Bi - H17 – DNA
17.1 DNA IN JE CELLEN
DNA (Binas 71BC, 67F1)
- DNA bevat informatie voor maken van eiwitten, verdeeld over 46 chromosomen in celkern en
cirkelvormig DNA in mitochondriën.
- DNA-molecuul bestaat uit dubbele helix opgebouwd uit twee strengen nucleotiden: bouwsteen van
DNA en RNA; fosfaatgroep, suikermolecuul (deoxyribose/ribose) en stikstofbase (A, C, G, of T/U).
- Deoxyribose heeft vijf C-atomen die op vaste manier genummerd zijn. In DNA-nucleotide vormt
eerst C-atoom (1’) van deoxyribose binding met stikstofbase en het vijfde (5’) met fosfaatgroep.
- Elke nucleotide in een streng is via zijn fosfaatgroep gekoppeld aan het 3’ C-atoom van deoxyribose
van nucleotide ernaast.
- Vier verschillende stikstofbasen: adenine (A), cytosine (C), guanine (G), en thymine (T).
- RNA bevat uracil (U) i.p.v. T.
- A vormt altijd binding met T via twee H-bruggen terwijl C en G verbonden zijn via drie H-bruggen.
- Door vaste combinatie van basenparen zijn beide strengen in DNA-molecuul complementair:
volgorde in ene streng (leidende streng) bepaalt die in de andere (volgende streng) en andersom.
- 5’-einde (vrije fosfaatgroep) van ene streng ligt naast 3’-einde (vrije OH-groep) van andere.
Opgerold DNA (Binas 70A)
- Speciale eiwitten, histonen, verstevigen en beschermen DNA-moleculen bij eukaryoten in celkern.
- Acht histonen vormen samen bolletje waar deel van DNA-molecuul omheen is gerold. Histon H1
houdt het als een veiligheidsspeld bij elkaar. Dit geheel heet een nucleosoom.
- Histonen van verschillende nucleosomen koppelen met elkaar waardoor dikke chromatinedraad
ontstaat. Deze draad spiraliseert tot chromatine waardoor DNA-molecuul heel compact is.
Mitochondriaal DNA
- Mitochondrium heeft 5-10 cirkelvormige moleculen mitochondriaal DNA, afgekort mtDNA: van 37
genen coderen 13 voor eiwitten betrokken bij aerobe dissimilatie, rest codeert voor rRNA
(bouwstenen ribosomen) en tRNA (transporteert aminozuren).
- mtDNA erft, via eicel, over van moeder naar zowel zonen als dochters.
Genen bevatten informatie
- Genoom: totale DNA van een persoon.
- Gen: deel van DNA met informatie voor productie van een of meerdere eiwitten.
- Alle cellen hebben zelfde DNA, maar afhankelijk van hun functie zijn verschillende genen actief.
- DNA-code in genen ligt vast in volgorde van stikstofbasen. Ieder gen heeft eigen sequentie
(volgorde) van afwisselend A’s, C’s, T’s en G’s.
- Niet-coderend DNA: grootste deel van DNA, codeert niet voor eiwitten, maar heeft andere functies
zoals bijv. produceren van rRNA of tRNA, of het aan- en uitschakelen van genen in coderende DNA:
1,5-2% van DNA dat codeert voor eiwitten.
- In DNA, meestal niet-coderende deel, komen herhalingen voor van series nucleotiden; repetitief
DNA. Deze komen aaneengeschakeld achter elkaar voor, maar ook verspreid over chromosoom.
- Aantal nucleotiden in herhaling varieert van twee tot enkele duizenden, ongeveer 2/3 van
menselijk genoom bestaat uit repetitief DNA.
- STR (short tandem repeat): type repetitief DNA met aantal korte repeats van 2-10 nucleotiden lang.
- STR’s spelen bij verwantschapsonderzoek en forensisch onderzoek een rol,
- Omdat chromosomen in cellen in paren voorkomen, heet iedereen van bepaalde STR twee
exemplaren, soms gelijk, meestal verschillend. Net als bij genen wordt gesproken over allelen.
- Bij verwantschapsonderzoek vergelijkt een analist de allelen van STR’s afkomstig van
chromosomen van verschillende personen.
