Thema 10: DNA
10.1 De bouw en functie van DNA
Begrippen:
DNA (deoxyribo-nucleic-acid): belangrijkste bestanddeel van chromosomen met gecodeerde
erfelijke informatie, genen (opgebouwd uit nucleotiden)
Genoom: geheel aan erfelijke informatie in een cel van een organisme
Plasmiden: korte stukjes circulair DNA
Helix: spiraalvorm waarbij elk punt dezelfde afstand heeft tot de centrale as
● DNA bestaat uit een dubbelspiraal
● RNA besaat uit een enkelspiraal
Sequentie: volgorde van nucleotiden in het DNA-molecuul
● DNA-sequentie komen voor in allerlei variaties → verschillende soorten eiwitten
Genomen bij prokaryoten en eukaryoten:
- Prokaryoten
(bacteriën)
● DNA dat los in het cytoplasma zit
○ Circulair DNA-moleculen en plasmiden
- Eukaryoten
(planten, dieren en schimmels)
● KernDNA + DNA in celorganellen
○ DNA in celorganellen: mtDNA en DNA in chloroplasten
Bouw van het DNA (desoxyribonucleïnezuur):
- Bestaat uit: 2 nucleotideketens die in een helix om elkaar heen gewonden liggen
● Bouw van nucleotide:
○ Desoxyribose suikermolecuul
○ Fosfaatgroep
○ Stikstofbase
- Desoxyribose heeft 5 C-atomen, waarvan:
● Eerste C-atoom gaat binding aan met de stikstofbase
● Vijfde C-atoom gaat binding aan met de fosfaatgroep = (5’-uiteinde)
● Derde C-atoom heeft een binding van de OH-groep = (3’-uiteinde)
○ 3e C-atoom gaat een condensatiereactie aan met een fosfaatgroep (=
polymerisatie)
DNA wordt altijd afgelezen en gekopieerd van het 3’-uiteinde naar het 5’-uiteinde!
Dus: de 2 nucleotideketens lopen in tegengestelde richtingen
- Waterstofbruggen houden nucleotideketens bijeen
- DNA bij eukaryoten
➢ Chromosoom
bestaat uit een lang
complementair
dubbelstrengs DNA-
molecuul met
eiwitten
○ Dubbelstrengs
DNA is rond
, histonen (eiwitten) gewikkeld
→ aantal histonen met DNA is een nucleosoom
4 stikstofbasen:
- Adenine (A) → adenine - thymine en guanine - cytosine
- Cytosine (C)
- Guanine (G)
- Thymine (T)
Coderend en niet-coderend DNA:
- Coderend DNA: deel van een DNA-molecuul (= gen) dat de code (DNA-sequentie)
bevat waarmee ribosomen een of meer eiwitten kunnen synthetiseren
- Niet-coderend DNA: grote delen van het DNA coderen niet voor eiwitten, maar:
● codeert voor andere moleculen die een regulerende functie hebben bij de
synthese van eiwitten
● bestaat uit repetitief DNA
○ = herhalingen van korte nucleotide sequenties
● bestaat uit genen die hun functie hebben verloren
10.2 DNA-replicatie
Begrippen:
Helicase: enzym dat zorgt dat het dubbelstrengs-DNA uit elkaar 'ritst'
Primer: stukje van RNA dat complementair is aan een deel van de DNA-sequentie
● Gevormd door het enzym primase!
● Bij PCR: klein stukje DNA of dat gebruikt wordt als startpunt van de
polymerasekettingreactie (PCR, polymerase chain reaction)
○ Er zijn steeds twee primers nodig, één voor de 5'-streng (forward primer) en
één voor de 3'-streng (reverse primer)
, DNA-polymerase: enzym dat langs enkelstrengs DNA-keten schuift tijdens DNA-replicatie en
vrije nucleotiden met waterstofbruggen aan het 3´-uiteinde van een al ingebouwde
nucleotide bindt
● DNA-polymerase kan alleen nucleotiden binden aan het 3´-uiteinde!
