Biologie TW 2: hoofdstuk 19
19.1 DNA compact verpakt in chromosomen
DNA (desoxyribonucleïnezuur) → bevat alle informatie voor het maken van de
eiwitmoleculen die nodig zijn voor het goed functioneren van je lichaam.
↳ een DNA-molecuul is dubbelstrengs: twee lange strengen die in een spiraalvorm om
elkaar heen zijn gedraaid tot een dubbele helix. (Binas 71C en E)
Deoxyribonucleotide → de bouwstenen van een DNA-moleculen. Ze bestaan uit een
fosfaatgroep, een suikermolecuul (desoxyribose) en een nucleïnebase (stikstofbase)
(Binas 71A en B)
In DNA komen vier verschillende nucleïnebasen voor: adenine (A), cytosine (C), guanine (G)
en thymine (T) en zijn verbonden door waterstofbruggen. Tussen A en T zijn er twee
H-bruggen en tussen C en G zijn er 3. Door deze vaste basenparen zijn beide strengen in
het DNA-molecuul complementair.
↳ De volgorden van de nucleïnebasen in een gen levert de genetische code voor een
erfelijke eigenschap.
Het DNA in een celkern is beschermd door eiwitten. Daardoor krijgen bepaalde gevaarlijke
stoffen minder kans het DNA te beschadigen. De verpakkings eiwitten, ook wel histonen,
spelen hierbij een belangrijke rol. (Binas 70A)
De zure fosfaatgroepen van het DNA hechten aan de basische histonen, deze structuren die
ontstaat zijn nucleosomen. Door bindingen tussen de histonen van verschillende
nucleosomen ontstaat een dikke draad. Deze chromatinedraad spiraliseert verder tot een
compacte spiraal die samen met de spiralen van andere chromosomen het chromatine in
de kern vormt. Bij een kerndeling verdubbelt het DNA in de S-fase en rolt het verdubbelde
chromatinedraad nog verder op tot een compact verdubbeld chromosoom.
- Donkere gebieden in de celkern; ontstaan door compact gespiraliseerde
chromatinedraden. Vind geen genexpressie plaats.
- Lichte gebieden in de celkern; zijn deze minder compact, waardoor de structuur van
de chromatinedraden open is en de genetische info voor het aanmaken van een eiwit
dus makkelijk af te lezen is. De genen kunnen hier tot expressie komen.
In het midden van de celkern van een eukaryoot ligt nog een donker deel: het
kernlichaampje. (Binas 79B en C)
↳ Hier ontstaan uit rRNA en ribosomale eiwitten de ribosomen die in het grondplasma nodig
zijn bij de translatie.
In het centromeer en aan de uiteinden, de telomeren, is een chromatinedraad altijd sterk
gespiraliseerd, in deze gebieden liggen geen genen → niet-coderend-DNA.
Mitochondriën bevatten mitochondriaal DNA (mtDNA): een aantal cirkelvormige
DNA-moleculen die elkaars kopie zijn. Reactieve zuurstofmoleculen die ontstaan tijdens de
oxidatieve fosforylering kunnen het mtDNA gemakkelijk beschadigen. Met de leeftijd stijgt
ook het aantal mutaties dat mogelijk heeft plaatsgevonden in het DNA, als dit percentage
, boven de drempelwaarde komt dan kunnen cellen onvoldoende energie vrijmaken
(mogelijke oorzaak veroudering).
19.2 DNA-verdubbeling
Met de leeftijd neemt het aantal mutaties in het DNA van lichaamscellen toe.
- De reactieve O2-moleculen in de mitochondriën kunnen terechtkomen in het
grondplasma en de celkern. Hier reageren ze met het kernDNA.
DNA-herstelsystemen → repareren de beschadigde nucleïnebasen, maar de efficiëntie is
geen 100% (Binas 71I)
In een delende cel kan een beschadigde nucleïnebase leiden tot het inbouwen van een
andere nucleïnebase in het DNA van de dochtercellen: substitutie.
Puntmutatie → een verandering van één basenpaar in het DNA
Deletie → een puntmutatie waarbij één basenpaar uit het DNA-molecuul verdwijnt
Insertie → één extra basenpaar dat zich in het DNA-molecuul heeft genesteld
Duplicaties → verdubbelingen van DNA-delen
Inversies → het omdraaien van DNA-delen
Röntgenstraling, uv-straling en chemische stoffen verhogen de kans op mutaties in het DNA
en heten daarom mutageen.