, - In meeste landen brengen laboratoria de STR’s van 13 loci (plaats in DNA) in kaart, wat een
DNA-profiel (unieke set STR’s in DNA van individu) oplevert.
- Vaste schrijfwijze; D7S280 8/10 geeft aan dat er in DNA op STR D7S280-locus twee allelen zijn,
een met 8 en een met 10 repeats.
17.2 DNA KOPIËREN
DNA-verdubbeling in een cel (Binas 71D, 76A)
- In celcyclus verdubbelen DNA-moleculen zich tijdens S-fase via DNA-replicatie: verdubbelen DNA.
- Proces start op veel plaatsen tegelijk, wat totale replicatietijd sterk verkort.
- Topolsomerase (niet in boek, wel ppt) despiraliseerd DNA
- Helicase: enzym dat beide DNA-strengen van chromosoom van elkaar losknipt door H-bruggen te
verbreken. Zo ontstaan twee openingen, replicatievorken: plaatsen waar DNA-strengen aan
weerszijden van replicatiestartpunt uiteengaan door werking van helicase.
- Primase: Enzym (een RNA-polymerase) dat bij DNA-replicatie een primer van ± 20 ribonucleotiden,
met complementaire code, vastmaakt aan DNA-streng, waarna DNA-replicatie start.
- Ribonucleotide: (RNA-nucleotide) een nucleotide met ribose i.p.v. deoxyribose en naast C,G en A,
U i.p.v. T.
- Vanaf primer vormt enzym DNA-polymerase een nieuwe streng, door complementaire DNA-
nucleotiden aan elkaar en aan originele streng te koppelen.
- Door ruimtelijke structuur kan enzym maar op één manier aan DNA-streng hechten. Hierdoor
leest het enzym de nucleotiden van DNA-streng alleen in 3’ -> 5’ richting en vormt in 5’ -> 3’
richting een zogeheten ‘leidende streng’.
- In andere richting van startpunt kan DNA-polymerase geen continue streng vormen, omdat dit
tegen zijn lees richting ingaat. Hier verloopt replicatie in kleine stukjes, dit levert een zogeheten
‘volgende streng’.
- Primase plaatst op korte afstand van startpunt RNA-primer, waar vanaf DNA-polymerase in 3’ ->
5’ richting (dus naar startpunt toe) een stukje DNA kan vormen.
- In vergelijking met leidende streng is dit achterwaarts kopiëren er ontstaat een Okazaki-
fragment: kort DNA-fragment (van volgende streng) met RNA-primer. Groeit tijdens replicatie
vanaf RNA-primer achterwaarts in richting van startpunt van replicatie.
- Helicase maakt dat replicatievork opschuift, primase voegt een nieuwe RNA-primer toe en er
groeit een volgend Okazaki-fragment.
- Een ander type DNA-polymerase vervangt alle RNA-nucleotiden uit primers door DNA-nucleotiden.
- Ligase: enzym dat bij DNA-replicatie een Okazaki-fragment plakt aan rest van nieuwe keten.
- Enzymen controleren of replicatie foutenvrij is.
- Semi-conservatieve replicatie: na replicatie bestaan beide DNA-moleculen uit originele en
nieuwgevormde streng.
Kopieermachine voor DNA
- PCR-methode: (polymerase-chain-reaction) Methode om in een apparaat in stappen minimale
hoeveelheden DNA kunstmatig snel te vermenigvuldigen.
- Analist brengt in machine mengsel van het te kopiëren DNA-fragment, twee verschillende DNA-
primers, een speciaal type DNA-polymerase en benodigde nucleotiden.
- DNA-primers van ± 20 deoxyribosenucleotiden (DNA-nucleotide) zijn zo ontworpen dat ze
complementair zijn aan beide 3’-uiteinden van doel-DNA, (target DNA) deel van DNA dat
onderzoeken wil vermeerderen.
