InfoNu.nl > Dier en Natuur > Biologie > DNA, hoe werkt dat?

DNA, hoe werkt dat?

DNA, hoe werkt dat? Er zijn ontzettend veel manieren om ziek te worden. Vrijwel iedereen kent het bestaan van virussen en bacteriën die ziekte kunnen veroorzaken. Maar er wordt minder vaak stilgestaan bij het feit dat men ook ziek kan worden door fouten in het DNA. Hoe zit dat mechanisme in elkaar?

Hoe zit het lichaam in elkaar?

Het menselijk lichaam bestaat uit een groot aantal organen en weefsels die samen zijn opgebouwd uit miljarden cellen. In ieder van deze cellen bevindt zich ons erfelijk materiaal, in de chromosomen. De chromosomen bevatten de volledige genetische informatie die noodzakelijk is voor het ontwikkelen, in stand houden, en voortplanten van een individu. Ze zijn voor te stellen als lange strengen, die bestaan uit een stof die we DNA (desoxyribonucleïnezuur) noemen.

Het DNA

Het DNA bevat de code waarin al onze erfelijke eigenschappen zijn vastgelegd. Een stukje DNA dat een zo'n eigenschap bevat, noemen we een gen. Elk gen bevat de code voor een van de vele eiwitten waar ons lichaam uit is opgebouwd. Eiwitten hebben verschillende functies. Ze kunnen als 'bouwstoffen' of hormonen optreden, maar ook als enzymen, die bepaalde chemische reacties begeleiden. Eiwitten zijn lange ketens van aminozuren. Er zijn 20 verschillende soorten aminozuren in je lichaam. Het aantal aminozuren waaruit een eiwitmolecuul bestaat en de volgorde waarin de aminozuren voorkomen bepalen de eigenschappen en de werking van een eiwit. Doordat de aminogroep van het ene aminozuurmolecuul een binding aan kan gaan met de carboxylgroep van een ander aminozuur, vormt er zich een binding tussen twee aminozuren, op welke manier een lange keten gevormd wordt. Een DNA-molecuul bestaat uit twee van zulke ketens. Deze liggen in een dubbele spiraal om elkaar heen gewonden. Elk keten bestaat uit duizenden aan elkaar gekoppelde nucleotiden. Een nucleotide bestaat uit desoxyribose, een stikstofbase, en een fosfaatgroep.

De informatie voor de erfelijke eigenschappen van een organisme is vastgelegd in de volgorde waarin de stikstofbasen voorkomen in het DNA. De nucleotiden verschillen alleen in stikstofbasen, er zijn vier verschillende: Adenine (A), Thymine (T), Cytosine (C), Guanine (G). Zij vormen vaste paren, en deze basenparing komt tot stand door waterstofbruggen. Adenine bindt met Thymine, en Cytosine met Guanine. Een chromosoom bevat een groot aantal genen. Eén gen bestaat, bijvoorbeeld een gen voor oogkleur, bestaat uit honderden nucleotiden. De stikstofbasen in een gen zijn in een bepaalde volgorde gerangschikt. Deze volgordes kunnen verschillend zijn. Hierdoor bevat een allel voor een bruine oogkleur een andere volgorde dan een allel voor een blauwe oogkleur.

DNA-replicatie

Genen worden veelvuldig gekopieerd zodat celdeling plaats kan vinden. Dit proces heet DNA-replicatie. Bij de DNA-replicatie zijn enkele enzymen betrokken. Op verschillende plaatsen in een DNA-molecuul worden hierdoor waterstofbruggen tussen de stikstofbasen in beide nucleotideketens verbroken. In het kernplasma komen vrije nucleotiden voor die veel chemische energie bevatten. Voor de DNA-replicatie worden deze gebruikt, die een stikstofbase, desoxyribose en drie fosfaatgroepen bezitten. Vervolgens ontstaan er onder invloed van een ander enzym waterstofbruggen tussen vrije nucleotiden en de stikstofbasen in de beide ketens. Hierdoor vormt zich aan elke oude DNA-keten een nieuwe complementaire keten. Bij DNA replicatie wordt het DNA dus simpelweg verdubbeld waardoor nieuwe cellen kunnen ontstaan, die oude kunnen vervangen, of kunnen repareren. Op deze manier wordt je lichaam opgebouwd. DNA replicatie is een ingewikkeld proces, en hierbij kan dan ook veel fout gaan. Als je deze fouten probeert te genezen, kan gentherapie een oplossing zijn.

