Biologie thema 10 DNA
1. De bouw en functie van DNA
Je lichaam bestaat uit cellen met allerlei functies. De meeste cellen hebben een celkern die DNA
(desoxyribonucleïnezuur) bevat. Deze stof bevat genetische informatie, de informatie voor de
erfelijke eigenschappen van een levende cel. Mbv deze informatie kan een cel de eiwitten maken
die nodig zijn om zijn functies uit te voeren.
Het genoom is de totale genetische informatie in de cellen van een organisme. Bijna alle cellen,
behalve de geslachtscellen, hebben hetzelfde genoom.
- Bij eukaryoten bestaat het DNA uit alle chromosomen in de celkern (kern-DNA) en het
DNA in celorganellen: mitochondriaal DNA en chloroplast-DNA.
- Bij prokaryoten vormt al het DNA dat los in het cytoplasma van de cel voorkomt het
genoom. Meestal een circulaire DNA-molecuul als genoom en sommige bezitten
plasmide(n): kort stukje, vaak cirkelvormige DNA stukjes.
DNA is een nucleïnezuur en is opgebouwd uit nucleotiden. DNA bestaat uit een of twee
strengen (ketens) van aan elkaar gekoppelde nucleotide. Een nucleotide bestaat uit
monosacharide desoxyribose, een fosfaatgroep en een stikstofbase. In DNA komen vier
stikstofbasen voor: adenine (A), cytosine (C), guanine (G) en thymine (T).
Desoxyribose heeft vijf C-atomen. De stikstofbase zit aan C1, de fosfaatgroep aan C5. C3 kan
binden met een fosfaatgroep van een volgend nucleotide, waardoor een keten ontstaat van
afwisselend desoxyribose en fosfaat: een enkelstrengs DNA-molecuul. Dit heeft twee
uiteinden: het 5’-uiteinde met een fosfaatgroep aan desoxyribose en het 3’-uiteinde met een
OH-groep aan C3 van desoxyribose. DNA wordt gelezen en gekopieerd van 3’ naar 5’. De
stikstofbasen steken uit het enkelstrengs DNA en kunnen via waterstofbruggen (basenparing)
binden met basen van een andere streng: A-T en G-C. Zo ontstaat dubbelstrengs DNA met een
helixstructuur (dubbele spiraal). De twee strengen zijn complementair en lopen in
tegengestelde richting.
Bij eukaryoten bestaat een chromosoom uit één dubbelstrengs DNA-molecuul dat rond histonen
(eiwitten) is gewikkeld. Hierdoor past het in de celkern. Een aantal histonen vormt samen met het
DNA een nucleosoom. DNA tussen nucleosomen heet koppelings-DNA. DNA in nucleosomen
is niet afleesbaar; pas als het nucleosoom verschuift, wordt het DNA beschikbaar.
De volgorde van stikstofbasen in DNA noem je een sequentie en bepaalt de genetische
informatie. Een gen is een deel van een DNA-molecuul dat informatie bevat voor (een deel van)
een erfelijke eigenschap. Ribosomen gebruiken de DNA-sequentie van een gen om eiwitten te
maken. Genen bevatten dus de code voor eiwitten. Bij sommige eukaryoten bestaat maar een
klein deel van het DNA in een cel uit genen. Het overige DNA codeert niet voor eiwitten en wordt
daarom niet-coderend DNA genoemd. Ook binnen genen worden stukken met coderend en
niet-coderend DNA afgewisseld. Een deel daarvan: reguleert de activiteit van genen of de
productie van eiwitten, heeft een beschermende functie, bestaat uit herhalingen van korte
nucleotidesequenties of bestaat uit genen die hun functie hebben verloren.
, 2. DNA-Replicatie
De fase tussen celdelingen heet de interfase. Halverwege de interfase wordt tijdens de s-fase
het DNA in de chromosomen gekopieerd. Dit noem je DNA-replicatie. Tijdens de mitose vindt
celdeling plaats en worden de kopieën van de chromosomen verdeeld over de dochtercellen.
DNA-replicatie begint bij replicatiestartpunten. Het enzym helicase verbreekt de
waterstofbruggen tussen de basenparen, waardoor een replicatiebel ontstaat. De twee
DNA-strengen worden dus van elkaar gescheiden. Bij eukaryote organismen bevat een
DNA-molecuul meerdere replicatiestartpunten (DNA meerdere plekken tegelijk gekopieerd), een
prokaryoot heeft er echter één.
