DNA

Desoxyribonucleïnezuur, by de mêeste minsn beter gekend ounder zyn ofkortienge DNA es et erfelik materioal van olle leevnde weezns.

Scheikundige soamnstellienge

De chemische structure va DNA

Primaire structuur

De primaire structuur van DNA is de volgorde van de nucleotiedn. Een nucleotiede es ip zyn beurt ipgebouwd uut 3 bouwstêenn: de fosfoatgroep, nen vuufoekign suker (2-deoxyribose), en een boase.

Der zyn 4 sôortn boasn: twêe purines (bestoande uut nen dubbel aromoatische ring) adenine (A) en guanine (G), en twêe pyrimidines (bestoande uut êne aromoatische ring): cytosine (C) en thymine (T). Der komn ook vele modificoaties voor: 5-methylcytosine, gemethyleerde basen, inosine en vele andere zyn ni zeldzaam en komn by virusn vele voren vo under genoom te beschermn tegen restrictie (of verknippieng) van under DNA deur et gastheerorganisme.

Secundaire structuur

De lange keetn dat er ozô gevormd weirdt, vormt nen dubbele helix woarin dat twêe DNA-keetns in een helixvorme udder round elkoar windn. Normoal vormn de twêe strengn een rechtsschroevige dubbele helix (A-DNA en B-DNA), moar in sommige vormn ze nen linksschroevign helix (Z-DNA). B-DNA is de vorm die et mêest voorkomt. Belangryk om ip te merkn es da de twêe strengn in een verschillende richtienge goan: de richtienge van nen DNA-keetn weirdt aangeduud deur de anechtienge van de fosfoatgroep an de suker (ofwel an de 5' koolstof, ofwel an de 3' koolstof). Deurda da nie symmetrisch es, eit nen keetn een bepoalde richtienge. Normoal weirdt die richtienge angegeevn van de 5'-kant noa de 3'-kant. En by nen dubbele helix zie je die keetn in antiparallel teegnover elkoar stoan.

Een ideale B-DNA helix is à peu près 25 Å brêed, en wordt per basenpoar 3,3 Å langer. Per volledige omwentelieng zyn der 10,5 basenpoarn. Die dimensies verschilln in 't echt deur da een A-T basenpoar minder brêed is of e G-C basenpoar (omda deze latste e woaterstofbrug mêer en), en deur eventuele supercoiling. 1 Å (Angstrom) is per definitie 0,1 nm.

Der bestoan ôok specioale vormen van helices: triple helices en quadruple helices zyn ôok gekend.

Tertiare structuur

DNA interageert ni allene me eiwitn vo transcriptie en genregulatie, mo ook vo zeneign te condenseren. Histoonn zyn octamere proteïnn en biendn non-covalent an et DNA vo azo te zorgn da et DNA em round et histon droait. Da lukt deurda et histon positief geloaden is (en dus de negatieve fosfoatgroepn antrekt) en hydrofobe interacties angoat met de basen. Interactie met de suukergroep speelt ôok e rolle.

Dergelijke condensoatie of compactie van 't genoom is nodig vo te maakn da et bin de celle past: 1 chromosoom kat 220 miljoen basenpoarn lank zyn: da's dus 7,26 cm of 72600 kis groter of e celle (die gemiddeld 10 µm groot is).

De boasevormienge

De Watson-Crick G-C boasepoarienge, mè drie woaterstofbruggn

De Watson-Crick A-T boasepoarienge, mè twêe woaterstofbruggn

Et ôofdprincipe van de genetische overdracht van het erfelik materioal angt of van nen belangrykn eignschap van de boasn: twêe boasn poarn met elkoar by de vormienge van de dubbele helix en geevn ozô de stabiliteit en vorm an de helix. Moar ze doen da nie willekeurig: A vormt mè T een poar deur twêe woaterstofbruggn, en G vormt 3 woaterstofbruggn mè C. Der zyn ôok specioale vormn van boasepoarienge: Hoogsteen en reverse-Hoogsteen boasepoarienge, woarby da de 'lange' kant van de purines gebruukt weirdn voo poarvormienge. Mè die poarvormienge keun de specioale triple en quadruple helices gevormd weirdn.

