DNA
Van Wikipedia
Desoxyribonucleïnezuur of DNA is een macromolecuul dat in levende wezens de drager is van erfelijke informatie. Sommige soorten virussen gebruiken het verwante RNA als drager van erfelijke informatie.
Het DNA wordt in levende cellen gelezen en via diverse stappen leidt dit tot de aanmaak van eiwitten in de cel. Bij de voortplanting wordt (een deel van) het DNA doorgegeven aan het nageslacht, door middel van chromosomen.
[bewerk] Naam
De afkorting DNA is afkomstig van het Engelse deoxyribonucleic acid. Dit wordt in het Nederlands vertaald met 'desoxyribonucleïnezuur'. Het onderscheid tussen het voorvoegsel 'des-' in het Nederlands en 'de-' in het Engels geeft soms aanleiding tot verwarring. DNA is, zoals de naam al zegt, een nucleïnezuur. Nucleïnezuren zijn ketens van nucleotiden. Ieder nucleotide bevat een fosfaatgroep, een ribosegroep en een pyrimidine- of purine-base. Hoewel ieder nucleotide een basische groep bevat, is de bijdrage van de zure fosfaatgroepen groter, zodat DNA toch een zuur genoemd kan worden. Het voorvoegsel 'desoxyribo-' verteld dat, in tegenstelling tot RNA, de ribosegroepen van DNA een zuurstofatoom missen (om precies te zijn, op de zogenaamde 2'-positie van de ribosegroep).
[bewerk] Drager van erfelijke informatie
 Zie genetica voor meer informatie over dit onderwerp. |
DNA is de drager van erfelijke informatie. Op het DNA liggen de afzonderlijke genen. Eén gen bevat over het algemeen de instructies voor het aanmaken van één bepaald soort eiwit. De eiwitten zijn uiteindelijk bepalend voor de biochemische activiteiten van de cel.
Het aantal genen kan per organisme verschillen. Planten hebben de meeste genen, rond de 50 duizend. Zoogdieren als de mens, de muis en de rat hebben ongeveer 25 duizend genen, insecten en wormen tussen de 10 duizend en 20 duizend genen. Alle genen van een organisme worden samen het genoom genoemd.
Bij normale celdeling (mitose) wordt het DNA in de oorspronkelijke cel gekopieerd, en elke dochtercel krijgt een kopie van het het totale genoom. Bij meiose, een vorm van celdeling waarbij de geslachtscellen (gameten) ontstaan, krijgt elke dochtercel slechts de helft van de DNA in de moedercel. Omdat geslachtscellen als ze versmelten ook hun DNA samenvoegen, heeft het nieuwe organisme dat hieruit ontstaat, weer de normale hoeveelheid DNA. De eigenschappen van het nieuwe organisme, zoals vastgelegd in het DNA, zijn op deze wijze van beide ouders afkomstig.
[bewerk] DNA in organismen
[bewerk] Eukaryoten
"Hogere" organismen (eukaryoten: planten, dieren, schimmels en protisten) hebben in elke cel een celkern (nucleus - vandaar ook nucleïnezuur) waarin het DNA zich bevindt. Het DNA is verdeeld in een aantal afzonderlijke strengen. De strengen vormen in de celkern chromosomen. Een chromosoom is een complex van DNA en specifieke eiwitten die histonen worden genoemd.
Chromosomen komen in het algemeen voor in paren: elke cel heeft twee exemplaren van elk chromosoom. Een soort heeft over het algemeen een vast aantal chromosomen. De mens heeft 46 chromosomen, dat wil zeggen 2 maal 23, meestal geschreven als 2n=46. Geslachtscellen hebben van elk chromosoom slechts één exemplaar: 1n chromosomen, bij de mens is dat dus 23.
Er zijn uitzonderingen op de regel dat bij een soort het aantal chromosomen van alle individuen hetzelfde is. Soms treedt verdubbeling op en ontstaan polyploïden en soms wordt er zelfs een potje van gemaakt zoals bij veldbeemdgras waar het aantal chromosomen van plant tot plant varieert van 28 tot meer dan 100. Veldbeemdgras kan zich dan ook moeilijk geslachtelijk vermeerderen en vermeerdert zich hoofdzakelijk door apomixie.
