DNA

In dit thema leer je hoe DNA is opgebouwd en hoe de informatie in het DNA tot uiting komt in het fenotype van het organisme.

 

Bouw van het DNA

Alle erfelijke eigenschappen van de mens liggen vast op het DNA van de mens. DNA is de erfelijkheidsdrager. Het DNA van eucaryoten ligt weilig opgeborgen in de celkern, en komt daar ook nooit uit. bij procaryoten, zoals bacterien, ligt het DNA vrij in het cytoplasma.

Bouwsteen van het DNA 

Nucleotiden: Nucleotiden zijn de bouwstenen waaruit DNA- en RNA-moleculen zijn opgebouwd. De erfelijke informatie ligt besloten in de volgorde, oftewel sequentie, van de nucleotiden in die moleculen. Een nucleotide bestaat uit drie onderdelen: een stikstofbase, een suikergroep en een of meer fosfaatgroepen.

Stikstofbasen: Er zijn vijf stikstofbasen die in nucleotiden kunnen voorkomen: adenine (A), cytosine (C), guanine (G), thymine (T) en uracil (U). DNA-nucleotiden komen alleen A, C, G en T voor. RNA bevat U in plaats van T. De stikstofbasen zijn in een nucleotide verbonden aan het eerste koolstofatoom van de suikergroep.

Suikergroep: DNA-nucleotiden bevatten de suikergroep desoxyribose. De suikergroep in RNA is ribose. Beide suikergroepen bestaan uit een ring van vier koolstofatomen en een zuurstofatoom; het verschil is dat aan het tweede koolstofatoom van desoxyribose geen hydroxylgroep (-OH), maar een waterstofatoom (H) gebonden is.

Fosfaatgroep: De fosfaatgroep (-PO3) zit aan het vijfde koolstofatoom van de suikergroep. In een DNA- of RNA-streng bindt de fosfaatgroep aan het derde koolstofatoom van de suikergroep van het vorige nucleotide. De keten van suiker- en fosfaatgroepen die zo ontstaat, is de ‘ruggengraat’ van de streng. 

Basenparing 

Basenparing: Nucleotiden in een DNA- of RNA-streng kunnen waterstofbruggen vormen met ‘tegenoverliggende’ nucleotiden. Cytocine (C) vormt alleen waterstofbruggen met Guanine (G), Adenine (A) alleen met Thymine (T) (in DNA) of U (in RNA). Deze basenparing, is een van de belangrijkste eigenschappen van erfelijk materiaal.

 Bindplaatsen en bindingsenergie van de nucleotiden

DNA en chromosomen

Hierboven heb je kunnen lezen hoe het DNA is opgebouwd. Maar wat is nu eigenlijk het verschil tussen DNA en een chromosoom. beide zitten in de celkern en beide zijn de erfelijkheidsdragers van het organisme. Het grote verschil tussen DNA en een chromosoom is de pakkingsgraad van het molecuul. DNA is een extreem lang molecuul. Tijdens de delingsfase in de celcyclus is het handig als de 46 lange strengen DNA netjes geordend worden. DNA kan zichzelf ordenen door zich dubbel te spiraliseren. Dit ordenen begint bij het binden van eiwitten (histonen) aan het DNA. DNA met de eiwitballetjes lijkt dan nog het meest op een kralenketting. Maar deze kralenketting kan zich vervolgens gaan spiraliseren. Je spreekt dan niet meer van histonen omwikkeld door DNA, maar van chromatine. Als nu het chromatine zich ook nog eens gaat spiralisren (tweede spiralisatie) dan onstaat er een chromosoom. Een chromosoom is dan dus eigenlijk: dubbel gespiraliseerd DNA omwikkeld rondom eiwitten. In de onderstaande afbeelding is de structuur en de pakkingsgraad van het DNA duidelijk aangegeven.

Het verschil tussen DNA en het chromosoom 

Het boek des levens

De genetische code van een individu is een boek des levens voor het individu. Het boek des levens is niet voor alle organismen op aarde even dik. Hele simpele bacterien hebben een zeer dun boekje met een beperkte genetische code en een beperkt aantal erfelijke eigenschappen (genen) . Meer complexe organismen hebben een veel dikker boekje, met een grotere genetische code en vaak vele duizenden genen. Maar wat alle organismen gemeen hebben is de taal waarin de boeken zijn geschreven. Groot of klein, dom of slim, levend in het water of in de lucht, eencellig of meercellig: het boek des levens is geschreven met vier letters. G,C,A en T. Deze vier letters zijn in staat zijn leven te scheppen en een organisme vorm te geven.

DNAencode

 Wat doet DNA nu eigenlijk? 

De genetische code is het boek des levens van het individu. De code is al sinds 2000 bekend. Sinds die tijd weet men exact de volgorde van de 3 miljard basenparen op het DNA van de mens. Het boek des levens van de mens is echter geschreven zonder punten, komma's en hoofdletters. Wat de betekenis is van de 3 miljard letters is dus nog lang niet bekend. Het boek is nog lang niet te lezen. Wat wetenschappers wel kunnen met de genetische code op het DNA is in het onderstaande artikel te lezen