Radioactieve straling veroorzaakt breuken in één of beide DNA-strengen en
chromosoommutaties, veranderingen van grote gebieden in het DNA, zoals deleties,
inserties, duplicaties, inversies, maar ook translocaties.
Het proces van DNA-verdubbeling heet DNA-replicatie; is semi-conservatief (Binas 71D)
1. Op duizenden plaatsen tegelijk verbreken helicase-enzymen de waterstofbruggen en
ontstaan replicatievorken. Hierna maken andere enzymen het werk af.
2. De start van een DNA-replicatie begint met het plaatsen van het RNA primer door
het enzym primase. Het enzym DNA-polymerase kan vanaf die primer echter maar
in één richting werken: van 3’→5’. Hierdoor kan bij de ene streng het nieuwe DNA
continu groeien, van 5’→3’. Aan de andere streng groeit het DNA in stukjes, de
Okazaki-fragmenten, in tegengestelde richting (‘achterwaartse synthes’) steeds
vanaf een nieuwe primer. Enzymen plakken de stukjes aan elkaar.
3. Het 2e Okazaki-fragment groeit, totdat het bij de primer van het 1e Okazaki fragment
komt. Het enzym DNA-polymerase 1 vervangt de RNA-primer door DNA en het
enzym DNA-ligase verbindt de losse stukken DNA met elkaar.
4. Ook de ‘achterwaartse synthese’ met Okazaki-fragmenten levert een complete
DNA-streng op.
5. Elk nieuw DNA-molecuul bevat één oude en één nieuwe streng.
Aan het einde van het DNA-molecuul koppelt helicase af. Het primase kan niet meer aan
een streng binden, waardoor de DNA-replicatie van het laatste Okazaki-fragment niet kan
plaatsvinden. Hierdoor verkorten de uiteinden van chromosomen, de telomeren, bij elke
celdeling. Het repetitief DNA van de telomeren codeert niet voor een eiwit.
19.1 DNA compact verpakt in chromosomen
DNA (desoxyribonucleïnezuur) → bevat alle informatie voor het maken van de
eiwitmoleculen die nodig zijn voor het goed functioneren van je lichaam.
↳ een DNA-molecuul is dubbelstrengs: twee lange strengen die in een spiraalvorm om
elkaar heen zijn gedraaid tot een dubbele helix. (Binas 71C en E)
Deoxyribonucleotide → de bouwstenen van een DNA-moleculen. Ze bestaan uit een
fosfaatgroep, een suikermolecuul (desoxyribose) en een nucleïnebase (stikstofbase)
(Binas 71A en B)
In DNA komen vier verschillende nucleïnebasen voor: adenine (A), cytosine (C), guanine (G)
en thymine (T) en zijn verbonden door waterstofbruggen. Tussen A en T zijn er twee
H-bruggen en tussen C en G zijn er 3. Door deze vaste basenparen zijn beide strengen in
het DNA-molecuul complementair.
↳ De volgorden van de nucleïnebasen in een gen levert de genetische code voor een
erfelijke eigenschap.
Het DNA in een celkern is beschermd door eiwitten. Daardoor krijgen bepaalde gevaarlijke
stoffen minder kans het DNA te beschadigen. De verpakkings eiwitten, ook wel histonen,
spelen hierbij een belangrijke rol. (Binas 70A)
De zure fosfaatgroepen van het DNA hechten aan de basische histonen, deze structuren die
ontstaat zijn nucleosomen. Door bindingen tussen de histonen van verschillende
nucleosomen ontstaat een dikke draad. Deze chromatinedraad spiraliseert verder tot een
compacte spiraal die samen met de spiralen van andere chromosomen het chromatine in
de kern vormt. Bij een kerndeling verdubbelt het DNA in de S-fase en rolt het verdubbelde
chromatinedraad nog verder op tot een compact verdubbeld chromosoom.
- Donkere gebieden in de celkern; ontstaan door compact gespiraliseerde
chromatinedraden. Vind geen genexpressie plaats.