Buiten de celkern komt in sommige organellen ook DNA voor. Alle eukaryote cellen hebben mitochondriën met eigen DNA en bij planten wordt in verschillende soorten plastiden zoals bladgroenkorrels DNA gevonden. Men gaat er van uit dat deze organellen in de loop van de evolutie zijn ontstaan door opname van complete andere cellen in de eukaryote cel. Niet alle organellen hebben eigen DNA. Dit extranucleair DNA wordt bij geslachtelijke voortplanting alleen via de vrouwelijke lijn doorgegeven. Van een mannelijke voortplantingscel versmelt alleen het DNA uit de celkern met het DNA van de eicel. De zo ontstane zygote gebruikt de celorganellen uit de eicel.
[bewerk] Prokaryoten
"Lagere" organismen (prokaryoten: bacteriën en archaea) hebben geen celkern, en het DNA zweeft los rond in de cel. Ondanks dat de meeste prokaryoten geen histonen hebben, spreekt men ook in deze gevallen van een chromosoom. Prokaryoten hebben meestal een enkel ringvormig chromosoom, vaak vergezeld van één of meerdere plasmiden die aanvullende genetische informatie bevatten. Hierop zijn echter uitzonderingen, sommige bacteriën hebben lineair DNA en ook sommige plasmiden zijn lineair.
[bewerk] Virussen en viroïden
Virussen bestaan uit een stuk DNA (of RNA) omgeven door een eiwitmantel. Virussen injecteren hun erfelijk materiaal in een levende cel. In de levende cel wordt het erfelijk materiaal gelezen en op basis van die informatie gaat de cel nieuwe virussen maken.
Viroïden werken op vergelijkbare wijze, maar hebben geen eiwitmantel: ze bestaan uitsluitend uit DNA of RNA.
[bewerk] Ontdekking
|
In 1843 werd het chromosoom door Carl Wilhelm von Nägeli ontdekt. Hij noemde ze "transitorische cytoblasten" en had geen idee waar ze voor dienden. Hij dacht al helemaal niet aan erfelijke eigenschappen, want hij geloofde in spontane generatie. Pas in 1910 toonde Thomas Hunt Morgan aan dat chromosomen de dragers waren van erfelijke eigenschappen.
Het principe van overerving van uiterlijke kenmerken werd voor het eerst in 1860 door Gregor Mendel onderzocht. Hij ontdekte dat eigenschappen onafhankelijk van elkaar overerfden. Zijn ontdekkingen raakten echter in de vergetelheid en werden rond 1900 opnieuw ontdekt door onder meer Hugo de Vries.
In 1869 werd DNA ontdekt door de Zwitserse biochemicus Johann Friedrich Miescher (1844-1895). Het was nog niet bekend dat het DNA de drager was van de erfelijke eigenschappen. De stof werd als te simpel beschouwd voor het dragen van erfelijke informatie. Men dacht dat eiwitten die het DNA omgeven (histonen) de erfelijke eigenschappen droegen. Dat het DNA de drager van erfelijke eigenschappen is, werd pas duidelijk in 1952 door onderzoek van Alfred Hershey en Martha Chase. Zij toonden aan dat een virus alleen door middel van DNA een cel kon besmetten.
De chemische structuur van DNA, een dubbele spiraal (dubbele helix), werd in 1953 ontrafeld door James D. Watson en Francis Crick. Zij kregen voor deze ontdekking in 1962 de Nobelprijs voor geneeskunde samen met Maurice Wilkins. Een vierde onderzoekster, Rosalind Franklin, was al overleden en kwam daarom niet meer in aanmerking, hoewel zij een belangrijke bijdrage aan de ontrafeling heeft geleverd door toepassing van de röntgendiffractietechniek. Crick en Watson publiceerden het artikel over de structuur van het DNA in het tijdschrift Nature op 25 april 1953: 'A structure for Deoxyribose Nucleic Acid'.