Ontdekkienge

De vorm van B-DNA es ountdekt gewist in 1953 deur James Watson en Francis Crick an de Universiteit van Cambridge. Tot ton wos et allêne nog mo duudelik da DNA de overdroager wos van et erfelik materioal, mo ni oe dat da ton ging of wa da de structuur wos. Watson en Crick ountdektn de unieke DNA-boasepoarienge. Der es doar zels een bitje spel round, want Watson en Crick ein de experimentele resultoatn bekoomn deur Rosalind Franklin geïnterpreteerd, en veeln oan geirn gezien dat ze ôok als ountdekker gezien wos. Da es nie gebeurd, en doardeure ein allêne Watson, Crick en Maurice Wilkins (collega van Franklin) de Nobelprys voo Geneeskunde gekreegn in 1962. De ountdekkienge van de structuur van DNA wos zô belangryk dat er boekn over geschreevn en films over gemakt zyn.

DNA als erfelik materioal

Replicoatie

Replicoatie es et process woarby da et DNA gekopieerd weirdt. Da gebeurt mêestol deur et uutêengoan gelik een tirette van de dubbele helix. Bepoalde enzymes, DNA-polymerases genoamd, keun nieuwe nucleotiedn an de inkele strengn angn. En ier zie je 't belang van de specifieke boasepoarienge, want by Watson-Crick basenpoarn kat der an nen A allêne ne T gehangn weirdn (en omgekêerd), terwyl da er allêne moa nen G kan gehangn weirdn an ne C (en omgekêerd). Achter de replicoatie ei je dus idealiter twêe identieke kopien van de ôorsprounkelike helix.

Sommige virusn met e circulair genoom en nog een ander mechanisme: in plekke van telke ki 2 strengn apart by te synthetiseern knippn ze êne ki in een streng, en gebruukn ze et 3' kantje van et vrygekomn stik DNA als primer vo azo geesan mo in cerkels eraliengn van under DNA te maken. Loater wordt da ton verknipt.

Replicoatie treedt ip by de celdêlienge (mitose) en es nôdig om van êen celle, twêe celln te keun moakn mè dezelfde genetischn inoud. Et gebeurt assan van 5' no 3', en der is e stik primer nodig. Primer is e stiksje DNA of RNA die al an de 5' -kant zit woa da et DNA polymerase an ku biendn en ze werk begunn doen.

Transcriptie

Transcriptie, of oflezienge, es et proces woarby da 't DNA ofgeleezn weirdt, en tot een vertoalienge leidt va proteines. Da gebeurt mè de ulpe van zogenoamde transcriptiefactoorn. Het DNA weirdt ofgeleezn en vertoald in een mRNA, da getransporteerd weirdt vanuut de celkern (woar da DNA oltyd inzit by eukaryootn) noar et cytoplasma. Doar weirdt et achter eventuele splicing vertoald (translatie) in proteine mè de ulpe van ribosoomn. Sommige RNA's wordn ni vertoald omda ze bedoeld zyn vo et tRNA of rRNA.

By prokaryootn verschilt de situoatie lichtjes: omda dee gin celkern en, gebeurn transcriptie en translatie gekoppeld. Under mRNA ku dus ni gespliced wordn, en der bestoan verschillige maniern van genregulatie die doa gebruuk va maken, lik attenuoatie.