Okazaki-fragmenten: korte stukjes DNA-fragmenten
Sequensen: het bepalen van de nucleotidenvolgorde van het DNA
PCR (Polymerase Chain Reaction): kopiëren van een of meer specifieke gedeelten uit het
DNA in een PCR-machine
Gelelektroforese: scheiden van DNA-fragmenten op grond van hun grootte
De vrije nucleotiden:
- Bevinden zich in het kernplasma
- Bestaat uit: desoxyribose, base en 3
fosfaatgroepen
● dATP, dTTP, dGTP en dCTP
- Fosfaatgroepen bevatten veel energie!
DNA-replicatie:
- Vindt plaats in de S-fase van de celcyclus
- Proces van DNA-replicatie:
1. Begint bij de replicatiestartpunt waar het enzym helicase de
waterstofbruggen verbreekt
2. Verdwijning helixstructuur en ontstaan van een replicatielabel
3. SSBP´s (single-strand binding proteins) binden aan de strengen
➢ Voorkomt dat er weer waterstofbruggen worden gevormd
4. Primer bindt aan de al bestaande streng, waardoor DNA-polymerase vrije
nucleotiden, dATP dTTP dGTP of dCTP, kan binden aan de stikstofbasen
➢ Hiervoor wordt energie gebruikt van het splitsen van de
fosfaatgroepen
5. Ontstaan nieuwe complementaire ketens aan de originele ketens
Afleesrichting is altijd van het 3´-uiteinde naar het 5´-uiteinde!
Elk DNA-molecuul bestaat dan ook uit een oude en nieuwe keten!
- DNA-replicatie bij de volgende en leidende streng:
● Volgende streng
○ Onderbroken replicatie
○ DNA-polymerase synthetiseert okazaki-fragmenten vanaf de primer
○ RNA-primer gaat los en wordt vervangen door DNA-nucleotiden
○ Enzym DNA-ligase koppelt okazaki-fragmenten aan elkaar
○ Complementaire streng van de richting 5´ naar 3´
De synthese van de ‘volgende streng’ neemt meer tijd in beslag doordat DNA-polymerase steeds
maar korte stukjes DNA kan synthetiseren (Okazaki-fragmenten) die daarna door DNA-ligase aan
elkaar worden geplakt!
● Leidende streng
○ Constante replicatie
○ DNA-polymerase gaat in een stuk door in de richting van helicase
○ Complementaire streng van de richting 5´ naar 3´
Telomeren:
10.1 De bouw en functie van DNA
Begrippen:
DNA (deoxyribo-nucleic-acid): belangrijkste bestanddeel van chromosomen met gecodeerde
erfelijke informatie, genen (opgebouwd uit nucleotiden)
Genoom: geheel aan erfelijke informatie in een cel van een organisme
Plasmiden: korte stukjes circulair DNA
Helix: spiraalvorm waarbij elk punt dezelfde afstand heeft tot de centrale as
● DNA bestaat uit een dubbelspiraal
● RNA besaat uit een enkelspiraal
Sequentie: volgorde van nucleotiden in het DNA-molecuul
● DNA-sequentie komen voor in allerlei variaties → verschillende soorten eiwitten
Genomen bij prokaryoten en eukaryoten:
- Prokaryoten
(bacteriën)
● DNA dat los in het cytoplasma zit
○ Circulair DNA-moleculen en plasmiden
- Eukaryoten
(planten, dieren en schimmels)
● KernDNA + DNA in celorganellen
○ DNA in celorganellen: mtDNA en DNA in chloroplasten
Bouw van het DNA (desoxyribonucleïnezuur):
- Bestaat uit: 2 nucleotideketens die in een helix om elkaar heen gewonden liggen
● Bouw van nucleotide:
○ Desoxyribose suikermolecuul
○ Fosfaatgroep
○ Stikstofbase
- Desoxyribose heeft 5 C-atomen, waarvan:
● Eerste C-atoom gaat binding aan met de stikstofbase
● Vijfde C-atoom gaat binding aan met de fosfaatgroep = (5’-uiteinde)
● Derde C-atoom heeft een binding van de OH-groep = (3’-uiteinde)
○ 3e C-atoom gaat een condensatiereactie aan met een fosfaatgroep (=
polymerisatie)
DNA wordt altijd afgelezen en gekopieerd van het 3’-uiteinde naar het 5’-uiteinde!
