Thema 2: DNA
§1 De opbouw en functie van DNA
Bijna elke cel heeft een celkern met DNA (desoxyribonucleïnezuur) die de informatie van de
erfelijke eigenschappen bevat. DNA bepaalt de functie van een cel en bevat instructies
waarmee ribosomen verschillende eiwitten kunnen maken. De bouw van het eiwit bepaalt de
functie en eigenschappen.
Genoom: het geheel aan erfelijke informatie in een cel van een organisme. Bij eukaryoten
omvat het genoom het DNA in alle chromosomen in de celkern (kernDNA) en het DNA in
mitochondriën (mtDNA) en bladgroenkorrels. Mitochondriën en bladgroenkorrels
functioneren onafhankelijk van de rest van de cel, de informatie hiervoor zit in hun eigen
DNA. Bij prokaryoten vormt het genoom alle DNA die los in het cytoplasma van de cel
wordt gevormd. Sommige prokaryoten bezitten plasmiden: korte stukjes circulair DNA.
Een DNA-molecuul is een nucleïnezuur. DNA bestaat uit twee ketens aan elkaar gekoppelde
nucleotiden, die weer is opgebouwd uit monosacharide desoxyribose, een fosfaatgroep en
stikstofbase (adenine (A), thymine (T), cytosine (C) en guanine (G)). De desoxyribose heeft
een binding met een fosfaatgroep van de volgende nucleotide. Er ontstaat een lange keten van
afwisselend aan elkaar gekoppelde monosachariden en fosfaatgroepen (enkelstrengs DNA).
De stikstofbasen steken uit de keten en zo kunnen er twee DNA-nucleotideketens zich met
elkaar verbinden. Dit wordt met elkaar verbonden door basenparing, waarbij elke stikstofbase
een vasten basenpaar heeft (A met T en G met C). Hierdoor ontstaat er dubbelstrengs
DNA, waarbij de ketens een helixstructuur (spiraalvorm) hebben. Bij eukaryoten is het
DNA in de celkern verdeeld over de chromosomen. Een DNA-molecuul past in een celkern
doordat het een compacte vorm heeft.
Sequentie: de volgorde waarin nucleotiden in een DNA-molecuul zijn gerangschikt.
Gen: deel van een DNA-molecuul dat de code (DNA-sequentie) bevat waarmee ribosomen
eiwitten kunnen maken.
Niet-coderend DNA: DNA dat niet voor eiwitten codeert. Sommige delen coderen voor
andere moleculen die een functie hebben bij de eiwitsynthese. Een ander deel van niet-
coderend DNA bestaat uit genen met een verloren functie.
Repetitief DNA: deel van niet-coderend DNA die korte nucleotidesequenties herhaalt.
§2 DNA-replicatie
De replicatie van DNA vindt plaats tijdens de S-fase van de celcyclus. Het begint met het
verbreken van de verbindingen tussen de basenparen, waardoor de helixstructuur verdwijnt
en er twee losse DNA-strengen ontstaan. In het kernplasma komen vrije DNA-nucleotiden
voor die doormiddel van het enzym DNA-polymerase zich kunnen binden aan een
, enkelvoudige keten met een vast basenpaar. Zo worden er uit 1 DNA keten twee nieuwe
nucleotideketens gevormd.
Deze replicatie vindt plaats langs het hele DNA-molecuul met uitzondering van de
centromeer wat 2 chromatiden bevat. Elke chromatide bestaat na replicatie uit een oude en
nieuwe keten, die samen weer de helixstructuur vormen.
Bij het begin van de mitose (M-fase) worden de chromosomen korten er dikker, waardoor ze
zichtbaar worden. Hierna worden de chromatiden uit elkaar getrokken en worden ze elk een
chromosoom in een dochtercel. De dochtercellen hebben een chromosoom met dezelfde
DNA-sequentie als de moedercel.
DNA-polymerase kan bij replicatie niet het uiteinde van een enkelvoudige keten repliceren.
