bestaat uit een fosfaatgroep,
desoxyribe en een stikstofbase. In een DNA-molecuul 4 verschillende
stikstofbasen: Adenine (A), Thymine (T), Cytosine (C) en Guanine (G).
Deze vormen vaste paren (basenparen), namelijk A met T en C met G.
Basisstof 2:
Nieuwe cellen ontstaan door mitose (kerndeling) en celdeling. Bij mitose
deelt een celkern zich in tweeën, waarna er twee cellen ontstaan. Door
plasmagroei worden de twee dochtercellen net zo groot als de moedercel.
Na een tijdje is er ook mitose in dochtercellen. De periode tussen 2
mitosen = interfase.
Mitose + interfase = celcyclus.
DNA-replicatie = voordat mitose begint vormt elke chromosoom een
tweede draad erbij. Nu wordt van het DNA-molecuul een nauwkeurig
kopie gemaakt. De ketens worden verbroken en vormen nieuwe ketens.
Doordat de stikstofbasen steeds vaste paren vormen, zijn beide DNAmoleculen identiek. Bij DNA-replicatie bestaat een chromosoom uit 2
identieke delen = de chromatiden. De plaats waar chromatiden aan elkaar
vastzitten heet centromeer. Hierna gaan chromatiden spiraliseren >
chromosomen worden korter en dikker. Nu zijn de chromosomen zichtbaar
met de microscoop.
2 chromatiden van een chromosoom bevatten dezelfde informatie voor
erfelijke eigenschappen. Mitosen schematisch weergegeven met: 2N > 2N
+ 2N.
Na afloop mitose verdwijnt de spiralisatie van de chromosomen. De
chromosomen worden weer dun, lang en niet zichtbaar.
Basisstof 3:
Bij ongeslachtelijke voortplanting groeit een deel van een individu uit tot
een nieuw individu. Dit kan op verschillende manieren :
1. bij eencellige dieren/planten door deling
Bij zaadplanten op natuurlijke wijze door:
2. knollen: verdikte stengels met knoppen ( bv. Bij aardappels)
3. uitlopers: horizontaal groeiende stengels ( bv. Bij aardbeien)
4.bollen: verdikte bladeren (rokken) met knoppen (bv. Bij tulpen)
Bij zaadplanten op kunstmatige wijze:
1. stekken: stuk van stengel/blad afsnijden, op snijvlak ontwikkelt zich
wortels. (bv. Bij kamerplanten)
2. enten: takken vastzetten op een afgeknipte onderstam (bv. Bij
fruitbomen)
Ongeslachtelijke voortplanting vindt plaats door mitose en celdeling. De
dochtercellen bevatten dezelfde erfelijke eigenschappen als de moedercel.
Hierdoor nakomelingen hetzelfde genotype hebben als de ouder.
Kloon = groep individuen die door ongeslachtelijke voortplanting uit 1
organisme is ontstaan. Het kweken van individuen heet: klonen of
kloneren. Klonen is gunstig, zo een gunstig genotype behouden. Bij
weefselkweek wordt uit een gezonde, goed groeiende plant een stukje
weefsel weggesneden. Dit weefsel wordt ontsmet en op een geschikte
voedingsbodem met voedingsstoffen en plantenhormonen (groeistoffen)
gebracht. De cellen gaan delen. Er ontstaat: Callus. Nu weer opnieuw
planten. Door plantenhormonen gaan cellen zich differentiëren en
specialiseren. Er ontstaat: embryoiden. Deze worden weer gesplitst en
weer opnieuw opgekweekt. Er ontstaat: (jonge) plant.
Voordeel van deze methode: snel groot aantal planten met hetzelfde
genotype kweken en kan je bepaalde gewenste eigenschappen op
celniveau selecteren.
Basisstof 4:
Geslachtelijke voortplanting = versmelten de kernen van geslachtcellen.
