Samenvatting DNA opbouw en replicatie - Leerdoelen celbiologie

De samenstelling en structuur van DNA, RNA, chromosomen,
chromatine en het genoom tot in detail beschrijven.


Genoom
Het genoom van een eukaryoot bestaat uit een enkel lineair DNA molecuul met veel
bijbehorende eiwitten. In bacteriën bestaat het genoom uit een dubbelstrengs circulair dubbel
helix DNA molecuul met bijbehorende specifieke eiwitten.
Het DNA van bacteriën zit in de nucleoide en is niet omringd door een membraan.

Chromatine
Chromatine is het complex van DNA en eiwitten samen (met histon eiwitten bijvoorbeeld).
Chromatine zorgen voor het compact maken van DNA zodat het in de celkern past: DNA
moet condenseren om kleiner te worden, maar DNA wilt van nature niet condenseren. Dus
worden er positief geladen eiwitten tussen het DNA gezet. In de eiwitten zit histamine die
een positieve lading hebben. DNA gaat zich wentelen rondom een positief geladen histon
eiwit, omdat DNA negatief geladen is. Condensine is een eiwit dat ervoor zorgt dat het DNA
nog strakker word opgerold.
Chromatine ondergaan sterke veranderingen in hoe dicht ze zijn opgerold door de celcyclus
heen. In de interfase is de chromatine niet heel dicht verpakt, dan word de chromatine een
euchromatine genoemd. De compactere chromatine word heterochromatine genoemd. Bij de
euchromatine is het DNA dus losjes opgerold en zijn de genen toegankelijk voor transcriptie,
enzymen kunnen er tussen komen. Bij de heterochromatine is het DNA heel strak opgerold
en zijn de genen niet toegankelijk voor transcriptie, er is geen ruimte voor enzymen.
Het DNA blijft altijd netjes georganiseerd, welke toestand dan ook (wel gecondenseerd of
niet). Wanneer een cel zich klaarmaakt voor mitose word zijn chromatine georganiseerd in
lusjes en wordt het gecondenseerd in een klein dik metafase chromosoom.

Chromosomen
Chromosomen zijn dynamische structuren die gecondenseerd worden, losser gemaakt
worden of veranderd worden wanneer dit nodig is voor verschillende cel processen: DNA
replicatie, mitose, meiose en gen expressie.
Een chromosoom bestaat uit twee zuster chromatiden die DNA bevatten, deze worden uit
elkaar gehaald tijdens de mitose. Als het DNA van een chromosoom helemaal uitgerekt zou
worden zou dit 4 cm lang zijn.

Genen / nucleïne zuren
Genen bestaan uit DNA wat behoord tot de nucleïne zuren. Nucleïne zuren zijn polymeren
gemaakt van nucleotiden monomeren. De DNA en RNA strengen zijn dus altijd
polymeren/polynucleotiden.
Een nucleotide bestaat uit drie delen: een 5 waardig suiker (pentose), een stikstof base en 1
tot 3 fosfaatgroepen. Het monomeer wat gebruikt word om polynucleotiden (DNA/RNA) te
maken heeft drie fosfaatgroepen, twee van de groepen gaan verloren tijdens het
polymerisatie proces. Het deel van een nucleotide zonder fosfaat groep is een nucleoside,
dus alleen een suiker en stikstofbase.

, Elke stikstofbase heeft een enkele ring (pyrimidines) of een dubbele ring (purines) die
stikstofatomen bevatten. Een pyrimidine heeft een 6 ring van koolstof en stikstof atomen.
Onderdeel van de pyrimidines zijn: Cytosine (C), Uracil (U) en Thymine (T). Purines zijn
groter ze hebben een 6 ring samengesmolten met een 5 ring. Onderdeel van de purines zijn:
Adenine (A) en Guanine (G). Al deze purines en pyrimidines komen in DNA en RNA voor
behalve Uracil dat alleen voorkomt in RNA en Thymine dat alleen voorkomt in DNA.
Het suiker dat aan de stikstofbase is gebonden is in DNA deoxyribose en in RNA ribose. Het
verschil tussen deze twee suikers is dat deoxyribose geen zuurstofatoom heeft op het
tweede koolstofatoom in ring.
De C atomen in het suikermolecuul zijn genummerd van 5’ tot 3’, tel met de klok mee. De
fosfaatgroep zit gebonden aan het 5’ koolstofatoom van de suiker.
Om de nucleotiden in een polynucleotide te linken is er een condensatiereactie nodig. De
aangrenzende nucleotiden worden verbonden door een fosfodiësterbinding. Deze binding
bestaat uit een fosfaatgroep die covalent gebonden is aan de suikers van twee nucleotiden.
Een fosfodiësterbinding is erg sterk. Door deze verbindingen te herhalen krijg je de suiker-
fosfaat backbone, de stikstofbasen zijn geen deel van deze backbone. De twee vrije einden
van het polymeer zijn verschillend van elkaar. Een kant heeft een fosfaatgroep aan het 5’
koolstofatoom en de andere kant heeft een OH groep op het 3’ koolstofatoom.
De stikstofbase zit altijd op 1, op 3’ zit een OH groep, fosfaatgroep op 5’. Je leest de streng
van 5’ naar 3’. De andere streng van het DNA is precies de andere kant op georiënteerd.




De volgorde van de basen langs een DNA of mRNA polymeer is uniek voor elk gen en zorgt
voor specifieke informatie aan de cel. Er zijn vrijwel oneindig veel volgorden mogelijk. De
informatie die het gen draagt is gecodeerd in een bepaalde volgorde van de 4 DNA basen,
elke volgorde betekent iets anders. De volgorde van basen in een gen specialiseert de
aminozuurvolgorde en dus de primaire structuur van een eiwit wat dus een 3D structuur
vormt en daarmee weer de functie in de cel bepaald.