DNA

Thema 4

Van genotype tot fenotype

• Chromosoom– Erfelijke informatie• Bepaald welke eiwitten, enzymen gemaakt worden

– Alleen zichtbaar bij deling

– DNA-molecuul (desoxyribonucleïnezuur)• Dubbele spiraal• Gekoppelde nucleotiden

– Fosfaatgroep– Desoxyribose– Stikstofbase

• Adenine, thymine, cytosine, guanine

• Bioplek

Mitose en celdeling

• Celcyclus (celdeling en mitose)– Celdeling • Plasmagroei, deling v.d. ‘oude’ cel, DNA-replicatie• DNA-replicatie(Interfase)

– Kopiëren chromosomen» Verbinding tussen baseparen verbroken

• Blijft op een plek nog vast zitten= centromeer» Vrije nucleotiden uit kernplasma binden aan base

• Chromosoom bestaat nu uit 2 chromatiden

– Mitose (Kerndeling )• Profase

– Spiraliseren van de chromatiden

• Metafase– Chromosomen bewegen midden cel– Trekdraden aan centromeer vanuit spoelfiguur

• Anafase– Trekdraden trekken chromatiden van elkaar – Chromatiden bewegen elk naar een pool

• Telofase – Spiralisatie chromosomen verdwijnt

http://www.youtube.com/watch?v=L0k-enzoeOM

Ongeslachtelijke voortplanting

Ongeslachtelijke voortplanting

• Deel van een organisme groeit uit tot een nieuw individu– Natuurlijk

• Deling • Knollen • Uitlopers • Bollen

– Onnatuurlijk• Scheuren • Stekken • Enten • Weefselkweek

• Natuurlijke ongeslachtelijke voortplanting– Deling

• Een cel deelt zich in tweeën • Vb. alg, amoebe, pantoffeldiertje

– Knollen • Verdikking in de stengel die reservevoedsel bevat• Knoppen op de knol kunnen uitlopen tot een nieuwe plant• Vb. aardappel

– Uitlopers• Soort stengel waar aan het einde een nieuw plantje ontstaat• Vb. aardbei

– Bollen • Rokken (verdikte bladeren met veel reservevoedsel)• Knoppen tussen rokken kunnen uitlopen tot een nieuwe plant

Natuurlijke ongeslachtelijke voortplanting

• Onnatuurlijke ongeslachtelijke voortplanting – Scheuren

• Een plant in twee of meer delen opdelen

– Stekken • Het afsnijden van een stengel of blad, waarbij wortels ontstaan op het

snijvlak

– Enten• Vastzetten van takken op een onderstam• Tomtato

– Weefselkweek • Deel van een plant dat goed groeit wordt op een voedingsbodem

(voedingsstoffen en hormonen)gezet• Onstaat callus: stukjes ongedifferentieerd weefsel

Onnatuurlijke ongeslachtelijke voortplanting

Meiose

• De vorming van geslachtscellen– Twee fasen• Meiose I (reductiedeling)

– Eén diploïde cel wordt twee haploïde cellen

• Meiose II– Twee haploïde cellen worden vier haploïde cellen

http://www.youtube.com/watch?v=iCL6d0OwKt8&feature=related

Geslachtelijke voortplanting

• Elk chromosomenpaar bevat minstens één verschillend genenpaar – Genotype geslachtscellen is dus verschillend

• Na versmelting geslachtscellen– 2n verschillende mogelijke combinaties– n= 23 223 =8.388.608

Voordeel geslachtelijke voortplanting

• Recombinatie– Nieuwe combinaties genen• A.g.v. bevruchting

Voordeel geslachtelijke voortplanting

• Aanpassing – Ziekte

Planten

Bestuiving

• Zelfbestuiving – Stuifmeelkorrels komen op een stempel van

dezelfde plant terecht• Kruisbestuiving – Stuifmeelkorrels komen op een stempel van een

andere plant terecht

1. Zelfbestuiving2. Kruisbestuiving3. Zelfbestuiving4. Pijl staat verkeerd,

maar zelfbestuiving

Vermijden genetische variatie

• Veredeling – Kruisingen uitvoeren met alleen die organismen

met de meest gunstige eigenschappen• Genetische modificatie– Het veranderen van het DNA