Bij vorming van geslachtscellen vindt meiose plaats: een deling waarbij de
chromosomen van een paar uit elkaar gaan. Meiose bestaat uit 2
opeenvolgende delen.
Eerst meiose I: uit 1 diploïde cel ontstaat 2 haploïde cellen =
reductiedeling, omdat het aantal chromosomen per kern wordt
gereduceerd (verdubbeld).
Bij meiose II: uit 2 haploïde cellen ontstaan 4 haploïde cellen. Als een
man meiose ondergaat in een zaadcelmoedercel in de teelbal, ontwikkeld
elk van de 4 haploïde cellen zich tot een zaadcel. De kop van een zaadcel
is gevuld met de kern. De hals bevat veel mitochondriën. Met de
zweepstaart kan de zaadcel zich voortbewegen. Als bij een vrouw in een
eierstok een eicelmoedercel meiose I ondergaat, ontstaan dochtercellen
die ongelijk van grote zijn. Bijna al het cytoplasma komt terecht in 1
dochtercel. Beide cellen ondergaan meiose II, nu ook bijna al het
cytoplasma in 1 dochtercel, deze ontwikkelt zich tot eicel. In het
cytoplasma is reservevoedsel opgeslagen, bestemd voor de eerste
ontwikkeling van een embryo. De 3 andere dochtercellen worden
poollichaampjes, deze gaan te gronde. Pas vanaf de puberteit gaan de
eicellen rijpen. Nadat een ovulatie heeft plaatsgevonden, wordt in de
vrijgekomen eicel de meiose afgemaakt.
Basisstof 5:
Bij meiose I gaan de chromosomen van een chromosomenpaar uit elkaar.
Doordat de allelen in de chromosomen van een paar verschillen, kun je
zeker zijn dat de dochtercellen een verschillend genotype hebben. Bij
organismen geldt: N=2. Kunnen na meiose geslachtcellen ontstaan met 4
(2²) verschillende combinaties van chromosomen. Bij de mens (N=23)
kunnen geslachtcellen ontstaan met 2²³ verschillende combinaties van
chromosomen. Recombinatie = het ontstaan van nieuwe combinaties van
genen. Door recombinatie ontstaat een grote verscheidenheid (diversiteit)
in genotypen binnen een soort. Hierdoor heeft het soort een grotere
overlevingskans. Het ligt aan de milieuomstandigheden of er
geslachtelijke- of ongeslachtelijke voortplanting plaats vindt. Bij
geslachtelijke voortplanting bij zaadplanten spelen bloemen een
belangrijke rol. De meeldraden en de stamper zijn de
voortplantingsorganen. In de helmknoppen van de meeldraden vindt
meiose plaats. De haploïde cellen die hierbij ontstaan ontwikkelen zich tot
stuifmeelkorrels (meelkorrels). In het vruchtbeginsel van een stamper
bevinden zich 1 of meer zaadbeginsels > ontstaat na meiose 1 eicel. Door
bestuiving stuifmeelkorrels van de meeldraden overgebracht naar
stempels van stamper. Genetische variaties kunnen ontstaan bij
geslachtelijke voortplanting. 1) veredeling: door kruisen en selecteren
gunstige eigenschappen in 1 nakomeling te verkrijgen. Als de veredeling
goed is, wordt klonering toegepast. Zo identieke nakomelingen in het
genotype, niet altijd in het fenotype
2) zuivere lijn: groep planten die door geslachtelijke voortplanting is
ontstaan en homozygoot is voor 1 of meerdere eigenschappen. Je krijgt
een zuivere lijn door: 1 ouderplant die homozygoot is > zelfbestuiving >
nu dezelfde nakomelingen met hetzelfde genotype. Deze planten heten
zaadvast. Dieren die homozygoot zijn voor de gewenste eigenschappen >
fokzuiver. Bv. Rashonden.