Dus: de 2 nucleotideketens lopen in tegengestelde richtingen
- Waterstofbruggen houden nucleotideketens bijeen
- DNA bij eukaryoten
➢ Chromosoom
bestaat uit een lang
complementair
dubbelstrengs DNA-
molecuul met
eiwitten
○ Dubbelstrengs
DNA is rond
, histonen (eiwitten) gewikkeld
→ aantal histonen met DNA is een nucleosoom
4 stikstofbasen:
- Adenine (A) → adenine - thymine en guanine - cytosine
- Cytosine (C)
- Guanine (G)
- Thymine (T)
Coderend en niet-coderend DNA:
- Coderend DNA: deel van een DNA-molecuul (= gen) dat de code (DNA-sequentie)
bevat waarmee ribosomen een of meer eiwitten kunnen synthetiseren
- Niet-coderend DNA: grote delen van het DNA coderen niet voor eiwitten, maar:
● codeert voor andere moleculen die een regulerende functie hebben bij de
synthese van eiwitten
● bestaat uit repetitief DNA
○ = herhalingen van korte nucleotide sequenties
● bestaat uit genen die hun functie hebben verloren
10.2 DNA-replicatie
Begrippen:
Helicase: enzym dat zorgt dat het dubbelstrengs-DNA uit elkaar 'ritst'
Primer: stukje van RNA dat complementair is aan een deel van de DNA-sequentie
● Gevormd door het enzym primase!
● Bij PCR: klein stukje DNA of dat gebruikt wordt als startpunt van de
polymerasekettingreactie (PCR, polymerase chain reaction)
○ Er zijn steeds twee primers nodig, één voor de 5'-streng (forward primer) en
één voor de 3'-streng (reverse primer)
, DNA-polymerase: enzym dat langs enkelstrengs DNA-keten schuift tijdens DNA-replicatie en
vrije nucleotiden met waterstofbruggen aan het 3´-uiteinde van een al ingebouwde
nucleotide bindt
● DNA-polymerase kan alleen nucleotiden binden aan het 3´-uiteinde!
Okazaki-fragmenten: korte stukjes DNA-fragmenten
Sequensen: het bepalen van de nucleotidenvolgorde van het DNA
PCR (Polymerase Chain Reaction): kopiëren van een of meer specifieke gedeelten uit het
DNA in een PCR-machine
Gelelektroforese: scheiden van DNA-fragmenten op grond van hun grootte
De vrije nucleotiden:
- Bevinden zich in het kernplasma
- Bestaat uit: desoxyribose, base en 3
fosfaatgroepen
● dATP, dTTP, dGTP en dCTP
- Fosfaatgroepen bevatten veel energie!
DNA-replicatie:
- Vindt plaats in de S-fase van de celcyclus
- Proces van DNA-replicatie:
1. Begint bij de replicatiestartpunt waar het enzym helicase de
waterstofbruggen verbreekt
2. Verdwijning helixstructuur en ontstaan van een replicatielabel
3. SSBP´s (single-strand binding proteins) binden aan de strengen
➢ Voorkomt dat er weer waterstofbruggen worden gevormd
4. Primer bindt aan de al bestaande streng, waardoor DNA-polymerase vrije
nucleotiden, dATP dTTP dGTP of dCTP, kan binden aan de stikstofbasen
➢ Hiervoor wordt energie gebruikt van het splitsen van de
fosfaatgroepen
5. Ontstaan nieuwe complementaire ketens aan de originele ketens
Afleesrichting is altijd van het 3´-uiteinde naar het 5´-uiteinde!
Elk DNA-molecuul bestaat dan ook uit een oude en nieuwe keten!
- DNA-replicatie bij de volgende en leidende streng:
● Volgende streng
○ Onderbroken replicatie
○ DNA-polymerase synthetiseert okazaki-fragmenten vanaf de primer
○ RNA-primer gaat los en wordt vervangen door DNA-nucleotiden
○ Enzym DNA-ligase koppelt okazaki-fragmenten aan elkaar
○ Complementaire streng van de richting 5´ naar 3´
De synthese van de ‘volgende streng’ neemt meer tijd in beslag doordat DNA-polymerase steeds
maar korte stukjes DNA kan synthetiseren (Okazaki-fragmenten) die daarna door DNA-ligase aan
elkaar worden geplakt!
● Leidende streng
○ Constante replicatie
○ DNA-polymerase gaat in een stuk door in de richting van helicase
○ Complementaire streng van de richting 5´ naar 3´
Telomeren:
