Hoofdstuk 17: DNA
17.1 DNA in je cellen
DNA = bevat de info voor het maken van eiwitten. In menselijke cellen is dit verdeeld over 46
chromosomen in celkern en cirkelvormig DNA in mitochondriën. DNA-molecuul bestaat uit 2
strengen, ieder zo’n 50 tot 250 miljoen nucleotiden lang, die samen dubbele helix vormen.
DNA-nucleotiden = bestaan uit fosfaatgroep, suikermolecuul en stikstofbase.
In DNA zitten 4 verschillende stikstokbasen: A, C, G en T. stikstofbasen van ene streng binden via H-
bruggen met die van tegenoverliggende streng. A-T (2 H-bruggen) en C-G (3 H-bruggen). Door deze
vaste combinatie basenparen zijn beide strengen in DNA-molecuul complementair (volgorde in ene
streng bepaalt die in andere en andersom). 5’-einde (met vrije fosfaatgroep) van ene streng ligt
naast 3’-einde (met vrije OH-groep) van andere streng.
Histonen = verstevigen en beschermen DNA-moleculen bij eukaryoten in de kern. 8 histonen
vormen samen bolletje waar deel van DNA-molecuul omheen is gerold.
Nucleosoom = geheel van histonen en eromheen gerolde DNA.
Chromatinedraad = ontstaat als histonen van verschillende nucleosomen met elkaar koppelen.
Deze draad spiraliseert tot chromatine waardoor DNA-molecuul heel compact in celkern is
opgeborgen.
Mitochondrium heeft 5-10 cirkelvormige moleculen mitochondriaal DNA (mtDNA). mtDNA bevat 37
genen, waarvan 13 coderen voor eiwitten die betrokken zijn bij aerobe dissimilatie. De rest codeert
rRNA en tRNA. mtDNA erft over van moeder naar kinderen. Daarom gebruiken onderzoekers
mtDNA bij bepalen van afstamming via moederlijke lijn.
Totale DNA van een persoon (genoom) bevat zo’n 19 000 genen.
Gen = stuk DNA met info voor productie van een of meerdere eiwitten. Die eiwitten spelen rol bij
tot stand komen van erfelijke eigenschap. Alle cellen hebben hetzelfde DNA, maar
afhankelijk van functie zijn verschillende genen actief.
DNA-code in genen ligt vast in volgorde van stikstofbasen. Ieder gen heeft eigen sequentie van A, G,
C, T. Maar klein deel van DNA codeert voor eiwitten. Het grootste deel (niet-coderend DNA) heeft
andere functie, bijv. regelen van aan- en uitschakelen van genen in coderende DNA. In DNA komen
herhalingen voor van series nucleotiden (repetitief DNA). Korte repeats van 2 tot 10 nucleotiden
(STR’s) spelen bij verwantschapsonderzoek en forensisch onderzoek rol. In meeste landen brengen
laboratoria STR’s van 13 loci (plaatsen in DNA) in kaart, wat DNA-profiel oplevert.
17.2 DNA kopiëren
In celcyclus verdubbelen DNA-moleculen zich tijdens S-fase (BINAS 76A) via DNA-
replicatie. Proces start op veel plaatsen tegelijk, waardoor totale replicatietijd veel
korter wordt. Enzymencomplex verbreekt op startpunt H-bruggen tussen beide DNA-
strengen. Helicasen ‘ritsen’ naar beide kanten toe DNA verder open. Zo ontstaan 2
openingen (replicatievorken). RNA-polymerase primase maakt op startpunt primer vast
van 20 ribonucleotiden. Vanaf primer vormt enzym DNA-polymerase een nieuwe
streng. Door ruimtelijke structuur kan enzym maar op 1 manier aan DNA-streng
, hechten. Enzym leest nucleotiden van DNA-streng daardoor alleen in 3’ 5’ richting en vormt in 5’
3’ richting zogeheten ‘leidende streng’ (BINAS 71D). DNA-polymerase maakt DNA-nucleotiden
vast in juiste combinaties (C-G en T-A) en koppelt ze zijwaarts aan elkaar tot continue reeks op
beide DNA-streng. In andere richting verloopt replicatie in kleine stukjes, wat volgende streng
(BINAS 71D) oplevert. Primase plaatst op korte afstand van startpunt een RNA-primer, waar vanaf
DNA-polymerase in 3’ 5’ richting stukje DNA kan vormen. In vergelijking met leidende streng is
dit dus achterwaarts kopiëren. Nieuwe stukje heet Okazaki-fragment (BINAS 71D). Helicase maakt
dat replicatievork opschuift, primase voegt nieuwe RNA-primer toe en er groeit volgend Okazaki-
fragment. Ander type DNA-polymerase vervangt alle RNA-nucleotiden uit de primers door DNA-
nucleotiden. Enzym ligase koppelt Okazaki-fragmenten aan elkaar tot complete streng. Enzymen
controleren ten slotte of replicatie foutenvrij is.
