Bouw DNA

Leerdoelen

•Je kunt de bouw van DNA met een 5' en een 3'-kant beschrijven.

•Je kunt de bouw van een chromosoom uitleggen en de functie van histoneiwitten benoemen.

•Je kunt uitrekenen hoe de verhouding tussen de verschillende basen is.

•Je kunt uitleggen welke bindingen covalent en welke niet covalent zijn.

•Je kunt uitleggen welk DNA het genoom vormt van prokaryoten en verschillende eukaryoten.

•Je kunt uitleggen waarom niet-coderend DNA een functie heeft bij DNA-profielen.

Wat is DNA?

DNA, desoxyribonucleïnezuur, wordt gezien als een lange, complexe code die de instructies bevat voor de aanmaak van eiwitten, de bouwstenen van ons lichaam. Het bevindt zich in vrijwel elke cel van ieder levend organisme. Deze organismen worden verdeeld in twee grote groepen: prokaryoten en eukaryoten. Prokaryoten, zoals bacteriën, dragen hun DNA vrij in het cytoplasma, terwijl eukaryoten, waaronder mensen, hun DNA netjes verpakt in de kern van de cel hebben. Interessant is dat bepaalde delen van onze cellen, zoals mitochondriën en chloroplasten, hun eigen stukjes DNA bevatten.

De structuur van DNA

Het DNA-molecuul is opgebouwd uit nucleotiden, die elk drie componenten hebben: een suikermolecuul (desoxyribose), een fosfaatgroep en een stikstofbase (A, T, C of G). Deze nucleotiden vormen een lange keten, waarbij de fosfaatgroep van de ene nucleotide verbindt met de suikergroep van de volgende, wat resulteert in een robuuste structuur die generaties lang kan overleven.

Interessant genoeg hebben de stikstofbasen de eigenschap om specifieke paren te vormen:

•A met T: deze twee basen vormen 2 waterstofbruggen.

•C met G: deze twee basen vormen 3 waterstofbruggen.

Deze paren vormen de basis van de dubbelhelixstructuur van DNA, waarbij de twee strengen spiraalvormig om elkaar heen draaien. Bij zo'n enkele streng kun je een 3' en een 5'-uiteinde onderscheiden. Als ezelsbruggetje kun je onthouden dat de:

•'5-kant de fosvijf, fosfaat kant is.

•'3-kant de monosacchadriede kant, dus de kant met de suikergroep is.

Dit is belangrijk om te weten vooral als je het zal gaan hebben over DNA-replicatie.

Chromosomen en het genoom

Het volledige DNA van een organisme wordt het genoom genoemd. In mensen en andere eukaryoten is dit genoom verpakt in structuren genaamd chromosomen, die zichtbaar zijn onder een microscoop tijdens de celdeling. Chromosomen bestaan uit chromatine, een complex van DNA dat strak is opgerold rond eiwitten die histonen worden genoemd. Een zo'n bolletje noemen we een nucleosoom. De complexe structuur van DNA zorgt ervoor dat het enorme molecuul netjes en efficiënt is opgeborgen in de celkern.

DNA sequencing en genen

Met moderne technieken kunnen wetenschappers de exacte volgorde van nucleotiden in DNA aflezen, een proces bekend als DNA-sequencing. Dit heeft geleid tot revolutionaire inzichten in hoe genen werken en hoe zij coderen voor de aanmaak van eiwitten. Eiwitten spelen een cruciale rol in bijna alle biologische processen.

Echter, niet alle delen van het DNA coderen voor eiwitten. Er bestaan grote delen niet-coderend DNA, soms oneerbiedig 'junk' DNA genoemd, waarvan de functie niet altijd helder is. Toch zijn het juist deze niet-coderende segmenten die van grote waarde zijn bij forensisch onderzoek.

Forensisch onderzoek en familiebanden

In de forensische wetenschap worden de unieke patronen in het niet-coderend DNA gebruikt om DNA-profielen te maken, die als genetische vingerafdrukken dienen. Deze profielen maken het mogelijk personen te identificeren of familiebanden aan te tonen. Aangezien deze niet-coderende segmenten door de generaties heen worden doorgegeven zonder dat natuurlijke selectie er veel invloed op heeft, bieden ze een uniek inzicht in de genetische geschiedenis van individuen.