Praktische opdracht: DNA
Inhoudsopgave
-Inleiding
-De ontdekking van DNA
-Wat is DNA?
-Celdeling
-Genetische modificatie
-Eugenetica
-DNA-fingerprint
-Human Genome Project
-Samenvatting
-Bronvermelding
Inleiding
Wij hebben DNA als onderwerp voor onze praktische opdracht gekozen omdat DNA de basis is van het verschil tussen organismen en wij er graag meer over te weten wilde komen.
De functie van het DNA wordt steeds meer duidelijk, ook wordt het DNA nu voor verschillende doeleinden gebruikt. Men is nu bezig in het ?Human Genome Project? om alle genen vast te leggen, daar is men al sinds 1990 mee bezig en er komen steeds meer vorderingen naar buiten van dingen die al bereikt zijn. Ook is het DNA belangrijk bij onderzoek naar verschillende dingen. Zo wordt er vooral in de Verenigde Staten veel gekeken door middel van DNA wie de biologische vader van een bepaald kind is. Ook kan DNA onderzoek een uitkomt bieden in misdrijven dit gebeurd met behulp van DNA-fingerprints. Als op de plaats van het misdrijf DNA sporen van de dader achter zijn gebleven kunnen die worden vergeleken met het DNA van de verdachten en kan zo de werkelijke dader worden veroordeeld. Ook gebeurt het dat mensen die in de gevangenis worden vrijgesproken door middel van DNA bewijs, dan blijkt dat de dader toch onschuldig was.
Onderzoekers zijn nu ook bezig om aan het DNA van planten en dieren te sleutelen om ze zodoende bijvoorbeeld een koe meer melk te laten produceren. Kortom er zijn vele toepassingen van DNA en de genen die erop zitten te bedenken nu al maar ook als er nog meer bekend is over het DNA.
De ontdekking van het DNA
De moderne genetica is begonnen met het werk van de Tsjechische monnik Mendel. Hij deed proeven met ingeteelde erwt-planten, dit deed hij rond 1860. Door middel van kruisingen stelde hij vast dat elke eigenschap werd bepaald door twee factoren, een afkomstig van de moederplant en een afkomstig van de vaderplant. Deze factoren worden tegenwoordig allelen genoemd. Hij ontdekte dat die factoren vaak niet gelijkwaardig waren maar de ene dominant was over de andere, die hij recessief noemde. Hiermee legde hij de basis voor de moderne genetica. Aanvankelijk kreeg het werk van Mendel niet de erkenning die het verdiende maar enkele tientallen jaren later werd zijn werk herontdekt en werd de jacht geopend naar de chemische eigenschappen van de dragers van de erfelijkheid.
De stof DNA of deoxyribo-nucle?nezuur werd in 1869 ontdekt door de Zwitser Friedriech Miescher. Hij bestudeerde vooral de chemische eigenschappen van de witte bloedcel. Celmateriaal haalde hij uit verband dat in het plaatselijke ziekenhuis was gebruikt voor het verbinden van etterende wonden. Bij pogingen uit de cellen zuiver eiwit te isoleren, werd hij gehinderd door een neerslag met een afwijkende chemische samenstelling dat uit de celkern (nucleus) afkomstig was. Miescher noemde deze stof nucle?ne. Later bleek dat het DNA een zuur was en kreeg het de naam nucle?nezuur. De ontdekking van de vier basenparen waaruit het DNA bestaat, adenine (A), guanine (G), cytosine (C) en thymine (T), staat op naam van Albrecht Kossel. Ook ontdekte hij de suikermoleculen waaruit het DNA bestaat en daarmee waren de samenstellende delen van het DNA bekent.
DNA zou definitief als drager van de erfelijkheid worden aanvaard door het werk van James Watson en Fracis Crick. Zij kwamen naar buiten met een blikken model van het DNA in de vorm van een moleculaire wenteltrap of dubbele helix . Dit werd samen met een 128 regels tellend artikel gepresenteerd op 25 april 1953. Tevens kregen zij de Nobel-prijs voor dit werk.
Wat is DNA
DNA staat voor deoxyribonuclein acid of in het Nederlands deoxyribonucle?ne-zuur. Ieder organisme heeft in elk van zijn cellen DNA zitten. Bij dieren en planten zit dit in de kern en bij bacteri?n zit dit gewoon los in de cel. DNA bestaat uit lange moleculen, de chromosomen. DNA is opgebouwd uit fosfaatgroepen, suikermoleculen en stikstofbasen. Er zijn vier soorten stikstofbasen, adenine (A), guanine (G), thymine (T) en cytosine (C). DNA heeft de vorm van een moleculaire wenteltrap of dubbele helix. Beide leuningen van de wenteltrap bestaan uit fosfaatgroepen en suikermoleculen (deoxyribose) die om en om in twee lange ketens gerangschikt zijn. De ketens zijn als twee lange spiralen om elkaar heen gewonden (de wenteltrap). Aan elk suikermolecuul zit een stikstofbase. De treden van de DNA-wenteltrap worden gevormd door twee met elkaar verbonden stikstofbasen. Adenine met thymine (A-T) en cytosine met guanine (C-G).