Dit niet-gekopieerde deel wordt door een enzym verwijderd, waardoor het DNA-molecuul bij
elke celdeling korter wordt. Om beschadiging te voorkomen, bevatten de uiteinden van
chromosomen bij eukaryoten telomeren. Een telomeer bestaat uit niet-coderend DNA dat is
omgeven door beschermende eiwitten. Bij mensen bestaat een telomeer uit: TTAGGG. Bij
een celdeling wordt de telomeer korter en wanneer die te kort is sterft de cel af (celdood). De
levensduur van een organisme is afhankelijk van de lengte van de telomeren en de snelheid
waarmee ze worden verkort.
Voor DNA-analyse bepaal je de nucleotidesequentie van het genoom of van een deel van het
DNA van een organisme.
Sequensen: het bepalen van nucleotidevolgorde van het DNA. De moderne technieken
kunnen groten stukken DNA tegelijkertijd sequensen, en zijn dus geschikt voor het
ontcijferen van hele genomen.
§3 Eiwitsynthese
Bij eiwitsynthese wordt er een kopie gemaakt van de nucleotidevolgorde van een gen in het
DNA. De nucleotidevolgorde van de kopie is het recept waarmee een ribosoom een eiwit kan
maken.
Met de informatie in de genen van het DNA kunnen ribosomen in het cytoplasma van de cel
eiwitten maken. Hiervoor wordt de DNA-sequentie van een gen overgeschreven in een RNA-
molecuul. Het verschil tussen RNA en DNA:
• DNA bevat een dubbele keten en RNA bevat een enkele keten.
• Nucleotiden in het DNA bevatten doxyribose en in het RNA-ribose.
• In plaats van thymine (T) bevat een RNA-nucleotide de stikstofbase uracil (U).
Transcriptie: proces van de vorming van RNA. Op plaatsen waar genen tot expressie
komen, worden de bindingen tussen de basenparen verbroken en langs een van die ketens
wordt een RNA-molecuul gevormd. Bij DNA-replicatie worden langs beide ketens over de
hele lengte nieuwe nucleotideketens gevormd en bij RNA wordt er één korte keten gevormd.
Wanneer het RNA-molecuul klaar is laat het los. De sequentie van het RNA-molecuul is een
code voor de maak van een eiwit. Het RNA verlaat de celkern via de kernporiën om zo
§1 De opbouw en functie van DNA
Bijna elke cel heeft een celkern met DNA (desoxyribonucleïnezuur) die de informatie van de
erfelijke eigenschappen bevat. DNA bepaalt de functie van een cel en bevat instructies
waarmee ribosomen verschillende eiwitten kunnen maken. De bouw van het eiwit bepaalt de
functie en eigenschappen.
Genoom: het geheel aan erfelijke informatie in een cel van een organisme. Bij eukaryoten
omvat het genoom het DNA in alle chromosomen in de celkern (kernDNA) en het DNA in
mitochondriën (mtDNA) en bladgroenkorrels. Mitochondriën en bladgroenkorrels
functioneren onafhankelijk van de rest van de cel, de informatie hiervoor zit in hun eigen
DNA. Bij prokaryoten vormt het genoom alle DNA die los in het cytoplasma van de cel
wordt gevormd. Sommige prokaryoten bezitten plasmiden: korte stukjes circulair DNA.
Een DNA-molecuul is een nucleïnezuur. DNA bestaat uit twee ketens aan elkaar gekoppelde
nucleotiden, die weer is opgebouwd uit monosacharide desoxyribose, een fosfaatgroep en
stikstofbase (adenine (A), thymine (T), cytosine (C) en guanine (G)). De desoxyribose heeft
een binding met een fosfaatgroep van de volgende nucleotide. Er ontstaat een lange keten van
afwisselend aan elkaar gekoppelde monosachariden en fosfaatgroepen (enkelstrengs DNA).
De stikstofbasen steken uit de keten en zo kunnen er twee DNA-nucleotideketens zich met
elkaar verbinden. Dit wordt met elkaar verbonden door basenparing, waarbij elke stikstofbase
een vasten basenpaar heeft (A met T en G met C). Hierdoor ontstaat er dubbelstrengs
DNA, waarbij de ketens een helixstructuur (spiraalvorm) hebben. Bij eukaryoten is het
DNA in de celkern verdeeld over de chromosomen. Een DNA-molecuul past in een celkern
doordat het een compacte vorm heeft.