Een primer is een kort stukje van het nucleïnezuur RNA dat bindt aan enkelstrengs DNA
(DNA-sequentie) om de aanmaak van een nieuwe DNA-streng te starten. RNA bestaat ook uit
nucleotiden en kan via basenparen binden aan enkelstrengs DNA. Het enzym primase maakt
een primer, die nodig is omdat DNA-polymerase alleen nucleotiden kan vastplakken aan een
bestaand 3’-uiteinde streng. De primer dient als startpunt en wordt later vervangen door
DNA-nucleotiden.
Het enzym DNA-polymerase bindt aan het 3’-uiteinde van de primer en schuift langs een
enkelstrengs DNA-keten. Het enzym bindt dan aan de vrije DNA-nucleotiden uit het
kernplasma met de basen (waterstofbruggen) aan het 3’-uiteinde van een al ingebouwde
nucleotide. Er ontstaat van enkelstrengs DNA weer dubbelstrengs DNA, opgebouwd uit een
oude en een nieuwe streng DNA.
Aan elke originele nucleotideketen ontstaat een nieuwe complementaire nucleotideketen
DNA-polymerase leest DNA van 3’ naar 5’ en bouwt de nieuwe streng van 5’ naar 3’, omdat de
strengen in tegengestelde richting lopen. In een replicatiebel wordt het dubbelstrengs DNA in
twee richtingen opengeritst. De ene streng kan DNA-polymerase vanaf het replicatiestartpunt de
beweegrichting van de helicase volgen om de leading streng te synthetiseren. Aan de lagging
streng worden stukjes (okazaki-fragmenten) DNA gesynthetiseerd, die later door DNA-ligase aan
elkaar worden gekoppeld. Op de andere streng kan DNA-polymerase korte stukjes DNA
(okazaki-fragmenten) samenvoegen vanaf een primer, doordat dit achterwaart gebeurt. Het
enzym DNA-ligase koppelt de okazaki-fragmenten waardoor de lagging streng wordt gevormd.
Na replicatie vormt het DNA weer een dubbele helix. Zo ontstaan twee chromatiden die bij de
centromeer door waterstofbruggen verbonden blijven. Tijdens mitose scheiden de chromatiden
en worden ze chromosomen in dochtercellen, elk met één oude en één nieuwe streng.
1. De bouw en functie van DNA
Je lichaam bestaat uit cellen met allerlei functies. De meeste cellen hebben een celkern die DNA
(desoxyribonucleïnezuur) bevat. Deze stof bevat genetische informatie, de informatie voor de
erfelijke eigenschappen van een levende cel. Mbv deze informatie kan een cel de eiwitten maken
die nodig zijn om zijn functies uit te voeren.
Het genoom is de totale genetische informatie in de cellen van een organisme. Bijna alle cellen,
behalve de geslachtscellen, hebben hetzelfde genoom.
- Bij eukaryoten bestaat het DNA uit alle chromosomen in de celkern (kern-DNA) en het
DNA in celorganellen: mitochondriaal DNA en chloroplast-DNA.
- Bij prokaryoten vormt al het DNA dat los in het cytoplasma van de cel voorkomt het
genoom. Meestal een circulaire DNA-molecuul als genoom en sommige bezitten
plasmide(n): kort stukje, vaak cirkelvormige DNA stukjes.
DNA is een nucleïnezuur en is opgebouwd uit nucleotiden. DNA bestaat uit een of twee
strengen (ketens) van aan elkaar gekoppelde nucleotide. Een nucleotide bestaat uit
monosacharide desoxyribose, een fosfaatgroep en een stikstofbase. In DNA komen vier
stikstofbasen voor: adenine (A), cytosine (C), guanine (G) en thymine (T).
Desoxyribose heeft vijf C-atomen. De stikstofbase zit aan C1, de fosfaatgroep aan C5. C3 kan
binden met een fosfaatgroep van een volgend nucleotide, waardoor een keten ontstaat van
afwisselend desoxyribose en fosfaat: een enkelstrengs DNA-molecuul. Dit heeft twee
uiteinden: het 5’-uiteinde met een fosfaatgroep aan desoxyribose en het 3’-uiteinde met een
OH-groep aan C3 van desoxyribose. DNA wordt gelezen en gekopieerd van 3’ naar 5’. De
stikstofbasen steken uit het enkelstrengs DNA en kunnen via waterstofbruggen (basenparing)
binden met basen van een andere streng: A-T en G-C. Zo ontstaat dubbelstrengs DNA met een
helixstructuur (dubbele spiraal). De twee strengen zijn complementair en lopen in
tegengestelde richting.