De informatie die in DNA is opgeslagen wordt met behulp van RNA (ribonucle?nezuur) overgebracht van de celkern naar het cytoplasma en de ribosomen, daar wordt het RNA afgelezen er worden de aminozuren aan elkaar gezet tot uiteindelijk een eiwit ontstaat. Er zijn niet veel verschillen tussen DNA en RNA ze zijn ongeveer hetzelfde opgebouwd behalve dat RNA maar bestaat uit een enkelvoudige keten van nucleotiden. Verder bevat RNA de stikstofbase uracil (U) in plaats van het in DNA voorkomende thymine. Op de afbeelding hiernaast is goed te zien dat RNA maar een enkelvoudige streng is en DNA een dubbele streng.
De volgorde waarin de stikstofbasen in het DNA voorkomen, vormt de code waarmee de erfelijke informatie is vastgelegd. De stikstofbasen A, C, G en T zijn de letters voor de codewoorden die met elkaar een codezin vormen. Een combinatie van drie opeenvolgende stikstofbasen (triplet) in de DNA wenteltrap vormt en codewoord, bijvoorbeeld AGT (ACU in het RNA) of CGC. Onderzoekers hebben ontdekt dat een groep van drie stikstofbasen de code voor een aminozuur vormt (eiwitten zijn opgebouwd uit aminozuren). De combinatie CGC staat bijvoorbeeld voor het aminozuur alanine. Er zijn dus in totaal 43 = 64 mogelijkheden voor verschillende aminozuren. Dit is meer dan genoeg want er zijn er in totaal maar twintig aminozuren. Dat betekent dat er voor een aminozuur soms meerdere DNA codewoorden bestaan. Het voordeel hiervan is dat bij een kleine mutatie niet gelijk het hele eiwit hoeft te veranderen. Ook zijn er nog drie zogenoemde stopcodons deze codon zorgen ervoor dat het eiwit daarna wordt afgebroken er met de bouw van een nieuw eiwit wordt begonnen.
Celdeling
Cellen kunnen zich vermenigvuldigen door zichzelf te delen 1 cel wordt dat gesplitst in 2 cellen. Als een cel zichzelf wil vermenigvuldigen dan moet ook het DNA zich verdubbelen anders zou er steeds minder DNA in een cel komen. Als een cel zichzelf gaat splitsen dan splitst het DNA zichzelf in de lengte. Hierdoor ontstaan enkelvoudige DNA strengen die bestaan uit een wand met daaraan een stikstofbase. Als de DNA strengen uit elkaar zijn gegaan komen op de losse stikstofbasen de bijbehoren de stikstofbasen. Daar zit het grote voordeel van hoe het DNA in elkaar zit. Want op elke base kan maar een andere base dus kan er in theorie bij het kopi?ren niets verkeerd gaan. Als alle legen stikstof-basen zijn opgevuld het andere stikstof basen en de fosfaat- en suikergroepen zich aan de basen hebben gehecht is de verdubbeling van het DNA een feit en kan de cel gaan splitsen. Op de afbeelding hierboven is goed te zien hoe van een streng DNA twee strengen worden gemaakt, doordat de strengen uit elkaar gaan en worden opgevuld met nieuwe basen en suiker- en fosfaatgroepen.
Het is misschien ook goed om even te kijken naar het verschil tussen de stikstofbasen, want er moet een verschil zijn anders dan zouden de basen gewoon willekeurig aan elkaar kunnen ?plakken? bij de verdubbeling van het DNA en dat is niet de bedoeling. De stikstofbasen (nucleotiden) adenine en thymine vormen een paar, evenals de stikstofbasen cytosine en guanine. Dit is altijd zo, er zal nooit een basenpaar zijn dat bestaat uit guanine en thymine. Het belangrijkste verschil tussen de basen is het aantal waterstofbruggen die de basen kunnen vormen, dit is zo omdat de waterstofbruggen de verbinding is tussen de beide stikstofbasen. Adenine en thymine kunnen twee waterstofbruggen vormen, terwijl cytosine en guanine drie waterstofbruggen kunnen vormen. Op de afbeelding op bladzijde 5 is te zien hoe de structuurformules van de verschillende basen eruit zien en hoe de waterstofbruggen worden gevormd.