[bewerk] Chemische structuur van DNA
 |
Voor de eenvoud is de volgorde van de baseparen steeds hetzelfde. Dit is in werkelijkheid niet zo bron: www.ornl.gov/hgmis |
Een DNA-molecuul bestaat uit twee lange ketens of strengen die precies als puzzelstukjes in elkaar passen. Elk van deze twee strengen heeft een ruggengraat van afwisselend deoxyribose (een suiker) en een fosfaatgroep. De fosfaatgroepen zitten aangesloten op de zogenaamde 5'- en de 3'-posities van de deoxyribosegroep. Aan iedere deoxyribose-groep zit op de 1'-positie een van de vier basen: Adenine (A), Thymine (T), Cytosine (C) of Guanine (G). De A in een streng past tegenover de T in de tegenoverliggende streng en de G past tegenover de C. Hoewel er dus maar vier verschillende 'codeletters' zijn is het aantal mogelijke lettercombinaties van een stukje DNA van slechts honderd van deze zogenaamde baseparen al astronomisch groot. Een voorbeeld van de basevolgorde in een stukje DNA is:
5'---ATGCCGTTAGACCGTTAGCGGACCTGAC→3'
3'←TACGGCAATCTGGCAATCGCCTGGACTG---5'
De twee strengen van het DNA hebben ieder een eigen richting en lopen tegengesteld (antiparallel) van elkaar. In de afbeelding is dit enigszins zichtbaar gemaakt: In de linker streng zit de 5'-positie van de deoxyribosegroep van boven; en de 3'-positie van onder. Zoals gezegd, zijn de 5'- en de 3'-posities de posities waaraan de fosfaatgroepen zijn bevestigd. In de rechter streng is het andersom, daar zitten de deoxyribosegroepen bij wijze van spreken 'op z'n kop'. De linker streng heeft dus de 5'-->3' richting, en de rechter streng staat in de 3'-->5' richting afgebeeld (van boven naar onder). De terminologie van 5'-->3' en 3'-->5' is met name van belang in beschrijvingen van de DNA-replicatie.
De twee strengen die precies op elkaar passen en het DNA-molecuul vormen, worden wel complementaire strengen genoemd. Deze strengen samen vormen een dubbele helix, de vorm van een spiraal of wenteltrap. De twee strengen worden bij elkaar gehouden door relatief zwakke waterstofbruggen. Twee tussen A en T en drie tussen C en G.
[bewerk] Sense en antisense
Als gevolg van het feit dat de beide strengen in tegengestelde richting aan elkaar zitten en dat de enzymen voor het aflezen van een stuk DNA voorkeur hebben voor een bepaalde richting wordt slechts één streng goed afgelezen. De andere streng kan alleen achterstevoren afgelezen worden. Moleculair biologen noemen een stuk DNA dat afgelezen wordt of afleesbaar is een sense (letterlijk vertaald staat sense voor betekenis) en het tegenovergestelde, dus niet afleesbaar, antisense. Hieruit volgt wat paradoxaal dat het sjabloon (template) voor transcriptie een antisense streng heeft, hetgeen resulteert in het aflezen van de sense DNA-streng en in een sense RNA-streng.
[bewerk] Onderscheid tussen sense en antisense strengen
Een klein deel van de genen in prokaryoten en een groter gedeelte in plasmiden en virussen maakt het bovenstaande verschil in sense en antisense er niet duidelijker op. Sommige stukken van hun genoom-DNA doen dubbel dienst doordat een eiwit gedecodeerd wordt bij het aflezen van de ene streng van 5' naar 3' en tegelijkertijd een tweede eiwit wordt afgelezen op de andere streng echter ook van 5' naar 3'. Hierdoor kunnen hun genomen in vergelijking met het aantal genen dat ze bevatten zeer compact zijn. Dit bevestigt dat er geen biologisch verschil is tussen de twee strengen, hetgeen nog wordt versterkt doordat elke streng van een dubbele DNA-helix in verschillende gebieden optreedt als sense en antisense.
[bewerk] Splitsing dubbele spiraal (helix)
De waterstofbruggen tussen de beide strengen van de dubbele spiraal (helix) zijn zo zwak dat een enzym ze makkelijk kan verbreken. Een helicase is een enzym dat de strengen kan despiraliseren, waardoor andere enzymen zoals DNA-polymerase een stukje van de streng kunnen aflezen en een nieuwe aanmaken. Het helicase enzym knipt de fosfaatruggengraat van één van de strengen, zodat het om de ander heen kan draaien.
Kleine ketens van maximaal 10.000 baseparen kunnen ook gesplitst worden door ze voorzichtig te verwarmen. Dit wordt bij de PCR-techniek (Polymerase-kettingreactie-techniek) gebruikt. Bij langere ketens lukt dit niet, omdat die meermalen in elkaar gedraaid zijn. Bij deze techniek wordt de DNA-spiraal eerst met behulp van restrictie-enzymen in stukjes geknipt.