Basisstof 6:
Mutatie= plotseling verandering van het genotype. De volgorde van de
stikstofbasen in het DNA is blijvend veranderd, doordat DNA-moleculen
beschadigingen hebben opgelopen en niet is hersteld onder invloed van
bepaalde speciale enzymen. Mutaties hebben geen grote uitwerking door:
1) groot deel van de gemuteerde genen in cel niet actief is.
2) Meeste gemuteerde allelen recessief zijn
3) De uitwerking van een mutatie die is opgetreden in een lichaamscel
meestal beperkt blijft bij die ene cel.
Informatie voor de synthese van eiwitten bevindt zich in de chromosomen
in de celkern. De eiwitten worden gesynthetiseerd in de ribosomen in
cytoplasma. De stof RNA brengt informatie voor de eiwitsynthese over van
het DNA in de celkern naar de ribosomen in het cytoplasma. Een RNAmolecuul bestaat uit een enkelvoudige keten van nucleotiden. RNAmoleculen worden in de celkern gevormd, langs delen van DNA-molecuul.
De vorming van RNA-moleculen is vergelijkbaar met DNA-replicatie. Bij
RNA wordt in een deel van een DNA-molecuul langs slechts 1 keten een
nieuwe nucleotidenketen gevormd. Bij DNA is dit 2 nucleotidenketens. Als
vorming van RNA-molecuul is voltooid, laat het molecuul los van het DNA.
Het RNA-molecuul verlaat de celkern via de poriën in het kernmembraan.
Als RNA-molecuul bij ribosomen aankomt, kan het daar de synthese van
eiwit op gang brengen. Mutatie hebben wel een grote uitwerking in een
eicelmoedercel, zaadcelmoedercel, eicel, zaadcel, zygote of een cel van
een embryo. Een individu waarbij een mutatie tot uiting komt in fenotype
= mutant. Wildtype: fenotype waarbij geen enkele mutatie waarneembaar
is. Mutaties zijn meestal ongunstig voor organismen. Onder natuurlijke
omstandigheden komen mutaties niet vaak voor. Mutaties komen vaker
voor door blootstelling aan kortgolvige straling (bv. Radioactieve straling,
röntgen straling of UV straling), chemische stoffen (bv. Stoffen in
sigarettenrook of asbest)of virussen. Deze invloeden heten > Mutageen.
Als cellen zich ongeremd gaan delen ontstaat er een primaire tumor
oftewel, gezwel. Deze tumor kan goedaardig (bv. Vetknobbels) of
kwaadaardig zijn (tumor). Bij kwaadaardige tumor in de bouw van het
weefsel verstoord. Het vermoedelijk ontstaan van kanker is: In cel aantal
mutaties plaatsgevonden, waardoor cel ongevoelig is geworden voor
stoffen die celdeling remmen. Primaire tumor kan operatief worden
verwijderd, ook door bestraling (radiotherapie). Metastase (uitzaaiing):
cellen uit primaire tumor komen in het bloed of in de lymfe terecht en
veroorzaken in een ander orgaan secundaire tumoren > nu genezing
moeilijk. Bij chemotherapie worden cytostatica toegediend: stoffen die
celdeling remmen (ook in gezonde weefsels). Mutagene invloeden zijn
meestal ook carcinogeen (kankerverwekkend).
Basisstof 7:
Vormen van erfelijkheidsonderzoeken: tweelingonderzoek,
preimplantatiediagnostiek bij in-vitrofertilisatie en prenatale diagnostiek.
Prenatale diagnostiek wordt uitgevoerd om al voor de geboorte van een
kind te onderzoeken of het kind eventuele afwijkingen heeft. De meest
gebruikte vormen hiervan zijn: echoscopie, vlokkentest en
vruchtwaterpunctie.
Bij echoscopie wordt de groei en ligging van het embryo of de foetus
gecontroleerd met behulp van een echoscoop. Een echoscoop zend
hoogfrequente trillingen uit die door weefsels en organen in verschillende
mate worden teruggekaatst. De teruggekaatste trillingen worden zichtbaar
gemaakt op een scherm. Nu afwijkingen in de embryonale ontwikkeling
zichtbaar gemaakt. Echoscopie kan vanaf de 6de week van de zwanger
worden toegepast.