Genetische code

De genetische code

Der zyn 20 nateurlike aminozuurn, moar der zyn moar 4 verschillnde boasn die keun vertoald weirdn. Oe lost de natuur da probleemn ip? Gemakkelik, deur 1 aminozuur gelyk te stelln an 3 boasn, want ozô kryg je 64 (4 x 4 x 4) combinoaties. Een combinoatie van drie boasn weirdt een codon genoemd. Moar w'ein der nu tevele, goa je zeggn. Inderdoad, de genetische code es gedegenereerd, wa da wil zeggn dat meerder combinoaties tot etzelfde resultoat kan leidn. Da gebeurt mêestal in de derde positie. Zô keun je alanine bekoomn deur de combinoatie GCT, GCC, GCA en GCG. Der zyn ôok nog een aantal specioale codes voo de start en et ende van een transcriptiepunt (start codons ATG en GTG en stop codons TAG, TGA en TAA). Het startcodon es een specialleke, omdat et ôok codeert voo methionine, zoda in theorie ieder proteïne mè een methionine zou moetn startn.

Vôorkoomn van DNA

DNA zit by olle eukaryootn in een specioale dôorvôorn ountwikkeld celorganel: de celkern. Ieder organisme eit zyn eign aantal boasn, de mins eit byvoorbeeld 3.000.000.000 boasepoarn in zyn DNA. O je weet da de gemiddelde afstand tussn een boasepoar oungeveer 3.3Å es (of 3.3 x 10⁻¹⁰meiter), ton keun je zelve uutreeknen da ieder celle oungeveer 1 meiter DNA eit. En da voo ol de miljoenn celln woaruut da de mins es ipgebouwd. Der moetn dus efficiente verpakkiengsmaniern zyn voor et DNA. Da zyn de chromosoomn, de mins eit er idealiter 46 van en doarin es et DNA gewondn round nucleosoomn om ozô chromatine te vormn, da ip zyn beurt nog ne kêe verpakt weirdt tot chromosoom.

Toepassiengn

Noast et enorme belang van de ountdekkienge van DNA als erfelik materioal, zyn der nog veel directe praktische toepassiengn van et DNA-ounderzoek:

• Phylogenie: ofte de classificoatie van de organisms an de hand van udder kenmerkn. Tot vôor de ountdekkienge van DNA weirdn organismn geklassificeerd ip boasis van udder uuterlike kenmerkn. Ondertussn gebeurt da vôorol ip boasis van moleculaire phylogenie, mêer bepoald ip de overêenkomstn tussn et genoom van de verschillige sôortn. Doarby weirdt uutgegoan van de regel dat oe dichter twêe organismn by elkoar stoan, oe mêer da udder erfelik materioal ip elkoar trekt. Oloewel da de moleculaire phylogenie de klassificoatie ip boasis van uuterlike kenmerkn grôtendêels volgt, zyn der toch soms wa verschilln.
• Biotechnologie: oloewel da et genoom een vrêe complex gegeevn es, es de ounderliggnde droager, et DNA, 'redelik' simpel te verstoan en te beandeln. Dat eit geleid tot een nieuwe industrietak, noamelik de biotechnologie, woarin da de manipuloatie van biologisch materioal in 't olgemêen, en DNA-materioal in 't byzounder, centroal stoat. Da leidt soms tot controverse, gelik by genetisch gemodificeerde organismn, moar ôok tot de ountdekkienge van nieuwe geneesmiddelln.
• Misdoadbestrydienge: iederêen kent de misdoadseries woarin da doaders keun ipgespoord weirdn deur udder DNA. Da berust ip twêe principes, noamelik et feit dat et erfelik materioal van iederêen uniek es, moar ôok dêels ofkomstig van de vôorvoaders. Et twêede principe, of êerder technologische deurbroake, wos et ip punt stelln van de Polymerase Chain Reaction ofte PCR, woardeure da vrêe klêne oeveeleedn van DNA-materioal ip een rappe maniere kan vermenigvuldigd weirdn om ounderzoek meugelik te moakn.

Ofbeeldiengn die ier by passn ku je vien in de categorie DNA van Wikimedia Commons.