- Bij 95 ˚C verbreken H-bruggen en opent dubbelstrengs DNA-molecuul. Bij 52 ˚C binden beide
DNA-primers elk aan een van beide strengen. Bij 72 ˚C verlengt hittebestendig DNA-polymerase
17.1 DNA IN JE CELLEN
DNA (Binas 71BC, 67F1)
- DNA bevat informatie voor maken van eiwitten, verdeeld over 46 chromosomen in celkern en
cirkelvormig DNA in mitochondriën.
- DNA-molecuul bestaat uit dubbele helix opgebouwd uit twee strengen nucleotiden: bouwsteen van
DNA en RNA; fosfaatgroep, suikermolecuul (deoxyribose/ribose) en stikstofbase (A, C, G, of T/U).
- Deoxyribose heeft vijf C-atomen die op vaste manier genummerd zijn. In DNA-nucleotide vormt
eerst C-atoom (1’) van deoxyribose binding met stikstofbase en het vijfde (5’) met fosfaatgroep.
- Elke nucleotide in een streng is via zijn fosfaatgroep gekoppeld aan het 3’ C-atoom van deoxyribose
van nucleotide ernaast.
- Vier verschillende stikstofbasen: adenine (A), cytosine (C), guanine (G), en thymine (T).
- RNA bevat uracil (U) i.p.v. T.
- A vormt altijd binding met T via twee H-bruggen terwijl C en G verbonden zijn via drie H-bruggen.
- Door vaste combinatie van basenparen zijn beide strengen in DNA-molecuul complementair:
volgorde in ene streng (leidende streng) bepaalt die in de andere (volgende streng) en andersom.
- 5’-einde (vrije fosfaatgroep) van ene streng ligt naast 3’-einde (vrije OH-groep) van andere.
Opgerold DNA (Binas 70A)
- Speciale eiwitten, histonen, verstevigen en beschermen DNA-moleculen bij eukaryoten in celkern.
- Acht histonen vormen samen bolletje waar deel van DNA-molecuul omheen is gerold. Histon H1
houdt het als een veiligheidsspeld bij elkaar. Dit geheel heet een nucleosoom.
- Histonen van verschillende nucleosomen koppelen met elkaar waardoor dikke chromatinedraad
ontstaat. Deze draad spiraliseert tot chromatine waardoor DNA-molecuul heel compact is.
Mitochondriaal DNA
- Mitochondrium heeft 5-10 cirkelvormige moleculen mitochondriaal DNA, afgekort mtDNA: van 37
genen coderen 13 voor eiwitten betrokken bij aerobe dissimilatie, rest codeert voor rRNA
(bouwstenen ribosomen) en tRNA (transporteert aminozuren).
- mtDNA erft, via eicel, over van moeder naar zowel zonen als dochters.
Genen bevatten informatie
- Genoom: totale DNA van een persoon.
- Gen: deel van DNA met informatie voor productie van een of meerdere eiwitten.
- Alle cellen hebben zelfde DNA, maar afhankelijk van hun functie zijn verschillende genen actief.
- DNA-code in genen ligt vast in volgorde van stikstofbasen. Ieder gen heeft eigen sequentie
(volgorde) van afwisselend A’s, C’s, T’s en G’s.
- Niet-coderend DNA: grootste deel van DNA, codeert niet voor eiwitten, maar heeft andere functies
zoals bijv. produceren van rRNA of tRNA, of het aan- en uitschakelen van genen in coderende DNA:
1,5-2% van DNA dat codeert voor eiwitten.
- In DNA, meestal niet-coderende deel, komen herhalingen voor van series nucleotiden; repetitief
DNA. Deze komen aaneengeschakeld achter elkaar voor, maar ook verspreid over chromosoom.
- Aantal nucleotiden in herhaling varieert van twee tot enkele duizenden, ongeveer 2/3 van
menselijk genoom bestaat uit repetitief DNA.
- STR (short tandem repeat): type repetitief DNA met aantal korte repeats van 2-10 nucleotiden lang.
- STR’s spelen bij verwantschapsonderzoek en forensisch onderzoek een rol,
- Omdat chromosomen in cellen in paren voorkomen, heet iedereen van bepaalde STR twee
exemplaren, soms gelijk, meestal verschillend. Net als bij genen wordt gesproken over allelen.
- Bij verwantschapsonderzoek vergelijkt een analist de allelen van STR’s afkomstig van
chromosomen van verschillende personen.
