DNA

In dit thema leer je hoe DNA is opgebouwd en hoe de informatie in het DNA tot uiting komt in het fenotype van het organisme.

 

Transcriptie

Transcriptie is het vertalen van de genetische code op het DNA naar streng m-RNA dat de celkern mag verlaten. Het grote verschil tussen een streng DNA en een streng m-RNA is dat in het m-RNA thymine is vervangen door uracil.

Bouw van het DNA

DNA is een heel groot, maar qua bouw een redelijk simpel molecuul het DNA is opgebouwd uit nucleotiden. Deze nucleotiden drijven altijd in behoorlijke aantallen rond in het kernplasma. Als de celkern in de S-fase van de celcyclus zijn DNA moet gaan verdubbelen drijven er extreem grote aantallen nucleotiden romd in het kernplasma. Een nucleotide op opgebouwd uit drie componenten. het eerste component is fosfor. Een in het kernplasma drijvende nucleotide heeft drie fosformoleculen. Als de nucleotide zich gaat binden aan een andere nucleotide worden er twee fosformoluculen afgesplitst. De vrijgekomen energie wordt gebruikt om de nucleotiden onderling te binden.

vannucleotidesnaarDNA

De stiksofbasen binden complementair. Dit betekent dat ze op een vast manier binden. Guanine kan alleen maar koppelen aan Citosine. Adenine kan alleen maar binden aan Thymine.

BouwvanhetDNAEen video over de bouw en functie van het DNA is hieronder te bekijken.

Het genoom (geheel aan erfelijke informatie)

Het complete genoom van de mens bestaat uit 3 miljard basenparen. Deze drie miljard basenparen bevatten de genetische codes voor ongeveer 20.000 erfelijke eigenschappen. Het gehele boek is echter maar geschreven met vier verschillende letters. G, C, A en T. Hieronder zie je een heel klein stukje van het genoom. Al deze letters (necleotiden) zitten netjes in de kern verpakt op het DNA.

Boekdeslevensopdna

 Coderende streng en matrijsstreng

De eiwitsynthese vindt plaats in het cytoplasma. Op de ribosomen. De genetische code voor deze eiwitten ligt echter veilig verpakt in de celkern. De cel lost dit probleem op door van een gen (allel) een kopie te maken. Stel: een kliercel in het ovarium (eierstok) van de vrouw wil het hormoon oestrogeen maken. De genetischecode voor dit hormoon ligt op één van de 46 coromosomen. Op één van de 46 strengen DNA. De cel maakt dan van het allel dat codeert voor oestrogeen een kopie. Zo'n kopie heet een transcript. Het proces, dus het produceren van het transcript het transcriptie.  In de afbeelding hieronder zie je een de genetische code voor oestrogeen afgebeeld.

 transcript1a

Zoals je ziet ligt de genetische code voor het hormoon oestrogeen op de rode streng van het DNA. Met deze genetische code zijn de ribosomen in staat het betreffende hormoon te maken. Hier moet dus een exacte kopie van worden gemaakt. Daarvoor gebruikt de cel de er tegenover liggende blauwe streng. Op de blauwe streng (de matrijsstreng) bouwt de cel de goedkope kopie die de celkern mag verlaten. Zo'n goedkope kopie van een gen wordt m-RNA genoemd. In de illustratie hieronder kan je goed zien hoe op de matrijsstreng van het DNA het m-RNA wordt gemaakt. Het geproduceerde m-RNA verlaat de celkern. De genetische code die het stukje m-RNA met zich meedraagt zal door de ribosomen worden vertaald tot een wekend eiwit (bijvoorbeeld het hormoon oestrogeen). Het moet voor de cel zelf ook duidelijk blijven dat de de geproduceerde streng m-RNA is en geen DNA. Om ervoor te zorgen dat er verschil is tussen DNA en m-RNA bouwt de cel op de plek waar bij het DNA Thymine zit in het m-RNA Uracil in. 

 transcript1a

Het DNA bestaat uit een dubbel laag nucleotiden. Deze nucleotiden bevatten de genetische codes voor vele eiwitten. In de afbeelding bevat de rode streng, de coderende streng de genetische code voor een bepaald eiwit. In dit geval oestrogeen. Een vrouwelijk hormoon. De complementaire streng is afgebeeld in het blauw. Deze blauwe streng heet de matrijsstreng. De matrijsstreng dient als mal voor de productie van het m-RNA

 Transcriptie2a

Om m-RNA te kunnen maken met de matrijsstreng als mal moet het DNA als een rits worden open geritst. Er ontstaan nu twee stuks enkelstrengs DNA. De blauwe matrijsstreng en de rode streng die de genetische code voor het hormoon oestrogeen bevat. Voordat de productie van het m-RNA kan beginnen heeft de cel al vele 10.000 nucleotiden aangemaakt en getransporteerd naar de celkern. Ook het enzym RNA-polymerase ontstaat in de celkern

 Transcriptie3a

Het RNA-polymerase bindt zich aan de matrijsstreng en verplaatst zich over deze streng. Ondertussen pikt het RNA-polymerase de gewenste nucleotiden aan elkaar en wordt er een begin gemaakt met de productie van het m-RNA. In de celkern is voor het RNA-polymerase alleen geen Thymine als bouwsteen aanwezig. Voor de productie van m-RNA wordt thymine vervangen door uracil. Door uracil in te bouwen in plaats van thymine “weet de cel” dat hij niet bezig is met de verdubbeling van het DNA (replicatie), maar met de productie van m-RNA (transcriptie).

 Transcriptie4a

Als er op de matrijsstreng een nieuwe complementaire streng is gemaakt dan laat het RNA-polymerase los van deze matrijsstreng. Het geproduceerde m-RNA heeft nu exact dezelfde basenvolgorde als de coderende streng. Het m-RNA is dus feitelijk een kopie van de coderende streng en dus een kopie van de genetische code die codeert voor oestrogeen. Alleen is het thymine uit de coderende streng nu vervangen door uracil.

 transcriptie5a

 Als het m-RNA loslaat van de matrijsstreng en wordt getransporteerd richting de ribosomen in het cytoplasma sluit het DNA zich weer. Transcriptie van het gen dat codeert voor oestrogeen is nu compleet. In het cytoplasma kan nu met behulp van de ribosomen, het endoplasmatisch reticulum en het golgi-systeem de productie van eiwitten (de translatie) beginnen.

Een goede uitleg over transcriptie en dna-splicing is hieronder te bekijken.

Translatie

Hoe de eiwitproductie op basis van de code op het m-RNA globaal verloopt in het cytoplasma is op onderstaande illustratie te bekijken. In de les translatie op Biologielessen.nl zal hier meer op detail worden ingegaan.

EiwitproductievolgensBvJTwee  duidelijke video's over transcriptie zijn hieronder te bekijken. Daaronder een video over de gegeven les over transcriptie.