Genetische modificatie
Onderzoekers weten nu hoe het DNA werkt, maar ze wilden meer. Ze hebben uitgezocht hoe het DNA opgebouwd kon worden. Ze zijn nu in staat om de twee ketens uit elkaar te halen. Dit kunnen ze weer in stukken verdelen, zo ontstaan er brokstukken die ze weer aan elkaar kunnen verbinden. Op deze manier ontstaat er een nieuwe keten DNA. Zo?n samenstelling met nieuwe eigenschappen wordt een recombinant DNA genoemd. Zo is genetische modificatie ontstaan. Genetische modificatie is het bewust be?nvloeden van erfelijke eigenschappen. Om dit verantwoord te doen is er veel deskundig onderzoek nodig. Genetische modificatie kan worden onderverdeeld in twee groepen, namelijk:
? gentherapie
? eugenetica
Eugenetica
Eugenetica betekent letterlijk ?de wetenschap die de invloeden bestudeert welke de erfelijke eigenschappen van de mens kunnen verbeteren?. Onder eugenetica wordt ook vaan verstaan ?de leer van rasverbetering van de mensheid?. Dit betekent simpel gezegd dat eugenetica een soort superras probeert te cre?ren. Eugenetica is dus niet therapeutisch bedoelt maar meer op het aanbrengen van verbeteringen van bepaalde kwaliteiten en eigenschappen van mensen. Eugenetica is een erg omstreden onderwerp. Dit komt omdat het erg veel lijkt op de praktijken van Hitler en de nazi?s in de tweede wereldoorlog. Veel mensen weten het verschil tussen eugenetica en gentherapie niet en zijn daarom op voorhand al tegen genetische modificatie.
Wat kan er met genetische modificatie gedaan worden? Genetische modificatie wordt vaak gebruikt in de voedselindustrie. De producenten doen dat om betere gewassen en dieren te krijgen voor onze voedselvoorziening. Dit gebeurde vroeger al door midden van het kruisen van planten of dieren binnen eenzelfde soort, maar tegenwoordig gebruiken ze gentechnologie. Door gentechnologie is de grens tussen verschillende dieren verdwenen. Door deze techniek zijn er geen beperkingen meer en kan de voedselindustrie onbeperkt door genuitwisseling dieren en planten veranderen. Voedselproducenten zeggen dat door gentechnologie de kwaliteit van ons voedsel verbeterd. De prijs daalt, nieuwe producten zijn mogelijk, de landbouw wordt duurzamer en het wereldvoedseltekort kan bestreden worden doordat gewassen meer opleveren. Ook landbouwgewassen worden resistent tegen insecten of plagen of ze worden ongevoelig voor landbouwgif. Deze technologie kan ook gebruikt worden in de gezondheidsindustrie. Men kan bijvoorbeeld schimmels en bacteri?n en in de toekomst ook andere dieren stoffen laten maken die nodig zijn voor de medicijnen van de mens. Zo kunnen bacteri?n en schimmels bijvoorbeeld antibiotica maken. Ook zijn er pogingen gedaan om DNA van de mens te veranderen om zo ziektes in een vroeg stadium te voorkomen.
DNA-fingerprint
Een DNA-fingerprint is een techniek waarmee de identiteit van een mens, dier of plant, of wat die individuen met elkaar te maken hebben kan worden vastgesteld. De techniek berust op het feit dat in het DNA van alle organismen korte nucleotidenvolgorden voorkomen die op verschillende plaatsen een aantal tot vele malen achter elkaar gerepeteerd worden (clusters). Zowel de distributie van deze clusters als de mate waarin het cluster zich herhaalt, varieert van individu tot individu, maar is wel erfelijk aangelegd. Dat betekent dat er wel een verschil is tussen ouders en kind maar dat het verschil niet al te groot is. Voor een DNA-fingerprint wordt het DNA (bijvoorbeeld ge?soleerd uit bloedcellen of haren) afgebroken met een restrictie-enzym dat niet in de gerepeteerde volgorde knipt. De ontstane DNA-fragmenten worden op grootte gescheiden door middel van elektroforese en de fragmenten die clusters bevatten worden zichtbaar gemaakt door hybridisatie met een stukje (radioactief gemerkt) DNA, dat in nucleotidenvolgorde gelijk is met de gerepeteerde volgorde van de clusters. Het resultaat is een patroon van banden op een r?ntgenfilm dat (net als een vingerafdruk, daar komt de naam vandaan) karakteristiek is voor het betrokken individu. De kans dat de DNA-patronen van twee verschillende personen van twee verschillende personen identiek zijn, is ongeveer ??n op zestien miljoen. Op het voorbeeld hiernaast liggen drie DNA-fingerprints naast elkaar. Hierbij moet worden aangetekend dat de DNA-fingerprint alleen informatie geeft over de identiteit of over verwantschap. Informatie over de aan- of afwezigheid van erfelijke afwijkingen kan uit dit patroon niet worden afgeleid. Tussen de patronen van verwante individuen bestaan bepaalde overeenkomsten die groter zijn naarmate de verwantschap nauwer is. Van dit laatste wordt onder andere gebruik gemaakt bij het fokken van dieren. Op basis van DNA-fingerprints kan worden vastgesteld of de voor paring in aanmerking komende dieren genetisch voldoende van elkaar verschillen om tot gezond nageslacht te kunnen leiden.