• Klonering– Genotype behouden– Fenotype kan anders zijn

Geslachtelijk vs. ongeslachtelijkGeslachtelijk Ongeslachtelijk

Kost zeer veel energie Kost weinig energie

Recombinatie Geen recombinatie

Langzame groei populatie Snelle groei populatie

Aanpassing aan veranderend milieu Nauwelijks aanpassing aan veranderend milieu

Schadelijk mutaties verdwijnen Schadelijke mutaties blijven

Meiose Mitose

Mutaties

• DNA beschadigt– Hersteld door speciale enzymen

• Mutatie – blijvende verandering van de volgorde van stikstofbasen

• Mutant– individu waarbij een mutatie tot uiting komt in het

fenotype• Wildtype– individu waarbij een mutatie niet tot uiting komt

• Mutageen– een invloed van buitenaf die een mutatie kan

veroorzaken

• RNA– Ribonucleïnezuur • Zorgt voor de aanmaak van eiwitten in cytoplasma.

– Genetische code

DNA vs. RNADNA RNA

Suiker desoxyribose Suiker ribose

Base thymine Base Uracil in plaats van thymine

dubbele streng nucleotiden

Enkele streng nucleotiden

Een DNA-molecuul bestaat uit duizenden nucleotiden.

Een RNA-molecuul bestaat uit enkele honderden nucleotiden.

Kanker

• Ongeremde deling van cellen gezwel (=tumor)– Goedaardig

• Bouw van het weefsel verandert niet• Delende cellen zijn enigszins gevoelig voor remmende

stoffen• Goed te behandelen

– Kwaadaardig • Bouw van het weefsel verandert• Ongevoelig voor stoffen die celdeling remmen• Soms niet te behandelen

• Primaire tumor– Tumor waarmee het allemaal begonnen is

• Secundaire tumor– Tumor ontstaan doordat tumorcellen zijn gaan

‘zwerven’– Metastase

• Behandeling – Radiotherapie– Chemotherapie– Opereren

Erfelijkheidsonderzoek

• Erfelijkheidsadvisering– Voor zwangerschap vaststellen kans op afwijking/

ziekte• Erfelijkheidsonderzoek

– Tijdens zwangerschap vaststellen afwijking/ ziekte• Prenatale diagnostiek

• Prenatale diagnostiek– Onderzoek naar het ongeboren kind• Echoscopie

– Hoog frequente trillingen

• Vlokkentest– Vlokkenweefsel uit de placenta

• Vruchtwaterpunctie – Vruchtwater met cellen van de foetus

Syndroom van down

• Trisomie 21– Typisch uiterlijk– Vaak geestelijke achterstand

• Non-disjunctie– Beide chromosomen van een paar (of beide

chromatiden) gaan naar dezelfde pool van de cel

– Meiose I• Er ontstaan twee geslachtscellen met trisomie en twee

met ontbrekend chromosoom

– Meiose II• Er ontstaan 2 ´goede´ geslachtscellen, één met trisomie

en één met ontbrekend chromosoom

• Trisomie 13 – Patausyndroom• Gespleten lip • ‘Rockerbottom feet‘• Levensverwachting ± 2 maanden

• Trisomie18 – Edwards syndroom • Kleine, laagstaande oren• Afwijkende vuist

– de pink over de ringvinger en de wijsvinger over de middenvinger

• Levensverwachting ± 2 maanden

Biotechnologie

• Gebruik van organismen voor maken van producten voor de mens– Groente en fruit

• Tomaat, champignon

– Brood• Gist

– Kaas• Chymosine (lebferment, uit maag kalveren)

