Domein DNA

• Biologie
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 5

Domein DNA

Van groot naar klein

In de cel ..

.. een celkern met daarin DNA

DNA bevat informatie voor jouw erfelijke eigenschappen

• Functie cel
• Eiwitten die worden gemaakt

Genoom eukaryoten: geheel aan erfelijke informatie in een cel van een organisme (kernDNA, mtDNA en chloroplasten)

Binas 79C

Prokaryoten

• Circulair DNA
• Plasmiden (hier kan makkelijk stukjes DNA in worden gevoegd, denk aan 'produceren insuline')

Binas 79A

Bouwsteen van DNA

Nucleotide: desoxyribose + fosfaatgroep + stikstofbase

• Adenine (A)
• Thymine (T)
• Cytosine (C)
• Guanine (G)

Binas 71A

Enkelstrengs DNA

Polymerisatie: aan elkaar koppelen van nucleotiden

Condensatiereactie tussen 3e C-atoom van desoxyribose en fosfaatgroep van volgende nucleotide

• 5'-uiteinde: fosfaatgroep
• 3'-uiteinde: OH-groep

Aflezen + kopiëren: 3' -> 5' 

Dubbelstrengs DNA

Basenparing:

• A - T = 2 H-bruggen
• C - G = 3 H-bruggen

Helixstructuur

Binas tabel 71B+C

Voor de celdeling aan: netjes oprollen, daarna netjes verdelen (Binas 70A)

DNA sequentie

Volgorde van nucleotiden

Gen: deel van DNA-sequentie waarin code klaarligt voor het synthetiseren van één of meer eiwitten door ribosomen

Niet-coderend DNA

Mens: 98,5%

Coderen niet voor eiwitten, maar wel voor andere moleculen:

• Regulerende functie bij eiwitsynthese
• Repetitief DNA
• Genen die hun functie hebben verloren

DNA-replicatie = DNA kopiëren

• Dit is nodig voor de celdeling (mitose) aan; zodat iedere dochtercel een exact kopie bevat van het DNA
• Vindt plaats tijdens S-fase van celcylcus (Binas tabel 76A)

Uitzoomen op chromosoom niveau

Replicatiestartpunt

• Prokaryoten: één punt
• Eukaryoten: meerdere punten 

Helicase (enzym) verbreekt waterstofbruggen tussen basen in twee richtingen ..

.. er ontstaat een replicatiebel 

Eukaryoten

Replicatie

Primase (enzym) maakt primer = stukje nucleïnezuur RNA

DNA-polymerase (enzym) = schuift langs enkele strengs DNA ketens en plakt daar A/T/C/G's aan vast

• Afleesrichting: 3' -> 5'
• Maken nieuwe streng: 5' -> 3'

Replicatie

Leidende streng: in één weg mogelijk

Okazaki-fragmenten: in korte stukjes mogelijk (achterwaarts)

RNA-primers worden vervangen door DNA-nucleotiden

DNA-ligase (enzym) koppelt Okazaki-fragmenten aan elkaar

Binas tabel 71D

Veroudering DNA

Telomeren (uiteinden chromosomen): voorkomen beschadiging aan genen

= niet-coderend DNA, beschermd door eiwitten (repetitief: 5'-TTAGGG-3')

Telomeer te kort? = APOPTOSE cel

Levensduur cellen afhankelijk van lengte telomeren en snelheid waarmee ze verkorten

Binas tabel 76B4

DNA: isolatie en analyse

Onderzoek:

• Verwantschap
• Risico ontwikkeling op/mogelijk voorkomen van bepaalde geestelijke/lichamelijke ziektes
• Reactie op medicijnen

Sequencen en Gel-elektroforese

Sequencen: bepalen nucleotiden volgorde in DNA

• - geladen DNA-fragmenten bewegen richting + geladen pool
• Kleinere fragmenten bewegen sneller dan grotere fragmenten

https://www.youtube.com/watch?v=fPzWZVeHQJQ

Transcriptie = 

Kopie maken van nucleotidenvolgorde in een gen

->

'recept' waarmee ribosoom eiwitten kan maken

RNA

Enkelstrengs nucleïnezuur

Bouwsteen = nucleotiden

• Ribose
• Fosfaatgroep
• base (A/C/G/T = U)

Binas tabel 71A

Transcriptie = vormen mRNA

1. Ontvouwen DNA
2. Promotor + transcriptiefactoren = plek waar RNA-polymerase kan binden
3. Waterstofbruggen verbreken

• Matrijsstreng (niet-coderend)
• Coderende streng

Transcriptie vindt plaats langs de matrijsstreng: 3'->5' mbv vrije RNA-nucleotiden uit kernplasma t/m stopcodon

Binas tabel 71E + 71G

Eukaryoten

Binas tabel 71J

Verschillen in bouw en functie

IEDERE CEL BEVAT HETZELFDE GENOOM!