Sequentie: de volgorde waarin nucleotiden in een DNA-molecuul zijn gerangschikt.
Gen: deel van een DNA-molecuul dat de code (DNA-sequentie) bevat waarmee ribosomen
eiwitten kunnen maken.
Niet-coderend DNA: DNA dat niet voor eiwitten codeert. Sommige delen coderen voor
andere moleculen die een functie hebben bij de eiwitsynthese. Een ander deel van niet-
coderend DNA bestaat uit genen met een verloren functie.
Repetitief DNA: deel van niet-coderend DNA die korte nucleotidesequenties herhaalt.
§2 DNA-replicatie
De replicatie van DNA vindt plaats tijdens de S-fase van de celcyclus. Het begint met het
verbreken van de verbindingen tussen de basenparen, waardoor de helixstructuur verdwijnt
en er twee losse DNA-strengen ontstaan. In het kernplasma komen vrije DNA-nucleotiden
voor die doormiddel van het enzym DNA-polymerase zich kunnen binden aan een
, enkelvoudige keten met een vast basenpaar. Zo worden er uit 1 DNA keten twee nieuwe
nucleotideketens gevormd.
Deze replicatie vindt plaats langs het hele DNA-molecuul met uitzondering van de
centromeer wat 2 chromatiden bevat. Elke chromatide bestaat na replicatie uit een oude en
nieuwe keten, die samen weer de helixstructuur vormen.
Bij het begin van de mitose (M-fase) worden de chromosomen korten er dikker, waardoor ze
zichtbaar worden. Hierna worden de chromatiden uit elkaar getrokken en worden ze elk een
chromosoom in een dochtercel. De dochtercellen hebben een chromosoom met dezelfde
DNA-sequentie als de moedercel.
DNA-polymerase kan bij replicatie niet het uiteinde van een enkelvoudige keten repliceren.
Dit niet-gekopieerde deel wordt door een enzym verwijderd, waardoor het DNA-molecuul bij
elke celdeling korter wordt. Om beschadiging te voorkomen, bevatten de uiteinden van
chromosomen bij eukaryoten telomeren. Een telomeer bestaat uit niet-coderend DNA dat is
omgeven door beschermende eiwitten. Bij mensen bestaat een telomeer uit: TTAGGG. Bij
een celdeling wordt de telomeer korter en wanneer die te kort is sterft de cel af (celdood). De
levensduur van een organisme is afhankelijk van de lengte van de telomeren en de snelheid
waarmee ze worden verkort.
Voor DNA-analyse bepaal je de nucleotidesequentie van het genoom of van een deel van het
DNA van een organisme.
Sequensen: het bepalen van nucleotidevolgorde van het DNA. De moderne technieken
kunnen groten stukken DNA tegelijkertijd sequensen, en zijn dus geschikt voor het
ontcijferen van hele genomen.
§3 Eiwitsynthese
Bij eiwitsynthese wordt er een kopie gemaakt van de nucleotidevolgorde van een gen in het
DNA. De nucleotidevolgorde van de kopie is het recept waarmee een ribosoom een eiwit kan
maken.
Met de informatie in de genen van het DNA kunnen ribosomen in het cytoplasma van de cel
eiwitten maken. Hiervoor wordt de DNA-sequentie van een gen overgeschreven in een RNA-
molecuul. Het verschil tussen RNA en DNA:
• DNA bevat een dubbele keten en RNA bevat een enkele keten.
• Nucleotiden in het DNA bevatten doxyribose en in het RNA-ribose.
• In plaats van thymine (T) bevat een RNA-nucleotide de stikstofbase uracil (U).
Transcriptie: proces van de vorming van RNA. Op plaatsen waar genen tot expressie
komen, worden de bindingen tussen de basenparen verbroken en langs een van die ketens
wordt een RNA-molecuul gevormd. Bij DNA-replicatie worden langs beide ketens over de
hele lengte nieuwe nucleotideketens gevormd en bij RNA wordt er één korte keten gevormd.
Wanneer het RNA-molecuul klaar is laat het los. De sequentie van het RNA-molecuul is een
code voor de maak van een eiwit. Het RNA verlaat de celkern via de kernporiën om zo