In Nederland is bij arrest van de Hoge Raad van vier oktober 1988 de DNA-fingerprint toegelaten als wettig bewijsmiddel voor de identiteit van personen, zij het dat een dergelijke proef alleen met toestemming van de betrokkene mag worden uitgevoerd.
Human Genome Project
Het Human Genome Project is een project dat in 1990 is gestart door het ministerie van energie en de nationale gezondheidsorganisaties in de Verenigde Staten. Verder doen er heel veel universiteiten in dertien verschillende landen mee en andere onderzoeksorganisaties. De twee belangrijkste doelen van dit project zijn het in beeld brengen van alle drie miljoen basenparen in het mensen genoom en het in beeld brengen van alle 30.000 genen en waar ze voor dienen. Het project is inmiddels bijna afgerond, de onderzoekers denken nu dat ze in 2003 klaar zullen zijn (oorspronkelijk werd gedacht 2005). Er zijn vele voordelen te bedenken als het hele menselijk genoom in kaart is gebracht. Zo kunnen er bijvoorbeeld betere medicijnen worden gemaakt tegen nu nog ongeneesbare ziekten. Ook kan er vroegtijdig (nog voor de geboorte) worden gekeken of een kind aan bepaalde ziektes zal leiden. Er zijn al vele interessante ontdekkingen naar buiten gekomen over het DNA tijdens het Human Genome Project, zo is bijvoorbeeld gebleken dat slecht vijf procent van het DNA genen bevat. De andere 95 procent is zogenoemd junk-DNA dit DNA heeft geen functie volgens de onderzoekers. Ook heeft de mens maar een stuk of 30.000 genen in elke cel zitten terwijl lange tijd werd gedacht dat dit er ongeveer 100.000 zouden zijn. Het is opvallend dat 90 procent van onze genen is gelijk aan die van een muis en 99 procent aan die van een chimpansee. Ook zijn onderzoekers erachter gekomen dat 99.9 procent van alle genen van de mensen die waar ook ter wereld rondlopen gelijk zijn. Kortom er zijn al wat interessante ontwikkelingen geweest. Nu is het te hopen dat na de afronding van het project er meer gedaan kan worden aan erfelijke en / of ongeneesbare ziekten.
Ook zijn er tegenstanders van zoveel onderzoek. Deze mensen zeggen dat als straks vanaf (of zelfs voor) de geboorte vaststaat dat een persoon erfelijke aanleg heeft voor bijvoorbeeld een bepaald soort kanker of een andere ziekte, of deze mensen dat dan moeten weten of niet. En als ze het weten hoe moet het dan met de verzekering want als de verzekeraar weet dat deze persoon later waarschijnlijk ernstig ziek wordt zullen vele particuliere verzekeringsorganisaties dit soort personen weren.
Samenvatting
In DNA zitten alle (erfelijke) eigenschappen van organismen opgeslagen. Het DNA bevind zich bij de mens in de celkern van iedere cel. De verschillen in DNA tussen verschillende organismen is maar bijzonder klein. Er kan veel gedaan worden met DNA als we weten waarvoor alle genen dienen. Dat gebeurt nu al een beetje met genetische manipulatie maar zal in de toekomst alleen maar meer worden. Ook zijn er veel mogelijkheden voor identificatie met DNA, of voor het opsporen van criminelen. Het is dus erg belangrijk dat er meer duidelijk wordt over de functie van afzonderlijke genen. Dan kunnen er in de toekomst nog grote veranderingen komen in de gezondheidszorg.
Bronvermelding
Foto?s:
1e http://www.accessexcellence.com/AB/GG/dna.html
2e http://www.accessexcellence.com/AB/GG/basePair1.html
3e http://www.accessexcellence.com/AB/GG/rna.html
4e http://www.accessexcellence.com/AB/GG/dna_replication.html
5e http://www.pbs.org/wgbh/nova/sheppard/analyze.html
Tekst:
De tekst hebben we in elkaar gezet na het lezen van verschillende internetsites en boeken die hieronder genoemd worden. Het is af en toe zo dat iets bijna letterlijk is overgenomen maar dat hebben we geprobeerd niet al te veel te doen.
Boeken:
? De DNA-Makers H. Schellekens e.a.
? De geheimen van het DNA Joseph Levine & David Suzuki
Ineternetsites:
? http://www.dna.com/sectionHome/sectionHome.jsp?jsessionid=1641411014235757312&link=FamilyGenetics.htm
? http://www.nrc.nl/W2/Lab/GM/inhoud.html
? http://www.biotechnologie.net/vraagbaak.htm
? http://www.voedingscentrum.nl/biotech/info.asp?p=http%3A//www.voedingscentrum.nl/biotech/info_watis.asp
? http://www.dnafiles.org/resources/index.html
? http://www.biology.washington.edu/fingerprint/dnaintro.html
? http://library.thinkquest.org/C0125833/english/introduction.php
? http://www.pbs.org/wgbh/nova/sheppard/analyze.html
Ook hebben we nog gebruik gemaakt van de Encarta encyclopedie 2000 op cd-rom van Microsoft.
