Deze blogpost is geschreven door: HolyCow

Geneticablog #5: Moleculaire genetica 1.0
Let op: Vanaf hier duiken we de diepte in. Dit onderwerp kan vrij ingewikkeld zijn. Voor het snappen van dit blog raad ik echt aan de eerdere blogs als parate kennis te hebben. Dit genetica blog is echt bedoeld voor spelers die meer dan alleen die basis willen weten. Daarnaast is dit blog het best te volgen als je al wat scheikunde hebt gehad, gezien moleculaire genetica voor een deel uit biochemie bestaat.

In eerdere blogs heb ik de basisbegrippen van genetica en overerving uitgelegd. Komende blogs ga ik dit uitbreiden met een basis in moleculaire genetica. Dit is handig om te begrijpen waarom genen en mutaties een bepaald effect hebben,

Het begint allemaal bij DNA: DNA (voluit deoxyribonucleic acid / desoxyribonucleïnezuur) is eigenlijk een heel groot molecuul. Hierin staan de codes en instructies om andere moleculen te maken. DNA bestaat uit een dubbele helix: Twee strengen die in een spiraal om elkaar heen draaien. 
Deze strengen bestaan uit nucleotiden. Nucleotiden bestaan weer uit een desoxyribose (een monosacharide, oftewel: een vorm van suiker) en een fosfaatgroep (fosfaat is een fosforatoom gebonden met 4 zuurstofatomen) die de zogenaamde ‘ruggengraat’ vormen, en een zogenaamde base. Die bases zijn heel belangrijk, want dat is eigenlijk wat je genetische code gaat vormen. 


Een nucleotide met de verschillende groepen eraan. Daarnaast zijn de koolstofatomen genummerd

In het DNA zijn 4 basen: guanine (G), cytosine (C), adenine (A) en thymine (T). Elk met hun eigen structuur, waarbij thymine en cytosine op elkaar lijken (pyrimidines) en guanine en adenine op elkaar lijken (purines). Meestal worden de basen aangegeven met hun afkorting. (de eerste letter van de naam)
Basen zullen een binding maken met een andere base van de streng tegenover. Hierbij zal bij DNA altijd guanine en cytosine aan elkaar binden, en adenine en thymine aan elkaar binden. Dit gaat door middel van zogenaamde waterstofbruggen, waarbij enkele water, stikstof en zuurstof atomen van de basen zich zwak binden. Tussen guanine en cytosine is deze binding sterker (3 waterstofbruggen) dan tussen adenine en thymine (twee waterstofbruggen)

Naast DNA heb je ook RNA (ribonucleïnezuur). Dit lijkt erg op DNA, maar er zijn wat verschillen.
Waar de nucleotiden van DNA als suiker een desoxyribose hebben, heeft RNA een ribose. (Deze 2 suikers verschillen op één plek. Hier zit bij ribose alleen een waterstofatoom, bij desoxyribose een zuurstofatoom die weer gebonden is aan een waterstofatoom, een hydroxylgroep)  Daarnaast gebruikt een RNA nucleotide in plaats van de base Thymine, de base Uracil (U). Ook Uracil bindt zich alleen met Adenine. Ook RNA komt voor in mensen, paarden enz. en speelt een belangrijke rol met verschillende diverse taken.

RNA is enkelstrengs. De waterstofbindingen binden de ene streng dus niet aan een andere streng zoals bij DNA, maar aan zichzelf. 
In DNA liggen de twee strengen in tegenovergestelde/anti-parallelle richting. 
Bij DNA en RNA kan je, net als bij andere organische verbindingen, de koolstofatomen nummeren. Dit wordt gedaan langs de desoxyribose. Hierbij zit aan de ene kant, aan koolstofatoom 3, de hydroxylgroep, het zogenaamde 3' einde. Aan de andere kant zit de fosfaatgroep, gebonden aan koolstofatoom 5’, het zogenaamde 5’ einde. 
Bij DNA loopt de ene streng van 5’ naar 3’, de streng er tegenover loopt van 3’ naar 5’.


Een DNA streng (links), en twee aan elkaar gebonden nucleotiden (rechts).

Een voorbeeld, rechtstreeks van wikipedia gepakt:

5’ - -  A T G C C G T T A G A C C G T T A G C G G A C C T G A C ->  3’
3’ - -  T A C G G C A A T C T G G C A A T C G C C T G G A C T G <- 5’

Zoals je ziet, vormen al deze basen achter elkaar een vrij unieke code. Deze code is heel belangrijk: Zo kunnen verschillende eiwitten deze codes herkennen in het DNA en zo genen reguleren (welke zijn actief en welke niet), maar het codeert uiteindelijk ook voor de eiwitten zelf. 

De lengte van het DNA in één menselijke cel ligt blijkbaar rond de 2m. Het ook werkelijk tot 2m uitgestrekt bewaren is met de beschikbare ruimte in een cel niet echt efficiënt, dus gaat het lichaam er sieraden maken, een kralenketting. 

Deze ‘kralen’ bestaan uit 8 eiwitten genaamd histonen. Histonen hebben een rol in de genexpressie. Het DNA bindt zich hier ca 2x omheen. Deze histonen met daaromheen het DNA noem je een nucleosoom. Tussen nucleosomen in zit koppelings-DNA. Je krijgt zo mooi een sliertje met wat bolletjes, ofwel de kralenketting. Langs de kralen zit nog een histon, H1. Deze houdt het DNA op de juiste plek en zorgt er ook voor dat de ‘kralenketting’ tot een hogere dichtheid gevouwen kan worden. Dit complex van DNA + Histonen heet Chromatine. Deze chromatine vormt uiteindelijk de chromosomen. 


Een nucleosoom: De groene bolletjes zijn de Histonen die de kraal vormen. Rood is het DNA wat er omheen is gewikkeld. De lichte structuur is Histon H1. Bron: Darekk2@wikipedia.org


Schematisch overzicht van DNA, de kralenketting, chromatine en een chromosoom. Bron: [url=hhttps://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chromatin_and_histones.jpg]Darryl Leja@wikimedia.org[/url]

Dat was het voor deze keer! Volgend genetica-blog zal ik uitleggen hoe het DNA wordt gekopieerd.

Opfrisser nodig? Lees de vorige geneticablogs!
Geneticablog #1: Back to the Basics 1.0
Geneticablog #2: Back to the Basics 2.0: Mendeliaanse genetica en notatie van genotype
Geneticablog #3: Back to the Basics 3.0: Niet-Mendeliaanse overerving
Geneticablog #4: Back to the Basics 4.0: Welke genen zijn belangrijk in kleurgenetica bij paarden?