Regulatie van de genexpressie

Vrijwel alle erfelijke eigenschappen komen via transcriptie en translatie tot uiting door de werking van bepaalde enzymen die in de cellen worden gesynthetiseerd. Alle lichaamscellen bevatten een identieke hoeveelheid DNA en ze zijn in staat duizenden verschillende enzymen te produceren. Hoe er dan toch in de cellen van verschillende weefsels sterk uiteenlopende enzymen worden gesynthetiseerd, komt doordat het grootste deel van de DNA-moleculen in de chromosomen geblokkeerd is, waardoor de informatie in deze delen niet kan worden afgelezen. De informatie in deze DNA-delen is bepalend voor de stofwisselingsreacties die in de cel plaatsvinden. Het DNA in de celkern kan zelf geen enzymen synthetiseren; dat gebeurt voor het grootste deel in de ribosomen, waar de aminozuren aan elkaar worden gekoppeld in een specifieke volgorde. Daarnaast kan genexpressie worden beïnvloed door milieufactoren. Structuurgenen bevatten de informatie voor de eiwitsynthese in de ribosomen. Hierlangs vind transcriptie plaats waarbij bepaalde RNA-moleculen worden gevormd.

Mutaties

Bij deze processen kunnen mutaties optreden waarbij DNA veranderd: de volgorde van stikstofbasen in een DNA-molecuul is dan blijvend gewijzigd. Een aantal voorbeelden:
  • Er kunnen stikstofbasen vervangen, verdwijnen, of tussengevoegd worden. Dit heet puntmutatie.
  • Er kan een deel van een chromosoom in meerdere genen afbreken en zich vasthechten op een andere plaats aan hetzelfde chromosoom, of aan een ander chromosoom. Dit heet chromosoommutatie.

Een mutatie in een geen heeft meestal tot gevolg dat er langs dit gen RNA-moleculen ontstaan met een andere volgorde van stikstofbasen. In de ribosomen leidt dit tot de synthese van eiwitten met een gewijzigde aminozuurvolgorde. Bij enzymmoleculen zal alleen een duidelijk merkbaar effect ontstaan als de aminozuurvolgorde gewijzigd is in of vlak bij het actieve centrum van de moleculen; de werkzaamheid zal sterk verminderen. Bovendien treden de meeste mutaties op in een van de chromosomen van een chromosomenpaar. Het andere chromosoom bevat een ongemuteerd allel waarlangs de synthese van ongewijzigd RNA gewoon doorgaat. Mutagene stoffen kunnen de mutatiefrequentie verhogen: mutagene stoffen, stoffen die mutaties kunnen veroorzaken, kunnen bij DNA-replicatie in een nieuwe nucleotideketen worden ingebouwd. DNA replicatie is niet de enige oorzaak van mutaties, en mutaties zijn niet de enige oorzaak van ziektes. Naast mutaties kun je ook een aangeboren ziekte hebben, denk bijvoorbeeld aan taaislijmziekte of het syndroom van down. Beide zijn erfelijke ziekten, die wel in de genen liggen. Taaislijmziekte wordt veroorzaakt door een defect in een bepaald eiwit. Het syndroom van down wordt echter veroorzaakt door dat er bij de deling in de geslachtscellen iets niet goed gaat en de chromosomen niet gelijk verdeeld worden. Dit heet non-disjunctie. Zo zijn er nog vele andere voorbeelden van fouten in je DNA.
© 2007 - 2019 Floor, het auteursrecht (tenzij anders vermeld) van dit artikel ligt bij de infoteur. Zonder toestemming van de infoteur is vermenigvuldiging verboden.
Gerelateerde artikelen
Celdeling van kankercellenCeldeling wordt in het lichaam goed gereguleerd, er zijn verschillende systemen die fouten opsporen en repareren. Toch i…
Mitose en meioseDe mitose verloopt in verschillende fasen. Bij de mitose die hieronder wordt beschreven gaan we uit van een organisme me…
Mutaties: een verandering in genotype van de celMutatie is een plotselinge verandering in het genotype van een cel. Mutaties kunnen grootse uitwerking hebben als ze opt…
Mutaties in onze genen: DNA veranderingMutaties in onze genen: DNA veranderingOns DNA is voortdurend onderhevig aan allerlei factoren van buitenaf. Af en toe gaat er wat fout in de DNA-structuur, er…
DNA: de moleculaire structuur van het erfelijk materiaalDe genetica is een van de belangrijkste takken van de biologie. Om de erfelijkheid van eigenschappen goed te kunnen begr…

Reageer op het artikel "DNA, hoe werkt dat?"

Plaats als eerste een reactie, vraag of opmerking bij dit artikel. Reacties moeten voldoen aan de huisregels van InfoNu.
Meld mij aan voor de tweewekelijkse InfoNu nieuwsbrief
Ik ga akkoord met de privacyverklaring en ben bekend met de inhoud hiervan
Infoteur: Floor
Laatste update: 24-09-2007
Rubriek: Dier en Natuur
Subrubriek: Biologie
Schrijf mee!