-Inleiding
-De ontdekking van DNA
-Wat is DNA?
-Celdeling
-Genetische modificatie
-Eugenetica
-DNA-fingerprint
-Human Genome Project
-Samenvatting
-Bronvermelding
Inleiding
Wij hebben DNA als onderwerp voor onze praktische opdracht gekozen omdat DNA de basis is van het verschil tussen organismen en wij er graag meer over te weten wilde komen.
De functie van het DNA wordt steeds meer duidelijk, ook wordt het DNA nu voor verschillende doeleinden gebruikt. Men is nu bezig in het ?Human Genome Project? om alle genen vast te leggen, daar is men al sinds 1990 mee bezig en er komen steeds meer vorderingen naar buiten van dingen die al bereikt zijn. Ook is het DNA belangrijk bij onderzoek naar verschillende dingen. Zo wordt er vooral in de Verenigde Staten veel gekeken door middel van DNA wie de biologische vader van een bepaald kind is. Ook kan DNA onderzoek een uitkomt bieden in misdrijven dit gebeurd met behulp van DNA-fingerprints. Als op de plaats van het misdrijf DNA sporen van de dader achter zijn gebleven kunnen die worden vergeleken met het DNA van de verdachten en kan zo de werkelijke dader worden veroordeeld. Ook gebeurt het dat mensen die in de gevangenis worden vrijgesproken door middel van DNA bewijs, dan blijkt dat de dader toch onschuldig was.
Onderzoekers zijn nu ook bezig om aan het DNA van planten en dieren te sleutelen om ze zodoende bijvoorbeeld een koe meer melk te laten produceren. Kortom er zijn vele toepassingen van DNA en de genen die erop zitten te bedenken nu al maar ook als er nog meer bekend is over het DNA.
De ontdekking van het DNA
De moderne genetica is begonnen met het werk van de Tsjechische monnik Mendel. Hij deed proeven met ingeteelde erwt-planten, dit deed hij rond 1860. Door middel van kruisingen stelde hij vast dat elke eigenschap werd bepaald door twee factoren, een afkomstig van de moederplant en een afkomstig van de vaderplant. Deze factoren worden tegenwoordig allelen genoemd. Hij ontdekte dat die factoren vaak niet gelijkwaardig waren maar de ene dominant was over de andere, die hij recessief noemde. Hiermee legde hij de basis voor de moderne genetica. Aanvankelijk kreeg het werk van Mendel niet de erkenning die het verdiende maar enkele tientallen jaren later werd zijn werk herontdekt en werd de jacht geopend naar de chemische eigenschappen van de dragers van de erfelijkheid.
De stof DNA of deoxyribo-nucle?nezuur werd in 1869 ontdekt door de Zwitser Friedriech Miescher. Hij bestudeerde vooral de chemische eigenschappen van de witte bloedcel. Celmateriaal haalde hij uit verband dat in het plaatselijke ziekenhuis was gebruikt voor het verbinden van etterende wonden. Bij pogingen uit de cellen zuiver eiwit te isoleren, werd hij gehinderd door een neerslag met een afwijkende chemische samenstelling dat uit de celkern (nucleus) afkomstig was. Miescher noemde deze stof nucle?ne. Later bleek dat het DNA een zuur was en kreeg het de naam nucle?nezuur. De ontdekking van de vier basenparen waaruit het DNA bestaat, adenine (A), guanine (G), cytosine (C) en thymine (T), staat op naam van Albrecht Kossel. Ook ontdekte hij de suikermoleculen waaruit het DNA bestaat en daarmee waren de samenstellende delen van het DNA bekent.
DNA zou definitief als drager van de erfelijkheid worden aanvaard door het werk van James Watson en Fracis Crick. Zij kwamen naar buiten met een blikken model van het DNA in de vorm van een moleculaire wenteltrap of dubbele helix . Dit werd samen met een 128 regels tellend artikel gepresenteerd op 25 april 1953. Tevens kregen zij de Nobel-prijs voor dit werk.
Wat is DNA
DNA staat voor deoxyribonuclein acid of in het Nederlands deoxyribonucle?ne-zuur. Ieder organisme heeft in elk van zijn cellen DNA zitten. Bij dieren en planten zit dit in de kern en bij bacteri?n zit dit gewoon los in de cel. DNA bestaat uit lange moleculen, de chromosomen. DNA is opgebouwd uit fosfaatgroepen, suikermoleculen en stikstofbasen. Er zijn vier soorten stikstofbasen, adenine (A), guanine (G), thymine (T) en cytosine (C). DNA heeft de vorm van een moleculaire wenteltrap of dubbele helix. Beide leuningen van de wenteltrap bestaan uit fosfaatgroepen en suikermoleculen (deoxyribose) die om en om in twee lange ketens gerangschikt zijn. De ketens zijn als twee lange spiralen om elkaar heen gewonden (de wenteltrap). Aan elk suikermolecuul zit een stikstofbase. De treden van de DNA-wenteltrap worden gevormd door twee met elkaar verbonden stikstofbasen. Adenine met thymine (A-T) en cytosine met guanine (C-G).