- Lichte gebieden in de celkern; zijn deze minder compact, waardoor de structuur van
de chromatinedraden open is en de genetische info voor het aanmaken van een eiwit
dus makkelijk af te lezen is. De genen kunnen hier tot expressie komen.
In het midden van de celkern van een eukaryoot ligt nog een donker deel: het
kernlichaampje. (Binas 79B en C)
↳ Hier ontstaan uit rRNA en ribosomale eiwitten de ribosomen die in het grondplasma nodig
zijn bij de translatie.
In het centromeer en aan de uiteinden, de telomeren, is een chromatinedraad altijd sterk
gespiraliseerd, in deze gebieden liggen geen genen → niet-coderend-DNA.
Mitochondriën bevatten mitochondriaal DNA (mtDNA): een aantal cirkelvormige
DNA-moleculen die elkaars kopie zijn. Reactieve zuurstofmoleculen die ontstaan tijdens de
oxidatieve fosforylering kunnen het mtDNA gemakkelijk beschadigen. Met de leeftijd stijgt
ook het aantal mutaties dat mogelijk heeft plaatsgevonden in het DNA, als dit percentage
, boven de drempelwaarde komt dan kunnen cellen onvoldoende energie vrijmaken
(mogelijke oorzaak veroudering).
19.2 DNA-verdubbeling
Met de leeftijd neemt het aantal mutaties in het DNA van lichaamscellen toe.
- De reactieve O2-moleculen in de mitochondriën kunnen terechtkomen in het
grondplasma en de celkern. Hier reageren ze met het kernDNA.
DNA-herstelsystemen → repareren de beschadigde nucleïnebasen, maar de efficiëntie is
geen 100% (Binas 71I)
In een delende cel kan een beschadigde nucleïnebase leiden tot het inbouwen van een
andere nucleïnebase in het DNA van de dochtercellen: substitutie.
Puntmutatie → een verandering van één basenpaar in het DNA
Deletie → een puntmutatie waarbij één basenpaar uit het DNA-molecuul verdwijnt
Insertie → één extra basenpaar dat zich in het DNA-molecuul heeft genesteld
Duplicaties → verdubbelingen van DNA-delen
Inversies → het omdraaien van DNA-delen
Röntgenstraling, uv-straling en chemische stoffen verhogen de kans op mutaties in het DNA
en heten daarom mutageen.
Radioactieve straling veroorzaakt breuken in één of beide DNA-strengen en
chromosoommutaties, veranderingen van grote gebieden in het DNA, zoals deleties,
inserties, duplicaties, inversies, maar ook translocaties.
Het proces van DNA-verdubbeling heet DNA-replicatie; is semi-conservatief (Binas 71D)
1. Op duizenden plaatsen tegelijk verbreken helicase-enzymen de waterstofbruggen en
ontstaan replicatievorken. Hierna maken andere enzymen het werk af.
2. De start van een DNA-replicatie begint met het plaatsen van het RNA primer door
het enzym primase. Het enzym DNA-polymerase kan vanaf die primer echter maar
in één richting werken: van 3’→5’. Hierdoor kan bij de ene streng het nieuwe DNA
continu groeien, van 5’→3’. Aan de andere streng groeit het DNA in stukjes, de
Okazaki-fragmenten, in tegengestelde richting (‘achterwaartse synthes’) steeds
vanaf een nieuwe primer. Enzymen plakken de stukjes aan elkaar.
3. Het 2e Okazaki-fragment groeit, totdat het bij de primer van het 1e Okazaki fragment
komt. Het enzym DNA-polymerase 1 vervangt de RNA-primer door DNA en het
enzym DNA-ligase verbindt de losse stukken DNA met elkaar.
4. Ook de ‘achterwaartse synthese’ met Okazaki-fragmenten levert een complete
DNA-streng op.
5. Elk nieuw DNA-molecuul bevat één oude en één nieuwe streng.
Aan het einde van het DNA-molecuul koppelt helicase af. Het primase kan niet meer aan
een streng binden, waardoor de DNA-replicatie van het laatste Okazaki-fragment niet kan
plaatsvinden. Hierdoor verkorten de uiteinden van chromosomen, de telomeren, bij elke
celdeling. Het repetitief DNA van de telomeren codeert niet voor een eiwit.