Bij een vlokkentest wordt een klein beetje vlokkenweefsel uit de groeiende
placenta weggehaald. Deze vlokken bevatten celkernen met hetzelfde
genotype als het embryo. Door cellen tijdens mitose te doden en te
kleuren > karyogram opstellen. Nu kunnen al in een vroeg stadium
afwijkingen in de chromosomen worden geconstateerd en het geslacht van
kind vaststellen. Door biochemisch onderzoek kan een aantal
stofwisselingsziekten worden opgespoord. Een vlokkentest kan vanaf de
8ste week van de zwangerschap worden toegepast.
Bij een vruchtwaterpunctie wordt via de buikwand en de wand van de
baarmoeder wat vruchtwater weggezogen. In het vruchtwater bevinden
zich cellen van de foetus. Deze foetale cellen worden gebruikt voor
chromosoomonderzoek (d.m.v. karyogram) en voor het opsporen van
bepaalde stofwisselingsziekten. Een vruchtwaterpunctie kan worden
uitgevoerd vanaf de 16de zwangerschapsweek.
Erfelijkheidsadvisering = men onderzoekt hoe groot de kans is op een
ernstige ziekte of afwijking bij een kind. De ouders kunnen dan beslissen
over een eventuele zwangerschap. Via erfelijkheidsonderzoek in de familie
probeert men vooraf vast te stellen hoe groot de kans is op een ernstige
ziekte of afwijking bij een toekomstig kind. Tijdens de zwangerschap kan
de ziekte of afwijking worden geconstateerd door prenatale diagnostiek.
Syndroom van Down = elke cel bevat het 21e chromosoom in drievoud
(trisomie 21). Vermoedelijk is bij meiose bij een ouder non-disjunctie
opgetreden = beide chromosomen van een paar of beide chromatiden van
een chromosoom gaan naar dezelfde pool van een cel.
Basisstof 8:
Biotechnologie = organismen worden gebruikt om producten te
vervaardigen voor de mens. Polyploidie = behandeling met colchicine,
waardoor na mitose geen celdeling optreedt. Hierdoor ontstaan de
tetraploide cellen (met 4N chromosomen) of polyploide cellen ( met een
veelvoud aan chromosomen). Polyploide planten dragen meestal grotere
bladeren, grotere bloemen en grotere vruchten. Recombinant-DNAtechniek = een stukje DNA uit cellen van het ene organisme weg te halen,
eventueel te veranderen en vervolgens in te brengen in cellen van een
ander organisme. Op deze manier kunnen erfelijke eigenschappen van
verschillede soorten organismen met elkaar worden gecombineerd.
Genetische modificatie = bij een organisme is kunstmatig DNA van een
ander organisme ingebracht. Een transgeen organisme is genetisch
gemodificeerd. Een recombinant-DNA-techiek biedt veel mogelijkheden bij
de productie van voedsel en geneesmiddelen. Bv. Landbouwgewassen
kunnen resistent (ongevoelig) worden gemaakt voor ziekten en plagen.
Voedingsmiddelen kunnen worden geproduceerd met een gunstiger
samenstelling aan voedingsstoffen. Voedingsstoffen kunnen worden
veranderd zodat ze geen problemen meer geven met allergieën.
Hormonen (o.a. insuline) en geneesmiddelen (o.a. lactoferrine) kunnen
door bacteriën op goedkope wijze in zuivere vorm worden geproduceerd.
Celfusietechniek = 2 typen cellen versmelten tot 1 hybridecel. Als de
cellen afkomstig zijn van verschillende soorten organismen, kunnen zo
nieuwe soorten worden gecreëerd. DNA-fingerprinting = ieder persoon
heeft een eigen uniek DNA-patroon. DNA-fingerprinting kan een rol spelen
bij de bewijsvoering tegen personen die van misdrijven worden verdacht.