De informatie die in DNA is opgeslagen wordt met behulp van RNA (ribonucle?nezuur) overgebracht van de celkern naar het cytoplasma en de ribosomen, daar wordt het RNA afgelezen er worden de aminozuren aan elkaar gezet tot uiteindelijk een eiwit ontstaat. Er zijn niet veel verschillen tussen DNA en RNA ze zijn ongeveer hetzelfde opgebouwd behalve dat RNA maar bestaat uit een enkelvoudige keten van nucleotiden. Verder bevat RNA de stikstofbase uracil (U) in plaats van het in DNA voorkomende thymine. Op de afbeelding hiernaast is goed te zien dat RNA maar een enkelvoudige streng is en DNA een dubbele streng.
De volgorde waarin de stikstofbasen in het DNA voorkomen, vormt de code waarmee de erfelijke informatie is vastgelegd. De stikstofbasen A, C, G en T zijn de letters voor de codewoorden die met elkaar een codezin vormen. Een combinatie van drie opeenvolgende stikstofbasen (triplet) in de DNA wenteltrap vormt en codewoord, bijvoorbeeld AGT (ACU in het RNA) of CGC. Onderzoekers hebben ontdekt dat een groep van drie stikstofbasen de code voor een aminozuur vormt (eiwitten zijn opgebouwd uit aminozuren). De combinatie CGC staat bijvoorbeeld voor het aminozuur alanine. Er zijn dus in totaal 43 = 64 mogelijkheden voor verschillende aminozuren. Dit is meer dan genoeg want er zijn er in totaal maar twintig aminozuren. Dat betekent dat er voor een aminozuur soms meerdere DNA codewoorden bestaan. Het voordeel hiervan is dat bij een kleine mutatie niet gelijk het hele eiwit hoeft te veranderen. Ook zijn er nog drie zogenoemde stopcodons deze codon zorgen ervoor dat het eiwit daarna wordt afgebroken er met de bouw van een nieuw eiwit wordt begonnen.
Celdeling
Cellen kunnen zich vermenigvuldigen door zichzelf te delen 1 cel wordt dat gesplitst in 2 cellen. Als een cel zichzelf wil vermenigvuldigen dan moet ook het DNA zich verdubbelen anders zou er steeds minder DNA in een cel komen. Als een cel zichzelf gaat splitsen dan splitst het DNA zichzelf in de lengte. Hierdoor ontstaan enkelvoudige DNA strengen die bestaan uit een wand met daaraan een stikstofbase. Als de DNA strengen uit elkaar zijn gegaan komen op de losse stikstofbasen de bijbehoren de stikstofbasen. Daar zit het grote voordeel van hoe het DNA in elkaar zit. Want op elke base kan maar een andere base dus kan er in theorie bij het kopi?ren niets verkeerd gaan. Als alle legen stikstof-basen zijn opgevuld het andere stikstof basen en de fosfaat- en suikergroepen zich aan de basen hebben gehecht is de verdubbeling van het DNA een feit en kan de cel gaan splitsen. Op de afbeelding hierboven is goed te zien hoe van een streng DNA twee strengen worden gemaakt, doordat de strengen uit elkaar gaan en worden opgevuld met nieuwe basen en suiker- en fosfaatgroepen.
Het is misschien ook goed om even te kijken naar het verschil tussen de stikstofbasen, want er moet een verschil zijn anders dan zouden de basen gewoon willekeurig aan elkaar kunnen ?plakken? bij de verdubbeling van het DNA en dat is niet de bedoeling. De stikstofbasen (nucleotiden) adenine en thymine vormen een paar, evenals de stikstofbasen cytosine en guanine. Dit is altijd zo, er zal nooit een basenpaar zijn dat bestaat uit guanine en thymine. Het belangrijkste verschil tussen de basen is het aantal waterstofbruggen die de basen kunnen vormen, dit is zo omdat de waterstofbruggen de verbinding is tussen de beide stikstofbasen. Adenine en thymine kunnen twee waterstofbruggen vormen, terwijl cytosine en guanine drie waterstofbruggen kunnen vormen. Op de afbeelding op bladzijde 5 is te zien hoe de structuurformules van de verschillende basen eruit zien en hoe de waterstofbruggen worden gevormd.