[bewerk] DNA-replicatie
DNA-replicatie of DNA-synthese is het proces waarbij het dubbelstrengs DNA gekopiëerd wordt. Het enzym DNA-polymerase kan echter het eind van het chromosoom niet repliceren, omdat het voortijdig van het DNA afvalt. Aan het eind van een chromosoom zit een telomeer dat uit enkelstrengs DNA bestaat en bij elke celdeling korter wordt. Het bestaat uit repeterende stukjes DNA dat de belangrijke genen beschermt tegen het korter worden van de chromosomen.
Er worden bij de replicatie drie stappen onderscheiden: initiatie, replicatie en terminatie. Voorafgaand aan de celdelingen, meiose of mitose, gaan de strengen tijdens de interfase uit elkaar en kan een nieuw DNA-molecuul gevormd worden doordat zich op de sense streng een complementaire streng vormt. Replicatie gebeurt in de 5' -> 3' richting. De twee strengen van een DNA molecuul worden dus in tegenovergestelde richting gerepliceerd. De replicatie begint op vaste plaatsen op het DNA, de zogenaamde 'origin of replication'. Dit wordt semiconservatieve replicatie genoemd. De nieuwe dubbelstrengs DNA-moleculen zijn bijna helemaal gelijk aan de oorspronkelijke streng, maar soms treden er afwijkingen (mutaties) op.
[bewerk] Rechts- of linksdraaiend
De structuur van de helix kan in drie verschillende vormen voorkomen. De B-vorm, waarvan men denkt dat deze het meest voorkomt, is beschreven door James D. Watson en Francis Crick. De plaatsing van de baseparen langs de as per omwenteling hangt sterk af van de krachten die elke base uitoefent op zijn naastliggende in de keten. De B-vorm draait zonder spanning 360° per 10.6-basepaar. Echter veel biologische processen kunnen spanning veroorzaken. Een DNA-segment met bovenmatige of onvoldoende spiralisering wordt positief dan wel negatief "supergespiraliseerd" (vormt een superhelix) genoemd. DNA in een levende cel is typisch negatief supergespiraliseerd, waardoor de dubbele helix uit elkaar kan gaan bij de RNA-transcriptie.
Het DNA in een menselijke celkern is ongeveer twee meter lang. Het is verdeeld over de 46 chromosomen. Het DNA van een chromosoom ligt op vele manieren opgevouwen en opgerold in de celkern. Bij eukaryoten, waartoe ook de mens behoort, ligt de DNA-spiraal opgerold om de histonen, spoelvormige, basische eiwitten. (zie ook: chromatine). Bij prokaryoten, waartoe o.a. de bacteriën behoren, wordt deze met behulp van enzymen (bijvoorbeeld Topo-isomerasen en Gyrasen) de DNA-spiraal tot enkelvoudige superspiralen (superhelix) in elkaar gedraaid, te vergelijken met een in elkaar gedraaid telefoonsnoer.
[bewerk] Omstandigheden voor de vorming van A- en Z-vormen
De andere twee bekende vormen van de dubbele helixvorm, de A- en Z-vorm, verschillen weinig in hun geometrische vorm en afmetingen. De A-vorm lijkt alleen voor te komen in gedroogde vorm, zoals die gebruikt wordt bij kristallografische proeven en mogelijk voorkomen in hybride-paringen met DNA- en RNA-strengen. De door de cel voor regulatie gemethyleerde DNA-segmenten kunnen de Z-vorm aannemen. Hierbij draaien de strengen om de spiraal-as en nemen zo de spiegelvorm van de B-vorm aan.
[bewerk] Tabel met de eigenschappen van de verschillende spiraalvormen
| Geometrische eigenschappen | A-vorm | B-vorm | Z-vorm |
|---|---|---|---|
| Spiraliseringsrichting | rechtsdraaiend | rechtsdraaiend | linksdraaiend |
| Herhalingseenheid (Repeating unit) | 1 bp | 1 bp | 2 bp |
| Rotatie/basepaar (bp) | 33.6° | 35.9° | 60°/2 |
| Gemiddeld aantal baseparen per draaiing | 10.7 | 10.0 | 12 |
| Glooiingshoek van basepaar tot de as | +19° | -1.2° | -9° |
| Opstijging (Rise)/bp langs de as | 0.23 nm | 0.332 nm | 0.38 nm |
| Helling/draaiing van de helix | 2.46 nm | 3.32 nm | 4.56 nm |
| Gemiddelde propellerdraaiing | +18° | +16° | 0° |
| Glycosyl hoek | anti | anti | C: anti, G: syn |
| Positie deoxyribosegroep | C3'-endo | C2'-endo | C: C2'-endo, G: C2'-exo |
| Diameter | 2.6 nm | 2.0 nm | 1.8 nm |
[bewerk] Enkelstreng-DNA
De meeste virussen hebben geen DNA maar RNA. Er zijn echter ook virussen die wel DNA hebben en bij sommige van deze virussen bestaat het DNA niet uit twee maar uit één streng.