Dit proces van DNA-verdubbeling is semi-conservatief (elk nieuw molecuul bestaat uit
oorspronkelijke en nieuwe streng.
DNA-replicatie in cel is uitgangspunt voor PCR-methode (BINAS 71M2). PCR vindt plaats in machine
die steeds snel en nauwkeurig van temperatuur wisselt. Analist brengt in machine mengsel van het
te kopiëren DNA-fragment, 2 verschillende DNA-primers, speciaal type DNA-polymerase en
benodigde nucleotiden. DNA-primers van ongeveer 20 deoxyribosenucleotiden zijn zo ontworpen
dat ze complementair zijn aan beide 3’-uiteinden van doel-DNA (deel van NDA wat onderzoeker wil
vermeerderen).
17.3 Het maken van polypepti deketens
Voordat een cel eiwit kan maken, is het nodig info uit DNA naar ribosomen in cytoplasma te
brengen. Gebeurt d.m.v. mRNA. mRNA-molecuul is enkelstrengs en bevat info van 1 gen, op basis
waarvan ribosomen een of meerdere eiwitten kunnen vormen.
Transcriptie = overschrijven van gen naar mRNA. Start met aankoppelen van RNA-polymerase.
Gebeurt op 25 baseparen voor gen bij promotor (stukje DNA dat activeren van gen regelt en
startpunt is voor transcriptie). Koppelplaats van RNA-polymerase ligt bij volgorde 3’-
TATAAA-5’ (TATA-box), aan begin van promotor. Door promotor vindt transcriptie altijd
plaats aan dezelfde DNA-streng (matrijsstreng of template). Na binding aan promotor
schuift RNA-polymerase langs DNA in afleesrichting van 3’ 5’, waarbij RNA-nucleotiden
aan elkaar koppelt in 5’ 3’ richting. Gevormde mRNA heeft dezelfde code als streng
tegenover matrijsstreng, maar T’s vervangen door U’s. Deze DNA-streng heet daardoor
coderende streng. RNA-polymerase stopt bij eindsignaal van de transcriptie: 3’-TTATTT-5’.
Eiwitten koppelen daar RNA-polymerase en mRNA-keten los van matrijsstreng. Beide einden
van mRNA hebben aan begin en einde ook nog niet-coderend deel (UTR). Coderende deel in
mRNA begint altijd met AUG (startcodon) en eindigt met stopcodon.
Gevormde mRNA heet nu nog pre-mRNA. Pre-mRNA-streng krijgt aan 3’-einde poly-A-staart van
50-250 A’s achter elkaar (BINAS 71H). Staart slijt tijdens gebruik mRNA.
Al tijdens transcriptie verbinden enzymen G-nucleotide aan 5’-begin van mRNA met CH 3-groep: de
5’ cap. Deze cap maakt mRNA stabieler en speelt o.a. rol in vervoer van mRNA uit celkern naar
grondplasma en start van translatie. Bij mRNA van eukaryoten volgt ten slotte nog verwijderen van
introns (delen die niet coderen voor eiwit). Dit proces heet splicing. Overblijvende exons koppelen
aaneen en vormen samen met cap en poly-A-staart definitieve mRNA dat naar grondplasma gaat.