Genetische modificatie
Onderzoekers weten nu hoe het DNA werkt, maar ze wilden meer. Ze hebben uitgezocht hoe het DNA opgebouwd kon worden. Ze zijn nu in staat om de twee ketens uit elkaar te halen. Dit kunnen ze weer in stukken verdelen, zo ontstaan er brokstukken die ze weer aan elkaar kunnen verbinden. Op deze manier ontstaat er een nieuwe keten DNA. Zo?n samenstelling met nieuwe eigenschappen wordt een recombinant DNA genoemd. Zo is genetische modificatie ontstaan. Genetische modificatie is het bewust be?nvloeden van erfelijke eigenschappen. Om dit verantwoord te doen is er veel deskundig onderzoek nodig. Genetische modificatie kan worden onderverdeeld in twee groepen, namelijk:
? gentherapie
? eugenetica
Eugenetica
Eugenetica betekent letterlijk ?de wetenschap die de invloeden bestudeert welke de erfelijke eigenschappen van de mens kunnen verbeteren?. Onder eugenetica wordt ook vaan verstaan ?de leer van rasverbetering van de mensheid?. Dit betekent simpel gezegd dat eugenetica een soort superras probeert te cre?ren. Eugenetica is dus niet therapeutisch bedoelt maar meer op het aanbrengen van verbeteringen van bepaalde kwaliteiten en eigenschappen van mensen. Eugenetica is een erg omstreden onderwerp. Dit komt omdat het erg veel lijkt op de praktijken van Hitler en de nazi?s in de tweede wereldoorlog. Veel mensen weten het verschil tussen eugenetica en gentherapie niet en zijn daarom op voorhand al tegen genetische modificatie.
Wat kan er met genetische modificatie gedaan worden? Genetische modificatie wordt vaak gebruikt in de voedselindustrie. De producenten doen dat om betere gewassen en dieren te krijgen voor onze voedselvoorziening. Dit gebeurde vroeger al door midden van het kruisen van planten of dieren binnen eenzelfde soort, maar tegenwoordig gebruiken ze gentechnologie. Door gentechnologie is de grens tussen verschillende dieren verdwenen. Door deze techniek zijn er geen beperkingen meer en kan de voedselindustrie onbeperkt door genuitwisseling dieren en planten veranderen. Voedselproducenten zeggen dat door gentechnologie de kwaliteit van ons voedsel verbeterd. De prijs daalt, nieuwe producten zijn mogelijk, de landbouw wordt duurzamer en het wereldvoedseltekort kan bestreden worden doordat gewassen meer opleveren. Ook landbouwgewassen worden resistent tegen insecten of plagen of ze worden ongevoelig voor landbouwgif. Deze technologie kan ook gebruikt worden in de gezondheidsindustrie. Men kan bijvoorbeeld schimmels en bacteri?n en in de toekomst ook andere dieren stoffen laten maken die nodig zijn voor de medicijnen van de mens. Zo kunnen bacteri?n en schimmels bijvoorbeeld antibiotica maken. Ook zijn er pogingen gedaan om DNA van de mens te veranderen om zo ziektes in een vroeg stadium te voorkomen.
DNA-fingerprint
Een DNA-fingerprint is een techniek waarmee de identiteit van een mens, dier of plant, of wat die individuen met elkaar te maken hebben kan worden vastgesteld. De techniek berust op het feit dat in het DNA van alle organismen korte nucleotidenvolgorden voorkomen die op verschillende plaatsen een aantal tot vele malen achter elkaar gerepeteerd worden (clusters). Zowel de distributie van deze clusters als de mate waarin het cluster zich herhaalt, varieert van individu tot individu, maar is wel erfelijk aangelegd. Dat betekent dat er wel een verschil is tussen ouders en kind maar dat het verschil niet al te groot is. Voor een DNA-fingerprint wordt het DNA (bijvoorbeeld ge?soleerd uit bloedcellen of haren) afgebroken met een restrictie-enzym dat niet in de gerepeteerde volgorde knipt. De ontstane DNA-fragmenten worden op grootte gescheiden door middel van elektroforese en de fragmenten die clusters bevatten worden zichtbaar gemaakt door hybridisatie met een stukje (radioactief gemerkt) DNA, dat in nucleotidenvolgorde gelijk is met de gerepeteerde volgorde van de clusters. Het resultaat is een patroon van banden op een r?ntgenfilm dat (net als een vingerafdruk, daar komt de naam vandaan) karakteristiek is voor het betrokken individu. De kans dat de DNA-patronen van twee verschillende personen van twee verschillende personen identiek zijn, is ongeveer ??n op zestien miljoen. Op het voorbeeld hiernaast liggen drie DNA-fingerprints naast elkaar. Hierbij moet worden aangetekend dat de DNA-fingerprint alleen informatie geeft over de identiteit of over verwantschap. Informatie over de aan- of afwezigheid van erfelijke afwijkingen kan uit dit patroon niet worden afgeleid. Tussen de patronen van verwante individuen bestaan bepaalde overeenkomsten die groter zijn naarmate de verwantschap nauwer is. Van dit laatste wordt onder andere gebruik gemaakt bij het fokken van dieren. Op basis van DNA-fingerprints kan worden vastgesteld of de voor paring in aanmerking komende dieren genetisch voldoende van elkaar verschillen om tot gezond nageslacht te kunnen leiden.