Afhankelijk van milieufactoren en celfunctie welke genen aan staan...

Genregulatie: genen aan en uitzetten 

Genexpressie: wanneer gen aan staat vindt transcriptie (DNA -> mRNA) en translatie (mRNA -> eiwit) plaats 

Genregulatie bij prokaryoten

• Inductor: stof die genexpressie op gang brengt -> bijv. lactose
• Regulatorgen: codeert voor het repressormolecuul
• Operon: deel van het DNA dat alle genen bevat die de vorming van een eiwit reguleren
• Structuurgenen: bevatten informatie voor het vormen van een RNA of eiwit

Genregulatie bij prokaryoten

-> Repressor gebonden aan operator = geen transcriptie van structuurgenen

-> Lactose (inductor) gebonden aan repressor = vormverandering = blok binding aan operator = wel transcriptie van structuurgenen -> lactase (enzym) wordt gemaakt

Inductor = substraat van enzymen die gesynthetiseerd worden

Embryonale stamcellen

Omnipotent/totipotent: ontwikkelen tot ieder celtype, ook anders dan dat van embryo (bijv. placenta/navelstreng)

Pluripotent: ontwikkelen tot ieder celtype van organisme -> stamcellen

Multipotent: ontwikkelen tot beperkt aantal celtypen (bijv. bloedstamcellen)

Binas 80A

Celdifferentiatie

• Plaats en omstandigheden
• Invloed van andere cellen
• Regulatorgenen: transcriptiefactoren

Apoptose: geprogrammeerde celdood door middel van enzymen

• Vingers en tenen
• Afbraak van 'niet gewenste' cellen

Genregulatie bij volwassenen

Genregulatie bij volwassenen

• Functie van de cel
• Omstandigheden 

Transcriptiefactoren zijn nodig om RNA-polymerase transcriptie te laten starten

• Activators binden aan enhancers = buigen DNA = andere transcriptiefactoren en RNA-polymerase kunnen binden aan promotor = transcriptie
• Repressors blokkeren dit juist

Binas 71F

Steviger/losser binden van DNA door histon eiwitten 

& DNA-methylering

DNA-methylering

Mutaties: veranderingen (fouten) in het DNA

Ontstaan genoom mutaties

Mogelijk gevolg..

DNA-repair systeem

Enzymen in de celkern die constant fouten/beschadigingen opsporen en repareren

• Nuclease: knippen
• DNA-polymerase: inbouwen
• Ligase: plakken

Toch fout in DNA? -> suppressie = stilleggen celcyclus of zelfs apoptose

Binas 71I

Effecten mutaties

• Neutraal: genotype veranderd, fenotype niet -> GCA, GCG coderen beide voor Alanine

Wel invloed op genotype:

• Negatief
• Positief 

Geslachtscellen vs. lichaamscellen

Kanker

Reguleren celdeling van lichaamscellen

• Suppressorgenen: mutatie = geen rem meer = geen herstel schade in DNA
• Proto-oncogenen: mutatie = oncogen = abnormaal snel groeien en delen van cel

--> TUMOR (goedaardig of kwaadaardig met metastase)

Biotechnologie

Technieken waarbij organismen worden gebruikt om producten te maken voor de mens.

• Gist: wijn, bier, brood
• Chymosine (enzym van kalf): kaas
• Melkzuurbacteriën: zuukool, yoghurt
• Planten veredelen
• Dieren fokken (IVF)
• Planten (weefselkweek): geneesmiddelen, insecticiden, geur en smaakstoffen
• Polyploïdie: opbrengst vergroten van cultuurgewassen

Genetische modificatie

De eigenschappen van organismen wijzigen. 

Transgeen/GGO: organisme waarbij DNA is veranderd

Recombinant-DNA-techniek: DNA inbrengen van ander individu (cisgenese = zelfde soort/transgenese = ander soort)

• Plasmide: uit bacteriën gekweekt
• Restrictie-enzymen: knippen
• DNA-ligase: plakken
• Marker (resistentie tegen bepaald antibioticum): controle of bacterie rec.-DNA heeft opgenomen

Recombinant-DNA-techniek:

• Planten: weestand tegen bepaalde schimmel, tegen vraatinsecten, verhogen duurzaamheid vruchten
• Bacteriën: opruimen radioactief afval (genen zetten kwik om)
• Mensen: insuline, groeihormoon, eiwitten
• Virussen: mRNA -> reverse-transcriptase = mRNA - DNA (es) -> DNA-polymerase = DNA (ds) => complementairDNA/copyDNA/cDNA in plasmide

Binas tabel 71M