17.1 DNA in je cellen
DNA = bevat de info voor het maken van eiwitten. In menselijke cellen is dit verdeeld over 46
chromosomen in celkern en cirkelvormig DNA in mitochondriën. DNA-molecuul bestaat uit 2
strengen, ieder zo’n 50 tot 250 miljoen nucleotiden lang, die samen dubbele helix vormen.
DNA-nucleotiden = bestaan uit fosfaatgroep, suikermolecuul en stikstofbase.
In DNA zitten 4 verschillende stikstokbasen: A, C, G en T. stikstofbasen van ene streng binden via H-
bruggen met die van tegenoverliggende streng. A-T (2 H-bruggen) en C-G (3 H-bruggen). Door deze
vaste combinatie basenparen zijn beide strengen in DNA-molecuul complementair (volgorde in ene
streng bepaalt die in andere en andersom). 5’-einde (met vrije fosfaatgroep) van ene streng ligt
naast 3’-einde (met vrije OH-groep) van andere streng.
Histonen = verstevigen en beschermen DNA-moleculen bij eukaryoten in de kern. 8 histonen
vormen samen bolletje waar deel van DNA-molecuul omheen is gerold.
Nucleosoom = geheel van histonen en eromheen gerolde DNA.
Chromatinedraad = ontstaat als histonen van verschillende nucleosomen met elkaar koppelen.
Deze draad spiraliseert tot chromatine waardoor DNA-molecuul heel compact in celkern is
opgeborgen.
Mitochondrium heeft 5-10 cirkelvormige moleculen mitochondriaal DNA (mtDNA). mtDNA bevat 37
genen, waarvan 13 coderen voor eiwitten die betrokken zijn bij aerobe dissimilatie. De rest codeert
rRNA en tRNA. mtDNA erft over van moeder naar kinderen. Daarom gebruiken onderzoekers
mtDNA bij bepalen van afstamming via moederlijke lijn.
Totale DNA van een persoon (genoom) bevat zo’n 19 000 genen.
Gen = stuk DNA met info voor productie van een of meerdere eiwitten. Die eiwitten spelen rol bij
tot stand komen van erfelijke eigenschap. Alle cellen hebben hetzelfde DNA, maar
afhankelijk van functie zijn verschillende genen actief.
DNA-code in genen ligt vast in volgorde van stikstofbasen. Ieder gen heeft eigen sequentie van A, G,
C, T. Maar klein deel van DNA codeert voor eiwitten. Het grootste deel (niet-coderend DNA) heeft
andere functie, bijv. regelen van aan- en uitschakelen van genen in coderende DNA. In DNA komen
herhalingen voor van series nucleotiden (repetitief DNA). Korte repeats van 2 tot 10 nucleotiden
(STR’s) spelen bij verwantschapsonderzoek en forensisch onderzoek rol. In meeste landen brengen
laboratoria STR’s van 13 loci (plaatsen in DNA) in kaart, wat DNA-profiel oplevert.
17.2 DNA kopiëren
In celcyclus verdubbelen DNA-moleculen zich tijdens S-fase (BINAS 76A) via DNA-
replicatie. Proces start op veel plaatsen tegelijk, waardoor totale replicatietijd veel
korter wordt. Enzymencomplex verbreekt op startpunt H-bruggen tussen beide DNA-
strengen. Helicasen ‘ritsen’ naar beide kanten toe DNA verder open. Zo ontstaan 2
openingen (replicatievorken). RNA-polymerase primase maakt op startpunt primer vast
van 20 ribonucleotiden. Vanaf primer vormt enzym DNA-polymerase een nieuwe
streng. Door ruimtelijke structuur kan enzym maar op 1 manier aan DNA-streng
, hechten. Enzym leest nucleotiden van DNA-streng daardoor alleen in 3’ 5’ richting en vormt in 5’
3’ richting zogeheten ‘leidende streng’ (BINAS 71D). DNA-polymerase maakt DNA-nucleotiden
vast in juiste combinaties (C-G en T-A) en koppelt ze zijwaarts aan elkaar tot continue reeks op
beide DNA-streng. In andere richting verloopt replicatie in kleine stukjes, wat volgende streng
(BINAS 71D) oplevert. Primase plaatst op korte afstand van startpunt een RNA-primer, waar vanaf
DNA-polymerase in 3’ 5’ richting stukje DNA kan vormen. In vergelijking met leidende streng is
dit dus achterwaarts kopiëren. Nieuwe stukje heet Okazaki-fragment (BINAS 71D). Helicase maakt
dat replicatievork opschuift, primase voegt nieuwe RNA-primer toe en er groeit volgend Okazaki-
fragment. Ander type DNA-polymerase vervangt alle RNA-nucleotiden uit de primers door DNA-
nucleotiden. Enzym ligase koppelt Okazaki-fragmenten aan elkaar tot complete streng. Enzymen
controleren ten slotte of replicatie foutenvrij is.