Bij eukaryoten bestaat een chromosoom uit één dubbelstrengs DNA-molecuul dat rond histonen
(eiwitten) is gewikkeld. Hierdoor past het in de celkern. Een aantal histonen vormt samen met het
DNA een nucleosoom. DNA tussen nucleosomen heet koppelings-DNA. DNA in nucleosomen
is niet afleesbaar; pas als het nucleosoom verschuift, wordt het DNA beschikbaar.
De volgorde van stikstofbasen in DNA noem je een sequentie en bepaalt de genetische
informatie. Een gen is een deel van een DNA-molecuul dat informatie bevat voor (een deel van)
een erfelijke eigenschap. Ribosomen gebruiken de DNA-sequentie van een gen om eiwitten te
maken. Genen bevatten dus de code voor eiwitten. Bij sommige eukaryoten bestaat maar een
klein deel van het DNA in een cel uit genen. Het overige DNA codeert niet voor eiwitten en wordt
daarom niet-coderend DNA genoemd. Ook binnen genen worden stukken met coderend en
niet-coderend DNA afgewisseld. Een deel daarvan: reguleert de activiteit van genen of de
productie van eiwitten, heeft een beschermende functie, bestaat uit herhalingen van korte
nucleotidesequenties of bestaat uit genen die hun functie hebben verloren.
, 2. DNA-Replicatie
De fase tussen celdelingen heet de interfase. Halverwege de interfase wordt tijdens de s-fase
het DNA in de chromosomen gekopieerd. Dit noem je DNA-replicatie. Tijdens de mitose vindt
celdeling plaats en worden de kopieën van de chromosomen verdeeld over de dochtercellen.
DNA-replicatie begint bij replicatiestartpunten. Het enzym helicase verbreekt de
waterstofbruggen tussen de basenparen, waardoor een replicatiebel ontstaat. De twee
DNA-strengen worden dus van elkaar gescheiden. Bij eukaryote organismen bevat een
DNA-molecuul meerdere replicatiestartpunten (DNA meerdere plekken tegelijk gekopieerd), een
prokaryoot heeft er echter één.
Een primer is een kort stukje van het nucleïnezuur RNA dat bindt aan enkelstrengs DNA
(DNA-sequentie) om de aanmaak van een nieuwe DNA-streng te starten. RNA bestaat ook uit
nucleotiden en kan via basenparen binden aan enkelstrengs DNA. Het enzym primase maakt
een primer, die nodig is omdat DNA-polymerase alleen nucleotiden kan vastplakken aan een
bestaand 3’-uiteinde streng. De primer dient als startpunt en wordt later vervangen door
DNA-nucleotiden.
Het enzym DNA-polymerase bindt aan het 3’-uiteinde van de primer en schuift langs een
enkelstrengs DNA-keten. Het enzym bindt dan aan de vrije DNA-nucleotiden uit het
kernplasma met de basen (waterstofbruggen) aan het 3’-uiteinde van een al ingebouwde
nucleotide. Er ontstaat van enkelstrengs DNA weer dubbelstrengs DNA, opgebouwd uit een
oude en een nieuwe streng DNA.
Aan elke originele nucleotideketen ontstaat een nieuwe complementaire nucleotideketen
DNA-polymerase leest DNA van 3’ naar 5’ en bouwt de nieuwe streng van 5’ naar 3’, omdat de
strengen in tegengestelde richting lopen. In een replicatiebel wordt het dubbelstrengs DNA in
twee richtingen opengeritst. De ene streng kan DNA-polymerase vanaf het replicatiestartpunt de
beweegrichting van de helicase volgen om de leading streng te synthetiseren. Aan de lagging
streng worden stukjes (okazaki-fragmenten) DNA gesynthetiseerd, die later door DNA-ligase aan
elkaar worden gekoppeld. Op de andere streng kan DNA-polymerase korte stukjes DNA
(okazaki-fragmenten) samenvoegen vanaf een primer, doordat dit achterwaart gebeurt. Het
enzym DNA-ligase koppelt de okazaki-fragmenten waardoor de lagging streng wordt gevormd.
Na replicatie vormt het DNA weer een dubbele helix. Zo ontstaan twee chromatiden die bij de
centromeer door waterstofbruggen verbonden blijven. Tijdens mitose scheiden de chromatiden
en worden ze chromosomen in dochtercellen, elk met één oude en één nieuwe streng.