Retrovirussen hebben een genoom dat bestaat uit twee plus-sense RNA moleculen die al of niet hetzelfde kunnen zijn. In het genoom van het virus zit het eiwit dat het enzym reverse-transcriptase aanmaakt. Met behulp van dit enzym wordt in de gastheercel een complementaire DNA streng aangemaakt. Dit virale DNA, provirus genoemd, wordt dan in het genoom van de gastheer opgenomen en tegelijkertijd met de celdeling vermenigvuldigd. Op deze wijze kunnen ook nakomelingen van de gastheer besmet zijn met een retrovirus. Op een gegeven moment als de cel beschadigd raakt, kan het stukje DNA zich weer los van het genoom maken en massaal het virus-RNA gaan aanmaken.
Ook eukaryoten hebben zelf het enzym reverse transcriptase dat gebruikt wordt voor het herstellen van DNA-beschadigingen.
[bewerk] De genetische code
Het DNA bepaalt de gang van zaken in de cel door het coderen van eiwitten oftewel proteïnen. Dit gaat niet direct, maar met behulp van boodschapper (messenger) RNA ofwel mRNA, dat erg op DNA lijkt. mRNA is opgebouwd uit vrijwel dezelfde bouwstenen (nucleotiden) als DNA en wordt overgeschreven van het DNA (transcriptie). RNA verschilt van DNA doordat het Thymine vervangen is door Uracil en in plaats van 2-desoxyribose wordt ribose als suiker gebruikt.
Bij de transcriptie bij prokaryoten spelen operons een belangrijke rol. Een operon bestaat uit op het DNA bij elkaar liggende genen, die bij elkaar horen voor het tegelijk uitvoeren van één transcriptie van meerdere enzymen voor één celproces. Een voorbeeld is het lac-operon voor de aanmaak van lactose.
Vervolgens verlaten deze mRNA moleculen de celkern en verplaatsen zich naar andere delen van de cel (het celplasma of naar het endoplasmatisch reticulum). Daar worden de RNA moleculen vertaald in aminozuren (translatie), die in een lange keten een eiwit vormen. Eiwitten zijn dus ketens van aminozuren, waarvan er in de natuur een twintigtal zijn. Ieder aminozuur in de keten wordt gespecificeerd door een bepaalde volgorde van drie basen (een zgn codon) op een DNA/RNA-streng.
Omdat er 4 × 4 × 4 (steeds 4 mogelijke nucleotiden op 1 positie) = 64 combinaties mogelijk zijn met drie basenparen (meer dus dan 20) is de code ontaard: er zijn aminozuren die door meer dan 1 code worden aangeduid; er is ook een code die alleen bij het starten voorkomt (het zgn. startcodon "AUG" ofwel het aminozuur methionine) en drie die het codon stop betekenen (UAA, UAG, UGA). Dit aflezen van de basenvolgorde naar aminozuren wordt gedaan door de ribosomen (grote complexen van RNA en eiwitten). De keten van aminozuren vormt zich op basis van verschillende ladingen en krachten (o.a. H-bruggen, S-bruggen) in die keten tot een eiwit. Vaak wordt een streng meerdere malen afgelezen door een serie van ribosomen, waardoor er in een geringe tijd veel eiwit gemaakt kan worden. De vorm van een eiwit en het/de actieve centr(um)(a), bepalen de functie van het eiwit. Ook enzymen zijn eiwitten.
[bewerk] Springende genen
Springende genen, transposons genoemd, zijn stukjes DNA die van de ene plaats naar een andere plaats van het chromosoom kunnen springen.