Dit proces van DNA-verdubbeling is semi-conservatief (elk nieuw molecuul bestaat uit
oorspronkelijke en nieuwe streng.
DNA-replicatie in cel is uitgangspunt voor PCR-methode (BINAS 71M2). PCR vindt plaats in machine
die steeds snel en nauwkeurig van temperatuur wisselt. Analist brengt in machine mengsel van het
te kopiëren DNA-fragment, 2 verschillende DNA-primers, speciaal type DNA-polymerase en
benodigde nucleotiden. DNA-primers van ongeveer 20 deoxyribosenucleotiden zijn zo ontworpen
dat ze complementair zijn aan beide 3’-uiteinden van doel-DNA (deel van NDA wat onderzoeker wil
vermeerderen).
17.3 Het maken van polypepti deketens
Voordat een cel eiwit kan maken, is het nodig info uit DNA naar ribosomen in cytoplasma te
brengen. Gebeurt d.m.v. mRNA. mRNA-molecuul is enkelstrengs en bevat info van 1 gen, op basis
waarvan ribosomen een of meerdere eiwitten kunnen vormen.
Transcriptie = overschrijven van gen naar mRNA. Start met aankoppelen van RNA-polymerase.
Gebeurt op 25 baseparen voor gen bij promotor (stukje DNA dat activeren van gen regelt en
startpunt is voor transcriptie). Koppelplaats van RNA-polymerase ligt bij volgorde 3’-
TATAAA-5’ (TATA-box), aan begin van promotor. Door promotor vindt transcriptie altijd
plaats aan dezelfde DNA-streng (matrijsstreng of template). Na binding aan promotor
schuift RNA-polymerase langs DNA in afleesrichting van 3’ 5’, waarbij RNA-nucleotiden
aan elkaar koppelt in 5’ 3’ richting. Gevormde mRNA heeft dezelfde code als streng
tegenover matrijsstreng, maar T’s vervangen door U’s. Deze DNA-streng heet daardoor
coderende streng. RNA-polymerase stopt bij eindsignaal van de transcriptie: 3’-TTATTT-5’.
Eiwitten koppelen daar RNA-polymerase en mRNA-keten los van matrijsstreng. Beide einden
van mRNA hebben aan begin en einde ook nog niet-coderend deel (UTR). Coderende deel in
mRNA begint altijd met AUG (startcodon) en eindigt met stopcodon.
Gevormde mRNA heet nu nog pre-mRNA. Pre-mRNA-streng krijgt aan 3’-einde poly-A-staart van
50-250 A’s achter elkaar (BINAS 71H). Staart slijt tijdens gebruik mRNA.
Al tijdens transcriptie verbinden enzymen G-nucleotide aan 5’-begin van mRNA met CH 3-groep: de
5’ cap. Deze cap maakt mRNA stabieler en speelt o.a. rol in vervoer van mRNA uit celkern naar
grondplasma en start van translatie. Bij mRNA van eukaryoten volgt ten slotte nog verwijderen van
introns (delen die niet coderen voor eiwit). Dit proces heet splicing. Overblijvende exons koppelen
aaneen en vormen samen met cap en poly-A-staart definitieve mRNA dat naar grondplasma gaat.