– Wijn• Gist

Polyploïdie

• Cellen met meer chromosomen dan de wilde variant– Tetraploïdie• Cellen met 4n chromosomen

– Polyploïdie • Cellen met een veelvoud aan chromosomen

• Colchicine– Remt mitose doordat cellen niet delen

Recombinant-DNA-techniek

• Genetische modificatie– Het inbrengen van (een stukje) DNA van een cel in

een andere cel• Zelfde of andere soort

– Organisme is transgeen• Combineren van eigenschappen van

verschillende soorten

http://www.bioplek.org/animaties/moleculaire_genetica/transgenebacterien.html

• Lactoferrine– Belangrijk eiwit in moedermelk

• Insuline– Regeling bloedsuiker

• Hematopoëtische groeifactoren– Regulatie verschillende bloedvormende cellen

• Gouden rijst– Bètacaroteen (vitamine A)

• Gloeivis– Gen van koraal

1. Maak een tekening waarin je de werking recombinant-DNA-techniek uitlegt

2. Hoe noemen we een organisme waar DNA vanuit een andere soort 'ingeplakt' is?

3. Waarom kan zonder probleem het DNA van een koe ingebouwd worden in een plasmide (ringvorming DNA in een bacterie)?

4. Waarom kun je in principe een 'willekeurige' cel van de koe gebruiken?

5. Noem twee voordelen en twee nadelen van recombinant-DNA-techniek.

6. Waarom is klonen als manier van voortplanting gunstig als je recombinant-DNA-techniek gebruikt?

7. Geef twee redenen waarom wetenschappers graag bacteriën gebruiken bij recombinant-DNA-techniek.

8. Geef twee redenen waarom het knipenzym pas na een bepaalde basencombinatie basen gaat losweken.

9. Wat is de reden dat een aantal basen wordt los geweekt (en het DNA dus niet simpelweg doorgeknipt wordt)?

2. Een organisme waar DNA van een andere soort 'ingeplakt' is, wordt een transgeen organisme genoemd.

3. DNA (als drager voor erfelijke informatie) is voor alle organismen op dezelfde manier opgebouwd. DNA van een koe kan dus zonder problemen ingebouwd worden in een plasmide.

4. Alle cellen van de koe zijn ontstaan uit de zygote (= bevruchte eicel). Alle cellen van een koe bevatten dan ook dezelfde erfelijke informatie (en dus het gen voor insuline). Derhalve kun je dus een 'willekeurige' cel van de koe nemen voor recombinant-DNA-techniek.

5. Voordelen: bacteriën kunnen nu geneesmiddelen, hormonen, ... maken, grotere voedselproductie, minder bestrijdingsmiddelen nodig, etc.Nadelen: gevolgen (op langere termijn) van inbouwen van soortvreemde genen, gevolgen van transgene organismen voor biodiversiteit, binnen voedselketens, etc.Zie voor meer voor- en nadelen: Wiki Genetische technologie.

6. Bij klonen ontstaan een identieke erfelijke kopie van het organisme; ingebrachte erfelijke informatie door recombinant-DNA-techniek blijft behouden (in alle nakomelingen).

7. Wetenschappers gebruiken graag bacteriën voor recombinant-DNA-techniek omdat: bacteriën klein zijn, zich snel reproduceren, relatief eenvoudig opgebouwd is, ...

8. Een knipenzym 'knipt' pas na een bepaalde basencombinatie het DNA door om te voorkomen dat een gen doorgeknipt wordt, het DNA op heel veel plekken doorgeknipt wordt en er ontstaan hierdoor 'sticky ends' (kleverige uiteinden) waardoor het inbouwen van een soortvreemd gen mogelijk wordt.

9. Door het losweken ontstaan 'sticky ends' waardoor het inbouwen van een soortvreemd gen mogelijk wordt.

Celfusietechniek

• Versmelten van twee cellen van verschillende soorten= hybride cel

• Verkrijgen van antistoffen

DNA-fingerprinting

• .

• Speel de forensisch onderzoeker (CSI, in Engels)