[bewerk] DNA-herstelmechanismen
DNA kan door verschillende oorzaken beschadigd worden. Voorbeelden zijn UV-straling en mutagene stoffen. Bij een mens treden er per dag wel 104 tot 106 beschadigingen per cel op. Daarom zijn er DNA-herstelmechanismen aanwezig die het DNA kunnen repareren. Bij kleine beschadigingen gaat dit probleemloos, maar bij grote treden er problemen op en kan dat leiden tot een mutatie.
DNA-herstel vindt in elke cel van een levend wezen voortdurend plaats en is onmisbaar voor de overleving, omdat het het genoom tegen schade beschermt. Bij het ouder worden van de cel kan het herstelmechanisme de beschadigingen niet meer bij houden, hetgeen leidt tot de volgende drie mogelijkheden:
- Een onomkeerbare veroudering van de cel;
- zelfmoord van de cel, ook wel bekend als apoptose of geprogrammeerde celdood;
- kanker.
[bewerk] DNA-beschadigingen
Veel voorkomende DNA-beschadigingen zijn:
- Bij de vorming van Uracil uit Cytosine kan door hydrolyse een aminogroep verloren gaan.
- Thymine-Thymine-dimeerbeschadigingen; ontstaan door een fotochemische reactie als gevolg van UV-straling en zijn waarschijnlijk de oorzaak van huidkanker.
- Het ontstaan van 8-oxo-Guanine door oxidatie van Guanine. 8-oxo-Guanine kan zowel en brug vormen met Cytosine als Adenine, waardoor bij de replicatie beide basen tegenover 8-oxo-Guanine ingebouwd kunnen worden, wat bij de translatie twee verschillende eiwitten oplevert. 8-oxo-Guanine kan op de 6 en 7 plaats twee waterstofbruggen met adenine vormen of op de 1, 2 en 6 plaats drie waterstofbruggen met Cytosine.
[bewerk] DNA-herstelmechanismen
- Directe schadeherstel door een enzym. (Literatuurverwijzing?)
- Base Excision Repair (BER). Reparatie door de beschadigde base uit de DNA-streng te verwijderen, bijvoorbeeld bij 8-oxo-Guanine. Vervolgens wordt een nieuwe base gesynthetiseerd met behulp van de informatie uit de tegenoverliggende streng.
- Nucleotide Excision Repair (NER). Reparatie door de beschadigde nucleotide te verwijderen. Een groter deel van de DNA-streng met de beschadiging wordt eruit geknipt en vervolgens wordt een nieuw stuk streng gesynthetiseerd met behulp van de informatie uit de tegenoverliggende streng.
- Homologe recombinatie. Hierbij zijn beide DNA-strengen beschadigd en wordt de genetische informatie voor herstel verkregen uit het homologe chromosoom (in een cel, met uitzondering van geslachtscellen en het geslachtbepalend chromosoom, komen immers twee dezelfde chromosomen voor).
- Translesion Synthesis (TLS). Zo kan DNA-Polymerase η foutloos een Thymine-Thymine-dimeerbeschadigingen overschrijven. Bij mensen waarbij het DNA-polymerase η niet of slechts gedeeltelijk functioneert lijden vaak aan de erfelijke afwijking Xeroderma pigmentosum, dat overgevoeligheid voor licht veroorzaakt.
- Mismatch Repair (MMR). Reparatie van verkeerd of niet ingevoegde basen
- Reparatie mechanisme voor double strand breaks. Reparatiemechanisme waarbij beide strengen van het DNA gebroken is.
[bewerk] Kunstmatig gemaakt DNA
DNA, zoals recombinant-DNA kan ook kunstmatig gemaakt worden. Veel geneesmiddelen worden gemaakt met behulp van Recombinant-DNA.
DNA kan ook in levende wezens aangepast worden middels gentherapie. In eerste instantie ontstond het idee om genen toe te voegen aan het DNA. Maar er wordt in de praktijk meer succes geboekt door genen inactief te maken doormiddel van RNA-interferentie; het stilleggen van een gen door er een stuk kunstmatig RNA aan te laten binden.
[bewerk] DNA-databank
Er zijn twee soorten DNA-databanken:
- Een bank waarin alle bekende sequenties, stukjes DNA, worden opgeslagen met de daarbij eventueel bekende functie. Hierdoor kunnen onderzoekers een door hen onderzocht stukje DNA vergelijken met alle reeds bekende stukjes. Een overzicht van deze databanken is hier te vinden European Bioinformatics Institute.
- Een bank waarin DNA-profielen zijn opgeborgen en die onder justitie valt.