In Nederland is bij arrest van de Hoge Raad van vier oktober 1988 de DNA-fingerprint toegelaten als wettig bewijsmiddel voor de identiteit van personen, zij het dat een dergelijke proef alleen met toestemming van de betrokkene mag worden uitgevoerd.
Human Genome Project
Het Human Genome Project is een project dat in 1990 is gestart door het ministerie van energie en de nationale gezondheidsorganisaties in de Verenigde Staten. Verder doen er heel veel universiteiten in dertien verschillende landen mee en andere onderzoeksorganisaties. De twee belangrijkste doelen van dit project zijn het in beeld brengen van alle drie miljoen basenparen in het mensen genoom en het in beeld brengen van alle 30.000 genen en waar ze voor dienen. Het project is inmiddels bijna afgerond, de onderzoekers denken nu dat ze in 2003 klaar zullen zijn (oorspronkelijk werd gedacht 2005). Er zijn vele voordelen te bedenken als het hele menselijk genoom in kaart is gebracht. Zo kunnen er bijvoorbeeld betere medicijnen worden gemaakt tegen nu nog ongeneesbare ziekten. Ook kan er vroegtijdig (nog voor de geboorte) worden gekeken of een kind aan bepaalde ziektes zal leiden. Er zijn al vele interessante ontdekkingen naar buiten gekomen over het DNA tijdens het Human Genome Project, zo is bijvoorbeeld gebleken dat slecht vijf procent van het DNA genen bevat. De andere 95 procent is zogenoemd junk-DNA dit DNA heeft geen functie volgens de onderzoekers. Ook heeft de mens maar een stuk of 30.000 genen in elke cel zitten terwijl lange tijd werd gedacht dat dit er ongeveer 100.000 zouden zijn. Het is opvallend dat 90 procent van onze genen is gelijk aan die van een muis en 99 procent aan die van een chimpansee. Ook zijn onderzoekers erachter gekomen dat 99.9 procent van alle genen van de mensen die waar ook ter wereld rondlopen gelijk zijn. Kortom er zijn al wat interessante ontwikkelingen geweest. Nu is het te hopen dat na de afronding van het project er meer gedaan kan worden aan erfelijke en / of ongeneesbare ziekten.
Ook zijn er tegenstanders van zoveel onderzoek. Deze mensen zeggen dat als straks vanaf (of zelfs voor) de geboorte vaststaat dat een persoon erfelijke aanleg heeft voor bijvoorbeeld een bepaald soort kanker of een andere ziekte, of deze mensen dat dan moeten weten of niet. En als ze het weten hoe moet het dan met de verzekering want als de verzekeraar weet dat deze persoon later waarschijnlijk ernstig ziek wordt zullen vele particuliere verzekeringsorganisaties dit soort personen weren.
Samenvatting
In DNA zitten alle (erfelijke) eigenschappen van organismen opgeslagen. Het DNA bevind zich bij de mens in de celkern van iedere cel. De verschillen in DNA tussen verschillende organismen is maar bijzonder klein. Er kan veel gedaan worden met DNA als we weten waarvoor alle genen dienen. Dat gebeurt nu al een beetje met genetische manipulatie maar zal in de toekomst alleen maar meer worden. Ook zijn er veel mogelijkheden voor identificatie met DNA, of voor het opsporen van criminelen. Het is dus erg belangrijk dat er meer duidelijk wordt over de functie van afzonderlijke genen. Dan kunnen er in de toekomst nog grote veranderingen komen in de gezondheidszorg.
Bronvermelding
Foto?s:
1e http://www.accessexcellence.com/AB/GG/dna.html
2e http://www.accessexcellence.com/AB/GG/basePair1.html
3e http://www.accessexcellence.com/AB/GG/rna.html
4e http://www.accessexcellence.com/AB/GG/dna_replication.html
5e http://www.pbs.org/wgbh/nova/sheppard/analyze.html
Tekst:
De tekst hebben we in elkaar gezet na het lezen van verschillende internetsites en boeken die hieronder genoemd worden. Het is af en toe zo dat iets bijna letterlijk is overgenomen maar dat hebben we geprobeerd niet al te veel te doen.
Boeken:
? De DNA-Makers H. Schellekens e.a.
? De geheimen van het DNA Joseph Levine & David Suzuki
Ineternetsites:
? http://www.dna.com/sectionHome/sectionHome.jsp?jsessionid=1641411014235757312&link=FamilyGenetics.htm
? http://www.nrc.nl/W2/Lab/GM/inhoud.html
? http://www.biotechnologie.net/vraagbaak.htm
? http://www.voedingscentrum.nl/biotech/info.asp?p=http%3A//www.voedingscentrum.nl/biotech/info_watis.asp
? http://www.dnafiles.org/resources/index.html
? http://www.biology.washington.edu/fingerprint/dnaintro.html
? http://library.thinkquest.org/C0125833/english/introduction.php
? http://www.pbs.org/wgbh/nova/sheppard/analyze.html
Ook hebben we nog gebruik gemaakt van de Encarta encyclopedie 2000 op cd-rom van Microsoft.