, - In meeste landen brengen laboratoria de STR’s van 13 loci (plaats in DNA) in kaart, wat een
DNA-profiel (unieke set STR’s in DNA van individu) oplevert.
- Vaste schrijfwijze; D7S280 8/10 geeft aan dat er in DNA op STR D7S280-locus twee allelen zijn,
een met 8 en een met 10 repeats.
17.2 DNA KOPIËREN
DNA-verdubbeling in een cel (Binas 71D, 76A)
- In celcyclus verdubbelen DNA-moleculen zich tijdens S-fase via DNA-replicatie: verdubbelen DNA.
- Proces start op veel plaatsen tegelijk, wat totale replicatietijd sterk verkort.
- Topolsomerase (niet in boek, wel ppt) despiraliseerd DNA
- Helicase: enzym dat beide DNA-strengen van chromosoom van elkaar losknipt door H-bruggen te
verbreken. Zo ontstaan twee openingen, replicatievorken: plaatsen waar DNA-strengen aan
weerszijden van replicatiestartpunt uiteengaan door werking van helicase.
- Primase: Enzym (een RNA-polymerase) dat bij DNA-replicatie een primer van ± 20 ribonucleotiden,
met complementaire code, vastmaakt aan DNA-streng, waarna DNA-replicatie start.
- Ribonucleotide: (RNA-nucleotide) een nucleotide met ribose i.p.v. deoxyribose en naast C,G en A,
U i.p.v. T.
- Vanaf primer vormt enzym DNA-polymerase een nieuwe streng, door complementaire DNA-
nucleotiden aan elkaar en aan originele streng te koppelen.
- Door ruimtelijke structuur kan enzym maar op één manier aan DNA-streng hechten. Hierdoor
leest het enzym de nucleotiden van DNA-streng alleen in 3’ -> 5’ richting en vormt in 5’ -> 3’
richting een zogeheten ‘leidende streng’.
- In andere richting van startpunt kan DNA-polymerase geen continue streng vormen, omdat dit
tegen zijn lees richting ingaat. Hier verloopt replicatie in kleine stukjes, dit levert een zogeheten
‘volgende streng’.
- Primase plaatst op korte afstand van startpunt RNA-primer, waar vanaf DNA-polymerase in 3’ ->
5’ richting (dus naar startpunt toe) een stukje DNA kan vormen.
- In vergelijking met leidende streng is dit achterwaarts kopiëren er ontstaat een Okazaki-
fragment: kort DNA-fragment (van volgende streng) met RNA-primer. Groeit tijdens replicatie
vanaf RNA-primer achterwaarts in richting van startpunt van replicatie.
- Helicase maakt dat replicatievork opschuift, primase voegt een nieuwe RNA-primer toe en er
groeit een volgend Okazaki-fragment.
- Een ander type DNA-polymerase vervangt alle RNA-nucleotiden uit primers door DNA-nucleotiden.
- Ligase: enzym dat bij DNA-replicatie een Okazaki-fragment plakt aan rest van nieuwe keten.
- Enzymen controleren of replicatie foutenvrij is.
- Semi-conservatieve replicatie: na replicatie bestaan beide DNA-moleculen uit originele en
nieuwgevormde streng.
Kopieermachine voor DNA
- PCR-methode: (polymerase-chain-reaction) Methode om in een apparaat in stappen minimale
hoeveelheden DNA kunstmatig snel te vermenigvuldigen.
- Analist brengt in machine mengsel van het te kopiëren DNA-fragment, twee verschillende DNA-
primers, een speciaal type DNA-polymerase en benodigde nucleotiden.
- DNA-primers van ± 20 deoxyribosenucleotiden (DNA-nucleotide) zijn zo ontworpen dat ze
complementair zijn aan beide 3’-uiteinden van doel-DNA, (target DNA) deel van DNA dat
onderzoeken wil vermeerderen.
- Bij 95 ˚C verbreken H-bruggen en opent dubbelstrengs DNA-molecuul. Bij 52 ˚C binden beide
DNA-primers elk aan een van beide strengen. Bij 72 ˚C verlengt hittebestendig DNA-polymerase
