V5 T4 B2 DNA-replicatie

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

B2: DNA-replicatie

Het kopiëren van DNA.

Wanneer en waarom is het van belang ons DNA te kopiëren?

DNA-replicatie in stappen

De volgende video geeft in een animatie weer hoe DNA-replicatie verloopt. Tijdens de video zullen er op enkele momenten vragen gesteld worden of een korte toelichting gemaakt worden. Succes! 

00:21

Stap: 1

De dubbele helix van het DNA wordt uitgerold door een enzym (de naam daarvan hoef je niet te kennen), zodat het 'plat' ligt.

00:47

Wat bepaalt welk uiteinde het 5'- en welke het 3'-uiteinde is?

1. De plaatsing van de fosfaatgroepen aan de koolstofatomen van de suikergroep
2. De plaatsing van de stikstofbasen aan de koolstofatomen van de suikergroep
3. De plaatsing van de fosfaatgroepen aan de zuurstofatomen van de suikergroep
4. De plaatsing van de stikstofbasen aan de zuurstofatomen van de suikergroep

00:47

3'- / 5'-uiteinde

Nucleotide = suikergroep + fosfaatgroep + stikstofbase

De suikergroep bestaat uit 5 koolstofatomen met daaraan verschillende groepen. Wanneer je de koolstofatomen telt met de klok mee vanaf de O-groep, zie je dat de fosfaatgroep van de nucleotide zelf aan 5' vastzit (het 5'-uiteinde), en de fosfaatgroep van de volgende nucleotide aan 3' (het 3'-uiteinde). 

5'-uiteinde

3'-uiteinde

00:59

Stap 2: Helicase

Helicase is een enzym dat de waterstofbruggen tussen basenparen verbreekt: het ritst als het ware het DNA open. Dit begint op willekeurige plaatsen op een DNA-molecuul. 

01:24

Stap 3: Primer

DNA-polymerase moet straks wel weten waar het moet beginnen met bouwen. Daarvoor koppelt het enzym primase een stukje RNA-nucleotiden aan de DNA-streng, die door DNA-polymerase herkend kunnen worden als startpunt van het bouwproces. 

01:52

Stap 4: DNA-polymerase

Ook DNA-polymerase is een enzym (alles dat eindigt op -ase, eigenlijk). Dit enzym kan losse nucleotiden die in het kernplasma zweven aan de DNA-streng binden. Dit kan alleen maar in één richting:  de nieuwe DNA-streng ontstaat van het 5'-uiteinde naar het 3'-uiteinde van de primer. Aan het 5'-uiteinde van de primer worden de nieuwe DNA-nucleotiden dus toegevoegd. 

01:53

Leidende streng

De leidende streng kan continu achter de helicase aan worden opgebouwd, doordat het DNA van 5' naar 3' wordt opgebouwd en dit dezelfde richting is als helicase het DNA doorknipt. (afbeelding: "leading strand")

03:13

Volgende streng

De volgende streng wordt langzamer opgebouwd dan de leidende streng, vandaar dat het de leidende streng 'volgt' in het proces. 

Deze moet 'tegen het verkeer in' worden opgebouwd omdat de richting van de streng andersom is en het DNA toch van 5' naar 3' moet worden opgebouwd. Er wordt daarom door primase telkens een nieuwe RNA-primer toegevoegd zodat DNA-polymerase telkens weer weet waar het moet beginnen met bouwen. Hierdoor ontstaat niet direct een lange nieuwe streng, maar korte fragmenten: Okazaki-fragmenten. Deze worden door het enzym ligase aan elkaar gekoppeld tot een lange streng. 

Bij zowel de leidende als de volgende streng worden de RNA-nucleotiden van de primers na het bouwen vervangen door DNA-nucleotiden door een ander enzym.

03:26

Ieder nieuw DNA molecuul bestaat nu uit één DNA-streng uit het oude DNA-molecuul, en één nieuw gebouwde DNA-streng!