[bewerk] Individuele verschillen
Hoewel individuen die tot één soort behoren in het algemeen hetzelfde aantal chromosomen hebben (er zijn uitzonderingen, zoals bij veldbeemdgras) en ook een zeer grote overeenkomst vertonen in hun exacte DNA-volgorde, zijn er tussen individuen van een soort naast de geslachtsverschillen ook altijd enige verschillen aantoonbaar, met name in bepaalde regionen van het chromosoom. Naast polymorfismen (de aan- of afwezigheid van bepaalde kenmerkende stukjes DNA) zijn er variabele regio's (microsatellieten) met lengtevariaties in repeterend DNA ook wel junk-DNA genoemd, wat het een handig hulpmiddel maakt bij het identificeren van sporen (bv. bloed, sperma, haren) achtergelaten op delictplaatsen; als men een verdachte heeft kan men na onderzoek van het spoor en van het DNA van de verdachte nagenoeg met zekerheid zeggen of het spoor van de verdachte afkomstig was of niet.
Ook bij het bepalen van afstamming en bloedverwantschap kunnen deze variabele regio's van het DNA een grote rol spelen. De genetische vingerafdruk, een door mensen gemaakte analyse van de variabele regio's in het DNA, is voor ieder mens uniek mits er voldoende genetische merkers worden gebruikt. Alleen eeneiige tweelingen en klonen zijn met behulp van de DNA-techniek niet van elkaar te onderscheiden.
Bij DNA onderzoek wordt gewerkt met 11 variabele plekken op een genoom, 1 plek om te bepalen of het DNA-profiel van een man of een vrouw is en de overige 10 om het profiel te maken. Stel dat van deze 10 plekken in het genoom er gemiddeld 10 varianten zijn in een populatie dan is de kans om twee keer een willekeurig profiel aan te treffen 1 op 10 miljard. De kans dat twee willekeurige individuen hetzelfde DNA-profiel hebben is nu dus verwaarloosbaar klein.
[bewerk] DNA in de taxonomie
DNA wordt tegenwoordig veel gebruikt in de systematiek. Het gaat dan in de eerste plaats om chloroplast DNA bij planten en mitochondriaal DNA bij dieren: in beide gevallen is dit eigenlijk prokaryoot DNA. Een praktische consequentie van deze nieuwe aanpak is het APG II systeem (2003). Een voorbeeld is de nieuwe informatie over de identiteit van de nauwste verwanten van Jakobskruiskruid en de evolutionaire positie van deze groep (Senecio sectie Jacobaea) ten opzichte van andere Senecio soorten. Veel soorten die nauw verwant blijken te zijn aan Jakobskruidkruid werden voorheen niet met deze soort geassocieerd en ondanks veel uiterlijke overeenkomsten blijkt de groep weinig verwant te zijn met andere Senecio groepen, maar veeleer verwant met het Noord-Amerikaanse geslacht Packera. De Nederlandse vertegenwoordigers zijn in de 23e druk van de Heukels dan ook opnieuw ingedeeld, zoals Jakobskruiskruid (Jacobaea vulgaris subsp. vulgaris), waterkruiskruid (Jacobaea aquatica) en viltig kruiskruid (Jacobaea erucifolia).
[bewerk] Maatschappelijke consequenties DNA
De maatschappelijke consequenties van het DNA-onderzoek zijn de laatste jaren groot te noemen. Enerzijds op medisch vlak; anderzijds op juridisch gebied. Wat dit laatste betreft kunnen tegenwoordig cold cases alsnog worden opgelost, waarbij regelmatig blijkt van een rechterlijke dwaling bij de veroordeling van onschuldigen. DNA kan helpen als bewijs om de werkelijke dader te vinden, hoewel het aantreffen van DNA-materiaal niet zonder meer het bewijs levert van daderschap van degene, van wie het DNA is aangetroffen. In jure, dus op juridisch gebied, vindt de laatste tijd weer een nuancering plaats, onder andere vanwege de versleeptheorie.
[bewerk] Zie ook
[bewerk] Externe links
- interactieve 3D-DNA-animaties
- 50 jaar DNA (Kennislink dossier)
- DNA-model
- DNA Replication and Translation / Cell Biology - Afbeeldingen
- DNA Sporen (informatie forensisch DNA-onderzoek in Nederland)
| Bronnen en referenties: |
